Havets hemmelighetsfulle liv

I sjøen svømmer ørsmå, skjønne skapninger som har nektet å la seg undersøke av vitenskapen. Nå, 200 år etter at organismene ble oppdaget, har norske forskere endelig klart å fravriste radiolariene DNAet.

Publisert
Radiolarier i gruppa Acanthophracta, fra Ernst Haeckels bok Kunstformen der Natur fra 1904. (Foto: (Illustrasjon: Ernst Haeckel))
Radiolarier i gruppa Acanthophracta, fra Ernst Haeckels bok Kunstformen der Natur fra 1904. (Foto: (Illustrasjon: Ernst Haeckel))

Verden flyter over av ukjent liv. I havene, jordsmonnet – ja bare i et spadetak fra hagen – finnes det utallige organismer som vitenskapen aldri før har beskrevet.

I løpet av de siste tiåra har forskerne fått nye metoder for å undersøke celler og analysere genomer – selve plantegningen over de ulike skapningene i verden. Men dermed er bare halve oppgaven løst.

For at DNA-undersøkelsene skal kunne gjennomføres, må vitenskapsfolkene først fange og kopiere arvestoffet inne i de små cellene. Problemet er bare at 90 prosent av det mikroskopiske livet i verden ikke lar seg dyrke i laboratoriet.

Forskerne vet ikke hvilken næring de behøver, eller hvilke andre organismer de trenger å samarbeide med. Dermed blir det også temmelig vrient å gjøre skikkelige DNA-analyser av dem.

Radiolarier

En gruppe skapninger som har vært notorisk vanskelige å undersøke, er de såkalte radiolariene. Disse enigmatiske encellede organismene finnes i enorme mengder overalt i havene, og kommer i et helt utall ulike arter.

[gallery:1]

Radiolariene dupper vanligvis rundt i de øverste hundremeterne av vannsøyla, men er også å finne på store dyp. Og de har vært her lenge. Alt tyder på at det har levd slike skapninger på jorda i rundt 600 millioner år.

Dette kan forskerne si fordi de aller fleste radiolarier har et kniplingsaktig skjelett på utsida. Hver art er sitt eget kunstverk. De ligner klokker, stjerner, hatter og ornamenterte juletrekuler. I gammel sjøbunn finnes hauger av små fossile radiolarieskjeletter fra tidsaldrene bakover.

Helt siden disse vakre vesenene ble oppdaget for omtrent 200 år siden har nettopp skjelettet vært mye av grunnlaget for klassifisering. Biologene har gått ut ifra at radiolarier med lignende skjeletter er nærmere i slekt, og lagd et slektstre ut ifra utseende.

Men det har vært stor uenighet om hvordan dette slektstreet skal se ut. Analyser av små DNA-biter har gitt resultater som strider imot de gamle konklusjonene.

Bevarer DNA

Nå er tida for tipping imidlertid over, skal vi tro forskere fra den tverrfaglige gruppa Microbial Evolution Research Group (MERG) ved Universitetet i Oslo.

De har klart å finne fram til en teknikk for å fange, vaske og åpne de små radiolariene – uten å ødelegge innholdet. Dermed kan forskerne få tak i DNAet på innsida av en enkelt celle, kopiere det og kartlegge genomet til arten. Forskningen ble nylig publisert i PLoS One.

- Ved å sammenligne flere arter kan vi forstå slektskapet mellom dem, og dermed historien deres og hvordan de har utviklet seg, forteller Kamran Shalchian-Tabrizi, som leder MERG.

Dessuten kan DNAet fortelle noe om organismenes levevis, sier forskeren.

- Radiolarene har antageligvis enorme genomer. Men vi har så langt bare funnet noen få sekvenser som faktisk koder for proteiner – altså for konkrete egenskaper. Det betyr at organismene må ha mye DNA som ikke koder for proteiner.

Forskerne vet ennå ikke hvilken rolle dette ikkekodende arvestoffet spiller i de små skapningene. Men videre forskning vil kunne avsløre flere av radiolarienes hemmeligheter.

Dessuten har analysene allerede kastet en strime av lys over et annet mysterium i havet.

Mystisk gruppe

For å skaffe en oversikt over hva som lever i havvannet, kan forskerne gjøre undersøkelser av alt DNAet de finner i en vannprøve.

Ved å sammenligne DNA-sekvensene i vannprøva med karakteristiske sekvenser av kjente grupper, for eksempel sopper eller alger, går det an å se hvilke typer vesener som lever i vannet.

Men i slike prøver av havvann dukker det nesten alltid opp DNA fra ei gruppe mystiske skapninger som ingen skjønner hvem er, forteller stipendiat Anders Kristian Krabberød som også jobber i MERG.

- Denne gruppa ser ut til å utgjøre omtrent 20 prosent av livet i havet, og det er en enorm diversitet i den. Men vi vet ikke hva slags organismer det er snakk om. De ligner ikke på sekvenser vi kjenner fra før.

Men undersøkelsene av radiolarier har gitt et nytt spor i saken.

- I våre analyser av radiolarier får vi også med DNA fra andre organismer – celler som lever som parasitter inne i radiolariene. De viser seg å ligne på DNA-sekvensene fra den ukjente gruppa.

Reservoar

Allerede da den mystiske gruppa med vannskapninger ble kjent for omtrent 10 år siden, trodde Shalchian-Tabrizi og kollegaene hans at det måtte være snakk om ulike arter av parasitter. Men tanken fikk lite støtte blant andre biologer.

Nå kan det altså se ut som om de var inne på noe likevel.

- Vi tror faktisk at de må være parasitter og symbionter hele gjengen. Vi mener radiolariene må være et hovedreservoar for disse organismene, selv om det også finnes noen få slike parasitter i andre skapninger, for eksempel i krepsdyr og fisk.

Store utfordringer

De små cellene inni radiolarier, fisk og skalldyr kan igjen fortelle noe om utfordringene som har møtt livet opp igjennom tidene. Parasittcellene som finnes i fisk og skaldyr ser for eksempel ut til å være svært forskjellige fra de som lever i radiolariene, forteller Shalchian-Tabrizi.

Det tyder på at parasittcellene ikke er i stand til å skifte vert ofte. Kanskje de bare har klart å hoppe over i fisk eller krepsdyr én eller noen få ganger i løpet av utviklingshistorien.

Alle artene som i dag lever i disse dyra er altså etterkommerne etter de få hopperne, og vil være helt forskjellige fra parasittene som fortsatte å utvikle seg i radiolarier.

Samarbeid

Inni de ørsmå livsformene som svever i vannmassene finnes en hel masse informasjon som nå er blitt tilgjengelig for vitenskapen. Det er Shalchian-Tabrizi svært fornøyd med.

- Vi startet på scratch med et 200 år gammelt uløst problem, og klarte å sette sammen en gruppe av fagfolk fra helt ulike forskningsområder: paleontologer, biokjemikere, informatikere. Uten denne tverrfaglige kompetansen ville vi aldri ha klart å finne løsningen.

Referanse:

Anders K. Krabberød, Jon Bråte, Jane K. Dolven, Randi F. Ose, Dag Klaveness, Tom Kristensen, Kjell R. Bjørklund, Kamran Shalchian-Tabrizi,Radiolaria Divided into Polycystina and Spasmaria in Combined 18S and 28S rDNA Phylogeny, PLoS One, 10. august 2011.

Lenker:

Tree of life: Radiolarians

radiolaria.org

Ernst Haeckel: Die Radiolarien, 1862

Forskningsgruppa MERG