Vitenskap

Published on September 30th, 2014 | by Anja Lindgaard Molnes

0

(R)EVOLUSJON

– Funnene våre taler mot alt som tidligere har vært akseptert, sier Kevin Pang, forsker i Hejnolgruppen ved Sarssenteret i Bergen. Deres siste forskningsprosjekt ledet dem til et resultat som motstrider vår tidligere forståelse av evolusjonen. Forskningsresultatene viser at komplekse dyr har utviklet seg to ganger i løpet av evolusjonshistorien, hvilket for mange forskere er svært vanskelig å tro.

I desemberutgaven 2013 av magasinet Science publiserte Hejnolgruppen sine banebrytende funn. De har bevist at det var den komplekse ribbemaneten som kom først, og ikke svampene, som lenge har vært ansett som de mest primitive dyrene i dyreriket.

-Ribbemaneter har ofte forvirret forskere. Deres komplekse morfologiske trekk og funksjoner indikerer at de er nært beslektet med bilateriene, mens analyser av genomet forteller oss noe helt annet, sier forsker og medforfatter av artikkelen, Kevin Pang.

Ribbemaneten er unik
De fleste dyregenomer som tidligere har blitt sekvensert tilhører kladen som inkluderer de fleste dyrearter; bilateriene. Tre av de fire ikke-bilaterale fylumene i dyreriket, som inkluderer svamper, nesledyr og placozoer, har i det minste én art med et fullstendig sekvensert genom. Mangelen på en komplett genomsekvens av det fjerde fylumet, ribbemanetene, har gjort det vanskelig å forstå de tidligste evolusjonære begivenhetene.

Ribbemaneten skiller seg fra andre maneter ved at den har et mer sofistikert nervesystem med både synapser og individuelle muskelceller, som også finnes hos de fleste andre dyr. På tross av dette, har Hejnolgruppens detaljerte studie av ribbemanetens genom vist at den er mer primitiv enn både svamper, sjøanemoner og koraller.

Ribbemaneten M. leidyi er arten som har blitt studert i forskningsprosjektet. Den er er invaderende art, som har hatt stor økologisk påvirkning på planktonsamfunn rundt omkring i verden. Den har av den grunn fått mye oppmerksomhet fra forskere, og det ble foreslått at denne arten ville være optimal for evolusjonære og utviklingsmessige studier.
– Klassisk embryologisk forskning på denne ribbemaneten dateres helt tilbake til 1800 – tallet, og de senere år har det ikke blitt gjort noe betydelig arbeid med dem på molekylært nivå, sier Pang.

Oppsiktsvekkende resultater
Forskerteamet, ledet av Andreas Hejnol, satte derfor i gang en omfattende DNA- sekvensering av ribbemanetens genom. En matematisk modell som sammenlignet store deler av ribbemanetens genom med andre organismers genomer plasserte ribbemanetene under svampene på det fylogenetiske tre. Dette strider mot tidligere resultater fra anatomiske og morfologiske analyser.

– Vi startet med en bred tilnærming for å sammenligne alle gener fra ribbemaneten med korresponderende gener fra andre dyr, og deretter sammenlignet vi nøkkelgener, forklarer Pang. Et eksempel på nøkkelgener som ble studert er Hox – gener, en familie av utviklingsmessige regulatoriske gener som blir ansett som svært viktige i embryutviklingen hos dyr. Disse genene finnes i stor diversitet hos bilaterale dyr, mens hos tidlig utviklede dyr, som svampene, er Hox – gener fullstendig fraværende.
– Det var derfor svært overraskende at vi ikke kunne finne noen Hox – gener i ribbemanetens genom, og vi fikk også lignende resultater fra andre genfamilier vi studerte hos ribbemaneten. Det viser seg at selv om ribbemanetens morfologi tilsynelatende er kompleks, er genene svært enkle, forteller Pang.

Møtt med skepsis
Etter at teorien om at ribbemaneten var søsterfylum til alle andre arter ble lansert, lot ikke reaksjonene vente på seg.
– Tvilen og skepsisen fra andre forskere var som forventet. Funnene våre taler imot alt som tidligere har vært akseptert, og på tiden det ble publisert fantes det ikke mye data som støttet opp om teorien vår. Vi innrømmet også selv at vi var i tvil, så det var både overraskende og betryggende å se at dataene fra genomet ga støtte til de tidligere funnene våre, sier Pang.

Teorien om at ribbemaneten befinner seg nederst på det fylogenetiske tre fikk ytterligere støtte da en gruppe forskere ved Universitetet i Florida publiserte resultatene sine. Etter å ha analysert genomet til ribbemaneten P. bachei, konkluderte også de med at ribbemaneten kom først. Dette betyr, satt på spissen, at komplekse dyr har utviklet seg to ganger i løpet av evolusjonshistorien.
– Da vi publiserte de første bevisene fra fylogenomiske studier som tilsa at ribbemanetene sannsynligvis var våre fjerneste slektninger, kalte flere forskere funnene våre for «biologisk nonsense». Jeg er glad for at forskningsresultatene viser hvordan et antroposentrisk syn på biologi kan lede til feilaktige konklusjoner. Evolusjonen går ikke bare fra å være enkel til å bli mer kompleks, den kan også gå andre vei, forteller gruppeleder Andreas Hejnol.

Ulike teorier
Forskningen som plasserer ribbemaneten nederst på det fylogenetiske tre gir opphav til to mulige scenarier: at ribbemaneten kan ha utviklet kompleksitet uavhengig, eller at svampene mistet en stor mengde kompleksitet. Dersom ribbemaneten skilte lag med resten av dyrene ved bunnen av livets tre, vil den enkleste forklaringen være at den uavhengig utviklet mer komplekse strukturer over tid. Alternativet er at stamfaren til ribbemaneten og alle andre dyr hadde disse komplekse strukturene, og at de gikk tapt hos svampene. Men verken levende eller fossile svamper viser tegn til noen gang å ha hatt disse strukturene eller mulighet for å utvikle dem. Pang ønsker ikke å utelukke verken den ene eller andre teorien, og tror at begge scenariene er mulige.

– Noen trekk, som muskelceller, kan ha utviklet seg uavhengig, mens andre kan ha gått tapt i utviklingen av andre dyr. Når det gjelder nervesystemet, viser det seg at nesten alle de nødvendige genene som danner nerveceller var tilstede før dyrene utviklet seg. Så det er definitivt mulig at stamfaren til alle dyr hadde nerveceller som gikk tapt i svampene. På en annen side viser det seg at genene som tradisjonelt danner muskelceller er fraværende i ribbemanetens genom. Dette indikerer at på tross av at ribbemanetens muskelceller tilsynelatende er identiske med de man finner hos andre dyr, dannes de fullstendig forskjellig fra det man tidligere er kjent med, og gir derfor grunn til å tro at de har hatt en uavhengig utvikling.

Nye genomiske ressurser
Og arbeidet med ribbemanetene er langt fra over. For tiden jobber Pang og de andre forskerne i Hejnolgruppen videre med ribbemanetens sansesystem. Vi ønsker å bruke de nye genomiske ressursene til å prøve å forstå hvorfor ribbemaneten er en så suksessfull predator. Vi vil undersøke ulike smaksreseptorer og kjemiske reseptorer for å se om disse spiller en rolle i hvordan den oppdager og fanger byttet sitt så Vi arbeider også med å sekvensere genomer fra andre obskure og fylogenetisk usikre dyregrupper for å få en bedre forståelse for fylogenien som helhet.

Tags: , , , , , , , , , , , , , , , , , ,


About the Author



Back to Top ↑