Stort hull i teori om livets utvikling

De første dyrene på jorden klarte seg med langt mindre oksygen enn tidligere antatt. Det øker sjansene for å finne liv i rommet, mener forskeren bak funnet.

Publisert

Bare litt oksygen

I dag er det omkring 21 prosent oksygen i atmosfæren. Ifølge tidligere estimater var det nødvendig med ti prosent av dette før flercellet liv kunne oppstå. Daniel Mills forsøk viser imidlertid at svampene kan klare seg med 0,4 prosent av dagens oksygeninnhold.

En ny studie av et av klodens eldste dyr – en svamp – viser at det er et stort hull i teorien om hvordan dyreliv oppsto her på jorden.

Hittil har forskerne trodd at dyreliv først ble mulig da oksygenproduserende bakterier fikk oksygeninnholdet i atmosfæren til å stige voldsomt for litt over en halv milliard år siden.

Men oksygen var slett ikke den begrensende faktoren for dyrelivets utvikling, viser den nye danske studien. De kunne klare seg med langt mindre oksygen enn det atmosfæren inneholdt allerede før stigningen.

Klarer seg fint nesten uten oksygen

Den overraskende oppdagelsen innebærer at forskere nå må se seg om etter en andre forklaring på at det tok så lang tid før dyrene oppsto.

Det forteller hovedforfatter Daniel Mills fra Nordic Center for Earth Evolution ved Syddansk Universitet.

– Vi vil finne ut hvorfor dyreliv først oppsto for 635–800 millioner år siden. Hvorfor ikke for to milliarder år siden? Var det på grunn av oksygenmangel, slik vi hittil har trodd? Det har vi undersøkt nå, og det viser seg at oksygen ikke var den begrensende faktoren, siden dyr kan klare seg med mye lavere konsentrasjoner av oksygen enn hittil antatt, sier Mills.

Resultatene, som nettopp er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet PNAS, øker sjansene for å finne liv andre steder i universet, forteller Mills:

– Hvis oksygen ikke var så viktig for at komplekst liv kunne utvikle seg på jorden, er det kanskje ikke så viktig i resten av verdensrommet, sier han.

Sammentreff skapte teori

I det meste av jordens historie har liv bestått av encellede bakterier og andre mikrober. Ingen hadde det spesielt travelt med å bli verken større eller mer komplekse.

Men for litt over en halv milliard år siden skjedde det plutselig to ting: Oksygeninnholdet i atmosfæren steg drastisk, og flercellede organismer – inkludert dyr – så dagens lys.

Forskere har alltid koblet de to begivenhetene sammen og antatt at for lavt oksygeninnhold var årsaken til at dyreliv ikke oppsto tidligere. Da oksygeninnholdet endelig steg, kunne komplekst liv oppstå. Det var forskerens teori.

Flercellet liv tar tid å utvikle

Hittil har forskere trodd at det var nødvendig med minst ti prosent av dagens oksygeninnhold i atmosfæren før dyrene kunne oppstå.

Men tallene fra Daniel Mills forsøk er mye lavere. Resultatene hans viser at en svamp, som minner mye om de første dyrene på jorden, kan klare seg med bare 0,5 prosent av oksygeninnholdet vi har i dag.

– Disse nivåene eksisterte i lang tid før dyreliv oppsto, forklarer Mills.

Men hvis det ikke var oksygenmangel, hva var det da som holdt utviklingen av dyr tilbake? Ifølge Daniel Mills kan det ha vært andre miljøfaktorer som for høyt saltinnhold eller for mye sulfid i havene, eller at havene rett og slett var for varme.

Det kan også være en annen forklaring: – Det er stor forskjell på å være encellet organisme og flercellet organisme, og skrittet har krevd en stor omveltning som evolusjonen kanskje har brukt lang tid på, spekulerer Mills.

Svamper klarer seg fint uten oksygen

Daniel Mills har undersøkt hvor lave oksygenkonsentrasjoner en brødsvamp (Halichondria panicea) kan klare seg med.

Svamper er trolig den organismen som har endret seg minst siden flercellede organismer oppsto for 635–800 millioner år siden.

Denne svampen lever ikke normalt under veldig oksygenfattige forhold og den måtte altså tilpasse seg. Den lever normalt under oksygenrike forhold på bunnen av Kerteminde Fjord i Danmark.

– Svampen lever i et miljø med nok av oksygen. Men den er samtidig svært godt bevart, rent evolusjonsmessig. Derfor kan vi bruke den til å finne ut hvor mye oksygen våre felles forfedre kunne klare seg med, forklarer Mills.

Forsker er ikke enig

Førsteamanuensis Kai Finster forsker på bakterier og evolusjon ved Aarhus Universitets Institut for Bioscience. Han vil ikke trekke de samme konklusjonene som Daniel Mills.

Ifølge Finster er det opplagt at noen dyr tåler veldig lave oksygenkonsentrasjoner, og det er derfor ikke en overraskelse at svamper også kan det.

– Man må huske at oksygennivået i cellene er mye lavere enn i atmosfæren. Faktisk helt nede på det nivået som svampen kan overleve ved i denne studien. Derfor overrasker det meg ikke at man kan finne dyr som kan overleve ved disse konsentrasjonene, forteller Finster.

Han tror heller ikke det er grunn til å forlate teorien om at stigningen i oksygennivået førte til utviklingen av et mer komplekst liv.

Må ha stigning av oksygen

– Mer komplekst liv krever mer oksygen. Ikke bare til å utvikle kompleksitet, men også til å legge til flere lag i næringskjeden. Jo høyere oksygennivået er, desto mer energi kan man overføres fra det ene laget til det neste. Jo mer energi som overføres, jo flere lag kan næringskjeden inneholde, og jo større blir mulighetene for komplekst liv.

– Derfor tror jeg ikke dyr kunne utviklet seg før stigningen i oksygeninnholdet fant sted, sier Finster.

 ––––––––

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.