Dansk chokfund: Stort hul i teori om livets udvikling

Nyt dansk studie af et af klodens ældste dyr - en havsvamp - viser, at der er et stort hul i teorien om, hvordan dyreliv opstod her på Jorden.

Hidtil har forskere troet, at dyreliv først blev muligt, da iltproducerende bakterier fik iltindholdet i atmosfæren til at stige voldsomt for lidt over en halv milliard år siden.

Men ilt var slet ikke den begrænsende faktor for dyrelivets udvikling, viser det nye danske studie. De kunne klare sig med langt mindre ilt, end atmosfæren indeholdte allerede inden stigningen.

Dyr klarer sig fint næsten uden ilt

Den overraskende opdagelse betyder, at forskere nu må se sig om efter en anden forklaring på, hvorfor dyr først opstod for så relativt kort tid siden i Jordens historie, når det nu viser sig, at der var rigeligt med ilt til dyrenes begrænsede behov forinden.

Det fortæller studiets hovedforfatter, ph.d.-studerende Daniel Mills fra Nordic Center for Earth Evolution ved Syddansk Universitet.

»Vi vil egentlig gerne vide, hvorfor dyreliv først opstod for 635-800 millioner år siden. Hvorfor ikke for to milliarder år siden for eksempel? Var det på grund af iltmangel, som vi hidtil har troet? Det har vi undersøgt nu, og det viser sig, at ilt ikke var den begrænsende faktor for udviklingen af dyr, da de kan klare sig med meget lavere koncentrationer af ilt i atmosfæren end hidtil antaget,« siger Daniel Mills.

Studiet, der netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift PNAS, øger måske også chancerne for at finde liv andre steder i universet, fortæller Daniel Mills:

»Hvis ilt ikke var så vigtigt for, at komplekst liv kunne udvikle sig på Jorden, er det måske heller ikke så vigtigt i resten af verdensrummet,« siger han.

Sammentræf skabte teori

I det meste af Jordens historie har liv bestået af encellede bakterier og andre mikrober. Livet var forholdsvist simpelt, og ingen havde særligt travl med at blive hverken større eller mere komplekse i flere hundrede millioner år.

Men for lidt over en halv milliard år siden skete der pludselig to ting.

1. Iltindholdet i atmosfæren steg drastisk, og
2. flercellede organismer - herunder dyr - så dagens lys.

Forskere har altid koblet de to begivenheder og formodet, at for lavt iltindhold i atmosfæren var årsag til, at dyreliv ikke opstod tidligere.

Da iltindholdet endelig steg, blev det også muligt for komplekst liv at opstå. Sådan lød forskerens teori.

Klarer sig med ufatteligt lidt ilt

Hidtil har forskere estimeret, at det var nødvendigt med mindst 10 procent af nutidens iltindhold i atmosfæren, før liv kunne opstå og klare sig.

Men tallene fra Daniel Mills forsøg er meget lavere.

Ifølge hans resultater kan en svamp, der minder meget om de første dyr på Jorden, klare sig med kun 0,5 procent af nutidens atmosfæriske iltindhold – altså 20 gange lavere, end hvad forskere troede muligt og 200 gange lavere end det atmosfæriske iltindhold i dag.

»Disse niveauer af ilt eksisterede formodentlig allerede lang tid inden, dyreliv opstod. Og også lang tid inden den store stigning i iltindholdet i atmosfæren. Det punkterer teorien om, at lavt iltindhold var den begrænsende faktor for dyrs udvikling,« forklarer Daniel Mills.

Flercellet liv tager tid at udvikle

Men hvis det ikke var iltmangel, hvad var det så, der holdt udviklingen af dyr tilbage?

Ifølge Daniel Mills kan der være andre forklaringer på, hvorfor dyreliv først opstod for lidt over en halv milliard år siden og ikke før.

Det kunne blandt andet skyldes miljøfaktorer som for højt saltindhold eller for meget sulfid i havene, eller at havene simpelt hen var for varme til, at dyreliv kunne slå rod.

Der kan også være en anden forklaring:

»Der er stor forskel på at være encellet organisme og flercellet organisme, og skridtet fra den ene til den anden har krævet en stor omvæltning, der måske har taget evolutionen lang tid ’at finde ud af’. Derfor kan det være, at miljøet, inklusive iltniveauet i atmosfæren, måske har understøttet dyreliv i længere tid, end vi har troet, men der skulle mere til, før det udviklede sig,« spekulerer Daniel Mills.

Svamp klarer sig fint uden ilt

I sit studie har Daniel Mills undersøgt, hvor lave iltkoncentrationer en havsvamp (Halichondria panicea)kan klare sig med og samtidig ånde, spise og vokse.

Havsvampe er formodentlig den organisme, der har ændret sig mindst, siden flercellede organismer opstod for 635-800 millioner år siden, og efterkommerne fra fortidens havsvampe er samtidig blevet til alle nutidens dyr.

Derfor er de gode at studere, når man som Daniel Mills gerne vil finde ud af, hvad de første dyr kunne klare sig med af ilt.

Samtidig er svampen i studiet ikke en art, der normalt lever under meget iltfattige forhold og har tilpasset sig til at klare sig uden ilt. Den lever til gengæld under meget iltrige forhold på bunden af Kerteminde Fjord.

»Svampen lever i et miljø med masser af ilt. Men den er samtidig meget evolutionært velbevaret. Derfor kan vi bruge den til at finde ud af, hvor meget ilt vores fælles forfædre kunne klare sig med,« forklarer Daniel Mills.

Vil kigge på reproduktion

Konklusionen på studiet rykker enormt ved forståelsen af ilt som vigtig del af dyrelivets udvikling.

Ifølge Daniel Mills er ilt vigtigt – svampene skal dog trods alt bruge noget – men måske er høje koncentrationer af gasarten ikke så vigtig for liv, som vi hidtil har troet.

Daniel Mills fortsætter sine studier af iltbehovet for svampen fra Kerteminde Fjord. Næste mål bliver at finde ud af, hvor lave iltkoncentrationer svampene stadig kan formere sig ved.

Forsker er ikke enig

Lektor Kai Finster forsker i bakterier og evolution på Aarhus Universitets Institut for Bioscience – mikrobiologi. Han har læst studiet og er på baggrund af resultaterne umiddelbart ikke lige så villig til at drage de samme vidtrækkende konklusioner som Daniel Mills.

Ifølge Kai Finster er det oplagt, at nogle dyr kan tåle meget lave iltkoncentrationer, og det er derfor ikke en overraskelse, at havsvampen også kan.

»Man skal huske på, at iltniveauet i cellerne er meget lavere end i atmosfæren. Faktisk helt nede på det niveau, som havsvampen kan overleve ved i dette studie. Derfor overrasker det mig ikke, at man kan finde dyr, der kan overleve ved disse koncentrationer,« fortæller Kai Finster.

Kai Finster mener heller ikke, at der på baggrund af studiet er grund til at udlede, at stigningen i den atmosfæriske iltniveau ikke var hovedårsagen til udviklingen af et mere komplekst liv.

»Mere komplekst liv kræver mere ilt. Ikke bare til at udvikle kompleksitet, men også til at lægge flere lag til i fødekæden. Jo højere iltniveauet er, des mere energi kan der overføres fra det ene lag i fødekæden til det næste. Jo mere energi, der overføres, des flere lag kan fødekæden indeholde, og des større bliver muligheden for komplekst liv.«

»Derfor mener jeg ikke, at dyr kunne være udviklet, før stigningen i det atmosfæriske iltindhold fandt sted,« siger Kai Finster.