Et af de store gåder inden for videnskaben har været udviklingen af encellede organismer til den utrolige brede vifte af flora og fauna, som vi ser i dag. Hvordan skete Jorden overgangen fra en oprindeligt livløs klippekugle til en befolket kun af encellede organismer til en verden, der vrimler af mere komplekst liv?
Efterhånden som forskere forstår det, begyndte encellede organismer først at udvikle sig til mere komplekse former for mere end 500 millioner år siden, da de begyndte at danne multicellulære klynger. Hvad der ikke forstås, er netop, hvordan denne proces skete. Men nu er biologer endnu et skridt tættere på at finde ud af dette puslespil ved at gentage dette nøgletrin - ved at bruge en ingrediens, der er almindelig i fremstilling af brød og øl - almindelig bryggerigær (Saccharomyces cerevisiae). Selvom det hjælper med at løse evolutionære gåder her på Jorden, har det også i forlængelse af betydning også spørgsmålet om biologisk evolution på andre planeter eller måner.
Resultaterne blev offentliggjort i sidste uges udgave af Tidsskrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Gær er en mikroskopisk form af svampe; de er unicellulære, men kan blive multicellulære gennem dannelsen af en streng med tilsluttede spirende celler, ligesom i forme. Eksperimenterne var baseret på denne kendsgerning, og var overraskende enkle, de var bare ikke blevet gjort før, ifølge Will Ratcliff, en videnskabsmand ved University of Minnesota (UMN) og en medforfatter af papiret. ”Jeg tror ikke, nogen nogensinde havde prøvet det før,” sagde han og tilføjede: ”Der er ikke mange videnskabsfolk, der laver eksperimentel evolution, og de prøver at besvare spørgsmål om evolution, ikke genskabe den.”
Sam Scheiner, programdirektør i NSFs afdeling for miljøbiologi, tilføjer også: ”For at forstå, hvorfor verden er fuld af planter og dyr, inklusive mennesker, er vi nødt til at vide, hvordan en-cellede organismer skiftede til at leve som en gruppe, som multicellede organismer. Denne undersøgelse er den første, der eksperimentelt observerede denne overgang ved at give et kig på en begivenhed, der fandt sted for hundreder af millioner af år siden. ”
Man har troet, at trinet mod multi-cellulær kompleksitet var et vanskeligt, en evolutionær hindring, som ville være meget svært at overvinde. Den nye forskning antyder dog, at det trods alt muligvis ikke er så svært.
Det tog det første eksperiment kun 60 dage at producere resultater. Gæren blev først tilsat til en næringsrig kultur, derefter fik cellerne lov til at vokse i en dag. De blev derefter lagdelt efter vægt under anvendelse af en centrifuge. Klynger af gærceller landede på bunden af prøverørene. Processen blev derefter gentaget, taget celleklyngerne og føjet dem til friske kulturer igen. Efter 60 cyklusser af dette begyndte celleklyngerne at ligne sfæriske snefnug, sammensat af hundreder af celler.
Den mest markante konstatering var, at cellerne ikke blot klyngede sig sammen og klistrede sammen tilfældigt; klyngerne var sammensat af celler, der var genetisk relateret til hinanden og forblev knyttet efter celledeling. Når klynger nåede "kritisk masse", døde nogle celler, en proces, der kaldes apoptose, som giver afkommet mulighed for at adskille sig.
Dette er ganske enkelt sagt processen mod multicellulært liv. Som beskrevet af Ratcliff, “En klynge alene er ikke multicellulær. Men når celler i en klynge samarbejder, ofrer for almenheden og tilpasser sig forandring, er det en evolutionær overgang til multicellularitet. ”
Så næste gang du bager brød eller brygger din egen øl, skal du overveje det faktum, at de lavt små gærceller har meget mere betydning end bare en nyttig rolle i dit køkken - de hjælper også med at løse nogle af de største mysterier om, hvordan livet startede, både her og måske andre steder.
