Verden svømmer i ukendt liv. I verdenshavene eller bare i et spadestik i haven findes der utallige organismer, som videnskaben aldrig før har beskrevet.
I løbet af de sidste ti år har forskerne fået nye metoder til at undersøge celler og analysere genomer. Men selv i det tilfælde, er man stadig kun halvvejs.
For at kunne gennemføre DNA-undersøgelserne, skal videnskabsfolkene først fange og kopiere arvestoffet, som findes i de små celler. Problemet er bare, at 90 procent af det mikroskopiske liv i verden ikke lader sig dyrke i laboratoriet.
Forskerne ved ikke, hvilken næring, de skal have, eller hvilke andre organismer de skal samarbejde med. Derfor er det temmelig besværligt at lave ordentlige DNA-analyser af dem.
Hver art er sit eget kunstværk
En gruppe skabninger, som har været notorisk svære at undersøge, er de såkaldte radiolarier. Disse gådefulde encellede organismer findes i enorme mængder overalt i havene, og der eksisterer et utal af forskellige arter.
Radiolarierne svømmer sædvanligvis rundt i de øverste par hundrede meter af havvandet, men kan også findes på de store dybder. Og de har været her længe. Alt tyder på, at der har levet lignende skabninger på Jorden i cirka 600 millioner år.
Det kan forskerne sige, fordi de allerfleste radiolarier har et særligt formet kiselskelet på ydersiden, og hver art er sit eget kunstværk. De kan ligne både klokker, stjerner, hatte og ornamenteret julepynt. I gammel søbund kan man finde bunker af små fossile radiolarieskeletter fra tidligere tider.
Lige siden disse smukke væsener blev opdaget for cirka 200 år siden, har netop skeletterne været det primære grundlag for deres klassificering. Biologerne har antaget, at radiolarier med lignende skeletter er nærmest beslægtede, og de har således lagt et stamtræ ud fra udseendet.
Men der har været stor uenighed om, hvordan dette stamtræ skal se ud. Analyser af små DNA-stykker har givet resultater, som taler imod de gamle konklusioner.
Radiolarie-DNA koder ikke kun for proteiner
Nu er gætteriernes tid imidlertid overstået, hvis vi skal tro forskerne fra den tværfaglige gruppe Microbial Evolution Research Group (MERG) fra Universitetet i Oslo.
De har opfundet en teknik til at fange, vaske og åbne de små radiolarier uden at ødelægge indholdet. På den måde kan forskerne få fat i DNA'et på indersiden af hver enkelt celle, kopiere det og kortlægge artens genom. Forskningen blev for nylig publiceret i tidsskriftet PloS One.
»Ved at sammenligne flere arter kan vi forstå slægtskabet imellem dem og således deres historie, og hvordan de har udviklet sig,« fortæller Kamran Shalchian-Tabrizi, som er leder af MERG.
Desuden kan DNA'et fortælle os noget om organismernes levevis, siger forskeren.
»Radiolarierne har formentlig enorme genomer. Men vi har indtil videre kun fundet nogle få sekvenser, som rent faktisk koder for proteiner – altså for konkrete egenskaber. Det betyder, at organismerne må have meget DNA, som ikke koder for proteiner,« siger han.
Forskerne ved endnu ikke, hvilken rolle dette ikke-kodende arvemateriale spiller i de små skabninger. Men videre forskning vil kunne afsløre flere af radiolariernes hemmeligheder.
Desuden har analyserne allerede kastet lys over et andet mysterium i havet.
Ukendt gruppe udgør 20 procent af livet i havet
For at skaffe sig en oversigt over havvandets liv, kan forskerne lave undersøgelser af alt det DNA, de finder i en vandprøve.
Ved at sammenligne DNA-sekvenserne i vandprøven med karakteristiske sekvenser af kendte grupper, for eksempel svampe eller alger, kan man se, hvilke små væsener, der lever i vandet.
Men i sådanne prøver er der næsten altid DNA fra en gruppe mystiske skabninger, som ingen ved, hvem er, fortæller Anders Kristian Krabberød fra MERG.
»Denne gruppe ser ud til at udgøre cirka 20 procent af livet i havet, og der er en enorm diversitet i gruppen. Men vi ved ikke, hvilken slags organismer, der er tale om. De ligner ingen af de sekvenser, vi kender fra tidligere,« siger han.
Men undersøgelserne af radiolarier har nu givet nye spor i sagen.
»I vores analyser af radiolarier får vi også DNA fra andre organismer med. Celler, som lever som parasitter inde i radiolarierne. Det har så vist sig, at de ligner DNA-sekvenserne fra den ukendte grupper,« siger Anders Kristian Krabberød.
Allerede da den mystiske gruppe af vandlevende væsener blev kendt for omtrent 10 år siden, troede Shalchian-Tabrizi og hans kolleger, at der måtte være tale om forskellige arter af parasitter. Men tanken fik ikke megen støtte fra andre biologer.
Nu ser det så ud til, at de var inde på noget af det rigtige alligevel.
»Vi tror faktisk, at de må være parasitter og symbionter hele bundtet. Vi mener, at radiolarierne må være et hovedreservoir for disse organismer, selv om der også findes nogle få lignende parasitter i andre dyr, for eksempel krebsdyr og fisk,« siger Kamran Shalchian-Tabrizi.
Startede ved nul, men fandt løsningen
De små celler inden i radiolarier, fisk og skaldyr kan omvendt sige noget om de udfordringer, som livet har mødt op gennem tiden. Parasitcellerne, som findes i fisk og skaldyr, ser for eksempel ud til at være meget forskellige fra dem, der lever i radiolarierne, fortæller Shalchian-Tabrizi.
Det tyder på, at parasitcellerne ikke er i stand til at skifte vært særlig ofte. Måske er det kun lykkedes dem at hoppe over i fisk eller krebsdyr en enkelt eller nogle få gange i løbet af evolutionshistorien.
Alle arter, som i dag lever i disse dyr, er altså efterkommerne efter de få, der tog springet, og de er således helt forskellige fra de parasitter, som fortsatte med at udvikle sig i radiolarier.
Inden i de bittesmå livsformer, som svæver i vandmasserne, findes der en hel masse information, som nu er tilgængelig for videnskaben. Det er Shalchian-Tabrizi meget tilfreds med.
»Vi startede ved nul med et 200 år gammelt uløst problem og fik sammensat en gruppe af fagfolk fra helt forskellige forskningsområder: palæontologer, biokemikere og informatikere. Uden denne tværfaglige kompetence ville vi aldrig have fundet løsningen.«
© forskning.no. Oversat af Magnus Brandt Tingstrøm
Radiolarier i gruppe Acanthophracta, fra Ernst Haeckels bog "Kunstformen der Natur fra 1904". (Illustration: Ernst Haeckel)
Artostrobus joergenseni Petrushevskaya, fossil radiolarie fra Holocene. (Foto: Kjell Rasmus Bjørklund, NHM/UiO)
Callimitra carolotae, fossil radiolarie. (Foto: Kjell Rasmus Bjørklund, NHM/UiO)
Encellede parasitter er fem tusindedels millimeter store. Gemmer sig i plankton som kaldes radiolarier. (Foto: NHM/UiO)
Hexacontium pachydermum, fossil radiolarie fra Holocen. (Foto: Jane K. Dolven, UiO)
Mitrocalpis araneafera, fossil radiolarie. (Foto: Kjell Rasmus Bjørklund, NHM/UiO)
Levende eksemplar af radiolarien Hexacontium sp. (Foto: Jane K. Dolven, UiO)
Tyskeren Ernst Haeckel udgav en nydelig illustreret bog om radiolarier i 1862. Kobberstik nummer 17 i bogen. (Illustration: Ernst Haeckel: Die Radiolarien, 1862)
Kobberstik nr. 22 i Ernst Haeckels værk om radiolarier. (Illustration: Ernst Haeckel: Die Radiolarien, 1862)
Kobberstik 26 i Ernst Haeckels værk om radiolarier. (Illustration: Ernst Haeckel: Die Radiolarien, 1862)
Rhizoplegma boreale, fossil radiolarie fra Holocen. (Foto: Jane K. Dolven, UiO)
