Planter kravlede på land tidligere end troet – Københavns Universitet

SCIENCE > Presse > Nyheder > 2015 > Planter kravlede på la...

16. december 2015

Planter kravlede på land tidligere end troet

Evolution

Forskere fra Københavns Universitet og Carlsberg Laboratorierne var egentlig på jagt efter en simplere modelplante, da de opdagede, at lærebøgerne må skrives om. De fandt nemlig beviser for, at nutidens planter har udviklet sig fra alger, der levede på land – og ikke direkte fra alger, der levede i vand, som ellers troet. Fundene er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Trends in Plant Science.

Forskerne undersøgte forskellige grønalger som denne, der er i færd med celledeling, for at nå deres konklusion. Foto: Gert Hansen

Plantebiologer er generelt enige om, at det hele startede med grønalger. Man mener, at denne fælles forfader til træer, bregner og blomster på et tidspunkt i livets historie har udviklet en ny, alternativ livscyklus – formentlig med det resultat, at deres afkom blev i stand til at erobre livet på landjorden.

Men nu hævder science manager Jesper Harholt fra Carlsberg Laboratorierne sammen med Københavns Universitets professorer Øjvind Moestrup fra Biologisk Institut og Peter Ulvskov fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab altså, at nogle grønalger har levet på landjorden i hundreder af millioner af år, før denne tilpasning er sket, og at landplanter faktisk har udviklet sig direkte fra disse landlevende – og ikke vandlevende – alger.

Botanikere verden over har overvejet denne mulighed siden 1980, men tilhængerne af teorien har manglet de beviser, som nu bliver præsenteret af de danske forskere i form af afgørende genetiske og morfologiske opdagelser. Det stærkeste bevis, de har fundet, er, at de egenskaber, som landplanter bruger til at overleve på landjorden i dag, også kan findes ganske velbevaret i særlige former for grønalger.

Gennembrud ved et tilfælde
Projektet startede med, at Jesper Harholt og Peter Ulvskov egentlig var på udkig efter en simplere modelorganisme.

”Når man er på jagt efter bestemte gener, fordi man for eksempel vil udvikle bioenergiafgrøder eller planter som laver særlige polysaccharider, så får man store kvaler med planternes mange gen-duplikationer, for komplekse kulhydraters biosyntese er skrækkelig indviklet i planter,” fortæller Peter Ulvskov og fortsætter:

”Derfor udklækkede vi en plan om at gå tilbage i evolutionen i håb om at finde en modelorganisme, der gerne var en-cellet og havde plantetræk, men et signifikant mindre gen-sæt. Men det, vi opdagede, var altså, at de alger, som burde have været simplere, ikke var det. Og så var det, vi undrede os.”

Jesper Harholt forklarer videre:

”Vi indså, at algerne havde en cellevæg, der er lige så kompleks som landplanters cellevægge, og det virkede sært, fordi de ældgamle alger angiveligt skulle have levet i vand. Vi begyndte derfor at lede efter andre egenskaber, som ville kunne støtte den idé, at alger faktisk levede på land, før de blev til moderne landplanter.”

Sammen med Øjvind Moestrup undersøgte de også andre aspekter, der var svære at forklare ud fra en teori om, at alger kun levede i vand. Nogle grønalger har eksempelvis mistet deres flageller, som er halelignende organeller, der hjælper encellede organismer med at bevæge sig i vand. Herudover havde alle de alger, der er i tæt familie med landplanter, heller ikke længere en ’øjeplet’, som de kan bruge til at svømme mod lys.

De karakteristiske cellevægs-træk kombineret med viden om det fornyligt kortlagte arvemateriale af de landbaserede grønalger Klebsormidium viste, at netop denne grønalge deler en række gener med landplanter relateret til lys- og tørke-tolerance. Det overbeviste forskerne om, at udviklingen af disse egenskaber må være opstået på en anden måde, end man hidtil har antaget.

Klik for større billede. Stamtræ over plantefamilien fra algeforfader til moderne magnolia-planter. De landlevende er markeret med en stjerne. Illustration: Panny Kondor

Lærebøgerne skal skrives om
Hvis denne nye teori holder vand, vil det betyde, at lærebøgerne på området skal skrives om. 

”Med alle de genetiske og morfologiske data, vi har fundet, er det pludselig meget svært at forklare evolutionært, hvordan alger levede i vand hele vejen op til udviklingen af moderne landplanter. Vi er nødt til at vende de tanker på hovedet – for nu har vi beviserne for noget nyt,” siger Peter Ulvskov. 

Forskernes største udfordring bliver nu at bevise, at en indledende periode med tilpasning førte til de komplekse cellevægge, der er i landplanter i dag. Forskerne mener, at de landbaserede grønalger var avancerede nok til at kunne overleve på sandede overflader med regn som eneste kilde til vand. Udfordringen er, at der i dag kun eksisterer sporer fra den tid, så de er meget afhængige af genetiske undersøgelser til at underbygge teorien.

Herudover har forskerne selv ubesvarede spørgsmål på området.

”Det mærkelige er, at hvis disse grønalger var landlevende i så lang tid, hvorfor er der så ikke flere af dem i live i dag? Muligvis skyldes det, at de blev udkonkurreret, men det kan sagtens være, at vi en dag finder flere grønalger fra denne gruppe,” påpeger Øjvind Moestrup.

Jesper Harholt pointerer, at gennembruddet ikke havde været muligt, hvis ikke de tre forskere havde holdt ved idéen, selvom den blev modsagt:

”Du er nødt til at være tålmodig og nogle gange forfølge dine skøre ideer, selv når de ikke passer med den gængse opfattelse på området. Hvis du finder nok beviser, kan det jo være, at det på et tidspunkt går op for dig, at du måske har ret.”