Artikkel

Ny innsikt fra radiolarienes vidunderlige verden

Anders Krabberød ved Institutt for biovitenskap
Anders Krabberød peker på radiolarienes plassering i evolusjonstreet: Lenger unna menneskene er det knapt mulig å komme. Foto: Bjarne Røsjø/UiO Bruk bildet.

Ny innsikt fra radiolarienes vidunderlige verden

Anders K. Krabberød hadde sittet bøyd over mikroskopet i timevis og lett etter en liten rakker som heter Sticholonche, og var i ferd med å miste motet. Da kom Kate Bush i øreproppene hans og sang "Don't give up", og det ble et vendepunkt. Krabberøds funn kan brukes til å avsløre slektskap både blant encellede kryp – og blant kreftceller.

Doktorgradsstudenten Anders K. Krabberød ved Institutt for biovitenskap har en lang liste med årsaker til at det er spennende å studere radiolarier, og en av årsakene er at de er vakre og fremmedartede.

Radiolariene har nemlig komplekse ytre skjeletter som består av kisel eller strontiumsulfat, og som kan anta et utall fantastiske former. Den tyske zoologen Ernst Haeckels detaljerte tegninger av radiolarie-skjeletter fra 1870-årene er like mye kunst som naturvitenskap.

Radiolarier fra Ernst Haeckels Kunstformen der Natur
Den tyske zoologen Ernst Haeckels tegninger av radiolarier er like mye kunst som naturvitenskap. Illustrasjon: Ernst Haeckel, 19thcenturyscience.org.

Radiolariene er bittesmå kryp – som regel mellom 0,1 og 0,2 millimeter store. De driver stort sett fritt rundt i vannmassene i havet som zooplankton, det vil si at de spiser for eksempel bakterier eller andre planktonarter som er mindre enn dem selv. Døde radiolarier synker ned på havbunnen og går i oppløsning, men de tomme skjelettene blir liggende igjen og kan dekke havbunnen over store arealer.

Geologene setter pris på radiolariene fordi de har levd på planeten vår i 500 millioner år, og dermed kan fossilene deres brukes til datering av geologiske strukturer.

Fra radiolarier til kreftceller

En annen og viktigere grunn til å studere radiolarier, er at Krabberød kunne bli ekspert på en ny DNA-teknologi når han skulle analysere slektskapet mellom de ulike artene i gruppen. Tidligere måtte forskerne helst ha tilgang til hundrevis eller tusenvis av celler for å få tak i nok DNA til at det var mulig å gjøre slike analyser.

Krabberød har isteden brukt en ny metode for transkriptom-analyse av enkeltceller, utviklet av den italienske forskeren Simone Picelli ved Sandberg-laboratoriet på Karolinska Institutet i Sverige.

– Metoden kan ta utgangspunkt i ørsmå mengder RNA, gjerne fra én celle, omdanner det til DNA, og kjører det gjennom en slags «kopimaskin». Deretter kan vi bruke kjent teknologi til å analysere DNA-sekvensene i materialet. Selve kopieringen går overraskende fort, så den mest tidkrevende delen av jobben er egentlig å få tak i selve cellen og RNAet fra den ene cellen, forteller Krabberød.

Haeckels tegninger av radiolarier er like mye kunst som vitenskap
Ernst Haeckels tegninger av radiolarier fra 1800-tallet er like mye kunst som vitenskap. Illustrasjon: Ernst Haeckel, 19thcenturyscience.org.

Den nye teknologien er opprinnelig utviklet til bruk i helsevesenet, hvor persontilpasset medisin er blitt et nytt «buzzword».  Persontilpasset medisin handler mye om å analysere pasienters gener for å finne den beste behandlingen for en sykdom.

Når Krabberød har brukt metoden for å analysere gener hos radiolarier, er ikke skrittet langt over til å analysere gener i for eksempel immunceller eller kreftsvulster.

Anetavlene må skrives om

Det har tidligere ikke vært mulig å fastslå det genetiske slektskapet mellom de ca. 500 kjente nålevende radiolarie-artene, fordi ingen har klart å dyrke dem i laboratoriet. Dermed var det heller ikke mulig å skaffe de hundre- eller tusenvis av celler som trengtes for å utføre DNA-analyser.

Anders Krabberød har nå brukt den nye transkriptom-metoden til å undersøke flere Radiolaria-gener enn noen andre forskere før ham, og ingen andre har jobbet med et så stort og dekkende utvalg av arter. Det førte til oppdagelser som tilsier at de små skapningenes anetavler må skrives om.

– Ernst Haeckel og andre tidligere naturvitere hadde klassifisert radiolariene etter deres morfologi, det vil si utseendet i vid forstand. Men det er ikke alltid slik at organismer som likner på hverandre er i slekt, forklarer Krabberød.

Det er for eksempel nærliggende å anta at en stor og rund radiolarie med to pigger er nærmere i slekt med en liten variant med to pigger, enn den er i slekt med en kremmerhusformet variant. Det mente i alle fall Ernst Haeckel på 1800-tallet, og Krabberøds DNA-analyser viser at han hadde rett i akkurat den biten. Men på mange andre områder kommer morfologien til kort.

– Haeckel hadde for eksempel inndelt radiolariene i fire grupper, men senere har det vist seg at den ene av Haeckels grupper, Phaeodaria, ikke er radiolarier i det hele tatt. Nå har jeg i tillegg funnet ut at en art, Sticholonche zanclea, som lenge har hatt en usikker plassering i slektstreet, heller ikke er en radiolarie. Det ser isteden ut til at den er en felles stamfar til de nålevende radiolariene og en annen gruppe som heter foraminiferer, forteller Krabberød.

For å finne ut av slektskapet mellom de ulike radiolarieartene, og mellom radiolariene og alt annet som lever på jorden, trengs mye datakraft. Anders Krabberød brukte ca. 350 CPU-år på UiOs regneressurs, superdatamaskinen Abel, for å regne ut slektskapet for å plassere radiolariene og stamfaren i evolusjonstreet.

– Jeg var den største UiO-brukeren på Abel i en periode, og det var visst like før driftsavdelingen der ble lei av meg, forteller han.

Jakten på Sticholonche

Bilde av Sticholonche zanclea
Sticholonche zanclea: Dette individet dukket opp i mikroskopet etter at Kate Bush hadde sunget "Don't give up". Foto: Anders K. Krabberød, UiO

Anders Krabberød har ikke tall på alle timene han har sittet og studert radiolarier i mikroskopet, med et selvlagd verktøy som ble brukt til å snu og vende på dem. Verktøyet bestod av en spisepinne, pålimt en fiber fra en japansk tannbørste i enden.

– Jeg trengte nemlig noe veldig tynt og fint for å pirke på radiolariene, og japanske tannbørster har mye finere og tynnere tråder enn de norske. Man lærer mye av å ha utenlandske kolleger!

Jakten på Sticholonche skulle vise seg å bli ekstra slitsom. Fremgangsmåten for å fange radiolarier er å bruke en finmasket planktonhov med maskestørrelse 50 mikrometer, og så trekkes denne hoven gjennom vannmassene. Dermed blir de små radiolariene liggende igjen på bunnen av hoven, sammen med alt mulig annet smått og rart.

Anders Krabberød hadde fått det grøtliknende resultatet av et trekk fra Oslofjorden, og lette etter en Sticholonche, som han trengte for å bruke i den nye transkriptom-metoden. Han var nokså sikker på at det skulle være Sticholonche i prøven, men begynte å bli motløs etter å ha lett i timevis uten å ha funnet annet enn en bråte med andre kryp han ikke trengte akkurat da.

På fritiden spiller Krabberød bass i progrock-bandet Panzerpappa, og til slutt var det musikkinteressen som reddet forskeren.

– Jeg satt og hørte på Peter Gabriels album So, og da jeg var nær ved å gi opp begynte Kate Bush å synge ”Don’t give up”! Da fikk jeg mot til å fortsette, og ikke lenge etter fant jeg endelig en Sticholonche, forteller han.

Hemmelighetene som gjenstår

Ernst Haeckel oppdaget allerede på 1870-tallet en fotosyntetiserende alge som levde i kolonier sammen med radiolariene, inne i en felles gelemasse som radiolarien hadde skilt ut.

Organismer som lever sammen på denne måten kalles for symbionter. Anders Krabberød har nå brukt DNA-analyser til å påvise at flere marine arter i en gruppe som kalles alveolater ser ut til å leve som symbionter innenfor visse radiolarie-arters kiselskall. Disse alveolatene driver neppe med fotosyntese, så det er sannsynlig at de isteden lever som parasitter.

Selv om Krabberød har avslørt noen av radiolarienes hemmeligheter, er det mye som gjenstår.

– Vi vet for eksempel ikke hvordan de formerer seg. Ernst Haeckel observerte at hvis man har dem i en petriskål lenge nok, kommer de etter hvert til et punkt hvor cellen sender ut tusenvis av bittesmå «svermere» i en sky. Hypotesen er at disse svermerne er den reproduktive fasen – men vi vet ikke om de er sporer som kan bli til et nytt individ, eller om det er kjønnsceller som er avhengig av å treffe noen andre.  Vi vet heller ikke hva som skal til for at disse svermerne skal utvikle seg videre, forteller Krabberød.

Kommer til å overleve menneskene

Radiolariene lever utelukkende i saltvann og finnes i alle verdenshav. Noen av dem har pseudopodier – «liksomføtter» – som de kan bruke til ulike formål.

– En japansk kollega har filmet en art hvor pseudopodien er flerfoldige ganger lenger enn selve cellen og blir brukt som fiskestang. Men økologien rundt radiolariene er lite kjent, og vi vet for eksempel ikke om de har noen egentlige fiender. Her er det derfor mye å ta fatt på, for de som vil la seg fascinere. Radiolariene har vært på planeten vår i mange hundre millioner år før menneskene dukket opp, og det er nokså trygt å spå at de kommer til å overleve oss med god margin. Dette er nemlig svært robuste skapninger. Du skulle bare visst hvor mye jeg strevde med å knuse skallene deres, for å få tak i cellematerialet med arvestoff på innsiden! sier Krabberød.

Kontakt:

Student Anders K. Krabberød, Institutt for biovitenskap

Fakta om radiolariene

  • Radiolariene, som tidligere ble kalt stråledyr, tilhører gruppen som kalles protister. Dette er encellede organismer med cellekjerne, men som ikke er sopp eller alger.
  • Genomet er en celles totale mengde av genetisk materiale, DNA.  
  • Transkriptomet er den delen av arvematerialet som en celle benytter, ofte gener. Tar utgangspunkt i genomet, men uttrykkes i cellen som RNA.

Mer informasjon:

Les også

Thorium er kåret til Norges nasjonalgrunnstoff

Thorium er Norges nasjonalgrunnstoff

Oppkalt etter den norrøne guden Tor. Oppdaget i et mineral fra Norge. Store norske forekomster og muligens løsningen på fremtidens energibehov.