Mötet: En omfamning som skapade vår värld

Människans tillvaro hänger antagligen samman med en två miljarder
år gammal passion mellan en bakterie och en arké. Mikrobiologen
Farshid Jalalvand funderar över uppkomsten av livet som vi känner
det.


Lyssna på alla avsnitt i Sveriges Radio Play.


ESSÄ: Detta är en text där skribenten reflekterar över ett ämne
eller ett verk. Åsikter som uttrycks är skribentens egna.
Ursprungligen publicerad 2019-02-21.


”Är hon en Capulet?! O Gud, mitt liv är då en oväns rätt!”


Det utbrister Shakespeares Romeo när han får reda på vem tjejen
han kärat ner sig i är. Julia, är av huset Capulet, arvfiender
till familjen Montague, huset Romeo tillhör. Paret är oförenliga
av börd, men ändå uppslukade av varandra, som genom en
naturkraft. Det som inte kunde vara, blir.


För cirka 2 miljarder år sedan, långt innan
människor eller ens multicellulärt liv existerade, inträffade en
liknande händelse – en händelse som kom att drastiskt förändra
jordens historia. Två individer, från livets två olika,
oförenliga grenar, träffades någonstans ute i en de stora
oceanerna. Efter en kyss, bjöd den mer sofistikerade den enklare
– och ivrigare parten – in till sig. Och så inleddes ett
äktenskap som varat i 2 miljarder år och som evolutionärt är en
av de mest lyckade sammankomsterna i livets historia. De två
individerna som gifte sig, där ute i havet, för eoner sen, lever
kvar än idag, bland annat genom dig. Du är en direkt ättling till
den där eukaryota cellen.


Livet på jorden är vetenskapligt indelat i tre huvudgrenar. Och
ingen av dem är djur eller växter, som många skulle kunna tro.
Faktum är att om man granskar släktskapet mellan alla organismer
på jorden är djur och växter bara två små intilliggande kvistar
på en gren av livets stora träd. Det betyder att en katt och en
gran är relativt närbesläktade, jämfört med allt annat som finns
där ute. Huvudgrenen som den kvisten sitter på, och som samlar
såväl människor som hårlösa marsvin, olivträd, flugsvampar och
amöbor, är de eukaryota cellernas rike. Dessa celler har en
DNA-skyddande cellkärna, en mer komplicerad cellarkitektur och
mer avancerade förmågor än cellerna på den andra grenen på livets
träd – den bakteriella. Bakterier är så kallade prokaryoter och
saknar flera av den eukaryota cellens finesser, som till exempel
cellkärna.


Den tredje återstående huvudgrenen är desto mer okänd för
allmänheten, vilket är konstigt. Dels för den utgör en tredjedel
av livets träd, och dels för den är en systergren till den
eukaryota gren vi sitter på. Det är den arkéella grenen.


Kärlek kan ju – fråga bara Romeo och Julia – vara alldeles
förtärande. Hur det nu än gick till, hamnade den mindre bakterien
inne i den större arkén. Men innan den ena hann förgöra den
andra, hände något. 


Arkéer är, liksom bakterier, prokaryoter – och de är fullständigt
fascinerande. Fram till sent 70-tal visste vi inte ens att de
fanns, eller snarare, att de var vad de var. För det som forskare
trodde var bakterier som levde i extrema miljöer – som kokande
svavelkällor, frätande syra eller exceptionella
saltkoncentrationer – visade sig vara en helt egen livsform, och
utgjorde alltså en helt egen huvudgren på livets träd. En
tredjedel av livet på jorden hade gömt sig mitt framför näsan på
oss.


Och nu pekar allt fler bevis på att den eukaryota cellen – den
som vi är uppbyggda av – ursprungligen var en arké.


Allt går tillbaka till den där kritiska dagen för 2 miljarder år
sen. Då existerade endast encelligt liv. Enligt den så kallade
endosymbiontteorin, som det råder stor konsensus om bland
biologer, skedde då följande: två encelliga organismer möttes.
Den ena var en bakterie och som nämnts tyder mycket på att den
andra var en arké. Det verkar sedan som att arkén försökte äta
sin nya bekantskap, eller om bakterien försökte parasitera på
arkén. Kärlek kan ju – fråga bara Romeo och Julia – vara
alldeles förtärande. Hur det nu än gick till, hamnade den mindre
bakterien inne i den större arkén. Men innan den ena hann förgöra
den andra, hände något. De två prokaryota cellerna började av
någon anledning att samarbeta. Bakterien, som nu bodde inne i
arkén, fokuserade på att alstra energi. Arkén kunde då släppa den
mödosamma processen, och dirigera om sina resurser till att göra
allt det andra som behövs för att föröka sig. Varje gång arkén
delade sig, tog varje dottercell några inneboende bakterier med
sig, som alltså hade vuxit till sig inne i arkén under tiden. Och
på så vis fortgick samarbetet. Allt eftersom generationer kom och
gick, började bakterien flytta mer och mer av sitt DNA till
arkéns genom. Och arkén fortsatte förse bakterien med allt den
behövde – i utbyte mot energi. Till slut blev bakterien en del av
arkécellen, en cellorganell, det vi idag kallar mitokondrien,
cellens energikraftverk. Och vips så hade den moderna eukaryota
cellen uppstått. En supercell med superkrafter.


Men utvecklingssagan slutade inte där.
Kärlekshistorier brukar ju inte sällan involvera en tredje part.
Efter ett par 100 miljoner år träffade en av den ursprungliga
eukaryota cellens ättlingar på en fotosyntetiserande
cyanobakterie. Utan att kunna motstå denna gröna skönhet, svalde
den helt sonika bakterien. Symbiogenes, det vill säga
sammansmältningen av två samarbetande organismer, skedde därefter
framgångsrikt för andra gången i världshistorien: cyanobakterien
degenererade nämligen med tiden till den fotosyntetiserande
cellorganellen kloroplast, och den pimpade cellen blev alla
växters anfader.


Men vad är då den stora konsekvensen av dessa passionerade möten?


Jo, av anledningar som inte är helt klarlagda, har komplexa
multicellulära organismer, som växter och djur, endast uppstått
bland eukarya. Multicellularitet innebär är att ett stort antal
genetiskt identiska celler tillsammans bildar en större organism.
Du själv var från början en enda cell, ett embryo, innan den
delade sig i miljarder kopior. Alla celler i din kropp, vare sig
om det är muskelceller, njurceller eller vita blodkroppar, är
genetiskt identiska dubbletter. Men de har gått ihop och skapat
ett nätverk. Och trots att de alla ursprungligen har identiska
kapaciteter utför cellerna endast specialistfunktioner. Ett gäng
har specialiserats till musklerceller, ett gäng till njurceller,
och ett gäng till immunceller. Genom att alla celler slipper göra
allt själva kan de avsätta större resurser till sina
spetskompetenser och skapa avancerade vävnader. Komplexitet
uppstår ur denna specialisering.


Romeo hade i sin tur begått självmord då han felaktigt trodde att
Julia hade dött. Hängivenheten mellan det mikrobiella paret i vår
historia är lika häftig. 


Den här sortens avancerad samarbete har prokaryoter aldrig klarat
av att åstadkomma under de miljarder år de funnits. Anledningen
till att tulpanerna på ditt bord, katten i ditt knä, granen i
skogen, och människorna på din gata kan finnas, är att en arké
och en bakterie för 2 miljarder år sen började samarbeta istället
för att äta upp varandra. Vi komplexa organismer har
endosymbiogenesen att tacka för vår existens. Ett möte mot alla
odds, som skapade den värld vi känner.


När Shakespeares Julia i slutet av pjäsen upptäcker att Romeo
dött tar hon sitt liv, för hon inte förmår att leva utan honom.
Romeo hade i sin tur begått självmord då han felaktigt trodde att
Julia hade dött. Hängivenheten mellan det mikrobiella paret i vår
historia är lika häftig. Cellens energikraftverk mitokondrien kan
efter alla dessa år inte längre leva utanför cellen, och cellen
inte överleva utan mitokondrien. Det verkar som de starkaste band
skapas när oförenliga par förenas.


Farshid Jalalvand, skribent och forskare i klinisk mikrobiologi


 


Vidare läsning


Buttery, S. 2017. Rediscovering symbiogenesis: The latest
research in understanding the origins of eukaryotic cells.
Crosstalk, Cellpress


Sällström, S. 2015. Mikroorganism från havet ger ledtrådar om
cellers ursprung. Vetenskapsradion, Sveriges Radio.


Miller, S. M. 2010. Volvox, Chlamydomonas, and the
Evolution of Multicellularity. Nature Education


Morell, V. 1997. Microbiology’s Scarred Revolutionary. Science.