Tekst: Vilde Bruhn Kinneberg | Illustrasjon: Wikipedia
Hvordan livet oppstod er det største mysteriet i biologien. Hvordan flercellet liv oppstod er en god nummer to. Encellet liv greide seg fint i lang tid før de første flercellede organismene ble til. De hadde alt som trengtes for å overleve og reprodusere pakka inn i en cellemembran som beskyttet mot et røft miljø. Det var egentlig ingen grunn til å bli større; et selvstendig liv uten å måtte forholde seg til andre celler og deres krav er jo i bunn og grunn mye enklere. Men så en dag oppstod det en mutasjon i en av organismene som gjorde at mor- og dattercellen heller ville henge sammen etter endt celledeling. Separasjonsangsten ble videreført til etterkommerne. Med tiden utviklet disse organismene et unikt samarbeid og ble til slutt ett og samme individ. Slik kan i hvert fall et mulig scenario for flercellet opprinnelse se ut.
Fra bakegjær til snøfnugg
Forskningsfeltet er fortsatt høyst aktivt og flere hypoteser er ute på luftetur, men snøfnugg-gjæren kan kanskje forklare noe av mysteriet. Nå er det ikke sånn at flercellet liv kun oppstod én gang og at alle nåværende flercellede organismer stammer fra den aller første. Ulike forskere har ulike estimater, men de fleste er enige om at flercellethet har oppstått minst 25 ganger. Så hvordan kan gjærsoppen sette lys på dette? Saccharomyces cerevisiae er en encellet gjærsopp som blir brukt til blant annet å lage brød og øl, og den er en fin organisme å eksperimentere med. Soppen er liten, reproduserer ofte, og koster ikke så mye å holde i live. Biologen William Ratcliff og forskergruppa hans oppdaget i 2015 at kun én mutasjon i gjærsoppens DNA førte til at mor- og dattercellen ikke delte seg under reproduksjon, men dannet et ”snøfnugg”1,2. Dette fordi mutasjonen forstyrret produksjonen av et protein kalt ACE2 som bidrar til seperasjon av cellene under celledelingen1. De useparerte cellene fortsatte å halvveis dele seg og bygde videre på det opprinnelige snøfnugget, analogt med dannelsen av et ordentlige snøfnugg.
Unngå juksemakere
Det er flere encellede organismer som klumper seg sammen til aggregater og oppfører seg litt som en flercellet organisme. Men det er én ting som skiller aggregatene fra snøfnuggene: slektskap. Det er ikke sånn at alle er snille, samarbeider og behandler andre individer godt i naturen. Har man mulighet til å jukse så gjør man det. Hvis hver celle i snøfnugget hadde fortsatt å oppføre seg som enkeltindivider, ville det vært vanskelig å ende opp med de komplekse flercellede organismene som eksisterer i dag. Noen sleipe celler hadde utnyttet andre mindre sleipe celler og ville dermed overlevd bedre, reprodusert mer og til slutt utrydda de samarbeidsvillige cellene. Så hvorfor samarbeider beslektede celler bedre? Et poeng er at de har det samme genomet. Organismer som reproduserer seg ukjønnet, slike som gjærsoppen, viderefører alle genene sine til neste generasjon. Det oppstår mutasjoner som endrer litt på genomet, men generelt sett er de like. Dermed er det ingen grunn til å jukse: du vil bare utrydde dine egne gener.
Hva er et individ?
Under eksperimentene sine greide gruppa til Ratcliff å indusere tusenvis av mutasjoner i gjæren i løpet av bare 24 timer ved å utsette dem for stress i form av sentrifugering. De valgte for hver sentrifugering ut de største cellene og utsatte dem for en ny runde. Etter to uker, noe som tilsvarer rundt 100 generasjoner, stod de igjen med mange snøfnugg og kun noen få encellede organismer. Men er det mulig å si at snøfnuggene er ekte flercellede organismer? Emily Singer skriver i en artikkel om snøfnugg-gjær for WIRED2 at minst tre krav må oppfylles for å kunne betegne en gruppe med celler som et individ: cellene må samarbeide som en enhet, organismen må ha utviklet seg fra én celle, og naturlig seleksjon må behandle cellene som ett individ. Snøfnuggene oppfyller alle disse kriteriene. Det mest interessante er kanskje at enkeltceller tar selvmord når de blir for store og gir opphav til et nytt snøfnugg. Enkeltcellers selvoppofrelse for organismens helhet er også et fenomen som observeres i opptreningen av vårt eget immunforsvar. At encellet gjær kan endre seg til å bli flercellet på så kort tid viser den dramatiske effekten noen typer mutasjoner kan ha på evolusjonen1. Når et nytt trekk som flercellethet først har evolvert åpnes muligheten for helt nye typer organismer og tilpasninger til miljøet på jorda.
Er mysteriet løst?
Snøfnuggene til forskningsgruppa fortsetter å utvikle seg gradvis. Om noen år får vi kanskje svar på om separasjonsangsten har gitt opphav til noe som ligner primitivt flercellet liv som eksisterer i dag. Uansett er det fint å tenke på at kun én celle gir opphav til en hel organisme. Vi er alle snøfnugg.
Referanser:
Young, E. (2012). Yeast suggests speedy start of multicellular life. Nature [internett]. Tilgjengelig fra: https://www.nature.com/articles/ncomms7102 [Hentet: 1 feb. 19].
Singer, E. (2015). What yeast reveals about the origins of multicellular life. WIRED [internett]. Tilgjengelig fra: https://www.wired.com/2015/11/origins-multicellular-life-found-snowflake-yeast/ [Hentet: 1 feb. 19].
