Hur långt kan naturen sträcka sig individualitet?

How Far Can Nature Stretch Individuality?

När människor dör dör hela vår kropp med oss. Hjärtat slutar pumpa; tarmen slutar smälta; varje cell som bär en persons genetiska ritning slocknar så småningom, tills deras molekylära signatur är utdöd. Detta är människornas förbannelse – egentligen de flesta djurs—Multicellulär makeup: Cellerna i våra kroppar är så specialiserade, så beroende av varandra, att deras öden surras ihop även i döden.

Multicellularitet behöver dock inte manifestera sig på detta sätt. Bara ett hopp, hoppa över och ett hopp över från oss på livets träd är det choanoflagellater— små marina och sötvattensvarelser som är ungefär lika stora som jäst. Choanoflagellater uppträder vanligen som enstaka celler med en lång, piskande svans, ett lökformigt huvud och en krusig krage, som liknar min kollega Ed Yong har minnesvärt beskrivit det, ”en spermie som bär kjol.” Men under de rätta förhållandena kan choanoflagellater också blomma ut i mångcelliga kroppar och förena enskilda celler till enstaka enheter som med lite kisning och fantasi har märkliga likheter med djurkroppar. Deras kroppar, som vår, är vanligtvis genetiskt identiska hela vägen igenom; deras kroppar, som vår, kan böjas och böjas, som om de består av muskler i rörelse. Deras kroppar, som vår, kan till och med hyser små samhällen av bakterier som kan hjälpa dem att överleva.

När de blåses sönder eller skivas, blöder inte choanoflagellate-kroppar eller kollapsar till köttiga bitar, som vår gör. De delas upp i enstaka celler, var och en nu fri att vandra bort från sina tidigare landsmän och gå iväg på egen hand. Det finns ingen teoretisk gräns för denna motståndskraft, sa experter till mig: Om ett rovdjur skulle konsumera 99 procent av en choano-koalition, kunde vilka enstaka celler som än fanns kvar kunna bestå – ungefär lika mycket som ett enda mänskligt finger, kvar från en explosion, som kryper iväg för att börja existens på nytt.

Under en enda livstid kan en choanoflagellate ”fullständigt förändra sitt sätt att interagera med miljön, på verkligt grundläggande sätt”, säger Nicole King, en choanoflagellate biolog vid UC Berkeley. Det kan flytta sina medel varelse i den här världen. Denna flexibla form av multicellularitet är inte en som djurstammen behöll, men dess existens kan ändå avslöja mycket om vårt ursprung. Studiet av dessa små varelser har hjälpt till att omforma hur människor uppfattar komplexa kroppar, även vad det innebär att vara en enskild– en föreställning som utmanas varje gång en cell framgångsrikt separerar sig från den kropp den en gång tillhörde.

För alla varelser som kan klara det, kommer hantering av multicellularitet med uppenbara förmåner. Större kroppar rör sig snabbare, använder näringsämnen mer effektivt och motstår lättare livets stressorer; de är hårdare för rovdjur att svälja och bättre på att jaga ner byten. Under evolutionens gång har multicellularitet visat sig vara en sådan välsignelse att det tros ha uppstått upp till 25 separata gånger— kanske mer — under de senaste 800 miljoner åren eller så, avlat dagens fauna, flora, svampar och mer i alla sina vilda och underbara former. Men de moderna medlemmarna av djursläktet – miljontals och åter miljoner arter av dem som flyger och flyger och spurtar och simmar och slingrar sig och kryper – kan alla spåra sitt ursprung till en singularis uni-till-mång växla. ”Alla är överens om att multicellularitet hos djur har utvecklats en gång”, säger Pawel Burkhardt, neurobiolog vid universitetet i Bergen i Norge.

Hur våra förfäder lyckades med detta är dock ett stort mysterium. Choanoflagellater erbjuder en avgörande ledtråd. Varelserna anses allmänt vara de närmast levande encelliga släktingarna till djur: en systerkvist på livets träd som växte upp vid sidan av vårt. Den positioneringen gör choanoflagellater till en av de bästa moderna glimtarna av den gren som djurstammen en gång spred sig ifrån, säger Flora Rutaganira, biolog vid Stanford University.

Mer än 100 arter av choanoflagellater har hittills identifierats av forskare. Såvitt experter kan säga är varelserna ganska nöjda med att förbli på egen hand under många omständigheter. I sitt standard encelliga tillstånd tillbringar de sina dagar med att simma och beta på bakterier; när det är dags att göra mer av sig själva, enkla choanos dubbel storlek och dela sedan rent i två. Men ibland bestämmer choanos att ett ensamt liv inte räcker. Istället för att separera helt efter delning, förblir nyfödda celler som en gång kan ha slingrat sig samman. I arten Salpingoeca rosetta, även cellernas inre kan kopplas sammanlite som en navelsträng mellan förälder och barn som aldrig blir helt klippt.

Genom att upprepa denna process kan choanoflagellate kolonier svälla att innehålla dussintals, till och med hundratals, celler, sa King till mig, och anta ett menageri av former. Som Thibaut Brunet, biolog vid Pasteur-institutet i Paris, har upptäckt att vissa, som akrobatiken Choanoeca flexakan montera in i bägareformade kolonier när den utsätts för rikligt ljus; ett dopp i mörkret får grupperna att vända upp och ner så att deras vickande ändar är vända utåt istället för inåt, en konformation som gör det lättare för koteriet att simma. Andra arter, inklusive S. rosetta, blomma in i knöliga rosetter som ger dem sitt namn när de är i närvaro av vissa typer av bakterier. Ta en noggrann granskning på några av dessa klotliknande kolonier, sa King till mig, och de kanske ser en nyans bekanta ut: Grovt sett, tematiskt, ser de nästan ut som djurembryon, ballonger utåt i kroppar, redo att födas.

Choanoflagellate kolonier är inte riktigt byggda för att hålla. I laboratoriet kan forskare skingra kolonier genom att skaka dem eller svälta dem, till och med pressa dem genom ett trångt utrymme. Det som en gång var en kropp ”sönderfaller” sedan i dess cellulära komponenter, berättade Burkhardt för mig, som om den aldrig var hel. Denna växling är en kuslig förmåga, och en kraftfull sådan. Så stora som stora kroppar kan vara, de är också besvärliga, särskilt när det blir ont om mat. Enstaka celler är lättare att mätta med begränsade näringsämnen och reproducerar sig snabbare; de är mer anpassningsbara till förändrade förhållanden, eftersom de inte behöver vänta på att dussintals av sina kamrater ska ”komma till konsensus”, sa Rutaganira till mig. Jordens massutdöende händelser har oproportionerligt påverkat stora djur, samtidigt som de har skonat de snabba och små, säger Pedro Márquez-Zacarías, en evolutionär biolog vid Santa Fe Institute.

Sådana flexibla strategier kan vara ett konstigt sätt att tänka på multicellularitet, åtminstone för människor, vars föreställningar bygger på egenskaperna hos våra egna kroppar: stabila, samberoende, sammansatta av celler som bara kan överleva om de är en del av en större helhet . Det var så King tänkte på konceptet först när hon startade sitt labb för mer än ett decennium sedan. Men nu, ”jag har sett att flercellig karaktär existerar längs ett kontinuum,” sa hon till mig. Samarbete kan manifestera sig på en mängd olika sätt, från övergående anknytningar – cellulärt småprat – till permanent ömsesidig tillit.

Människor har fått sina föreställningar om oberoende ifrågasatta tidigare. Supersociala varelser som bin och nakna mullvadsråttor, till exempel, lever i så sammansvetsade familjesamhällen att de bara kan fungera som ett kollektiv; djurens tarmar hyser livliga samhällen av mikrober som utvecklas tillsammans med sina värdar. (Av en slump, eller inte så slumpmässigt, verkar vissa choanos också kunna inrymmer en skräddarsydd mikrobiom medan den är i koloniform, som ett team som nu leds av UC Berkeleys Alain Garcia de las Bayonas har hittat.) Det är inte ovanligt att vända många in i ett. Men choanos är bland de varelser som vänder den berättelsen och förhör de världar som finns inom oss. När de är i kolonier är de individer gjorda upp av individer; när de splittras gör de många av en. Choanoflagellates definition av själv ”kan existera på flera staplingsnivåer, som ryska dockor”, säger María Rebolleda-Gómez, biolog vid UC Irvine. Så länge som naturligt urval och evolution kan verka på en varelse – en grupp, en varelse, en cell, en gen – finns det utan tvekan en individ som lurar inom sig.

Som jämförelse kan människors obligatoriska multicellularitet kännas strikt och kvävande. Men det borde vi nog inte vara för svartsjuk. En varelse som ”hade många celler som kunde bestämma sig för att försvinna av sig själva när som helst skulle ha många problem”, säger Iñaki Ruiz-Trillo, biolog vid den katalanska institutionen för forskning och avancerade studier, i Spanien – en typ av skräckfilm i vardande. Det är ungefär vad som händer med cancer, där celler börjar håna sina kollegor, berättade Márquez-Zacarías för mig. Det är mikroskopiskt förräderi, ett brytande av den implicita flercelliga pakten: Individuella celler återfår den typ av autonomi som de en gång förlorade.

Mänsklig multicellularitet fungerar bäst när den upprätthålls av otaliga handlingar av samhällsnytta: den upprepade sammankomsten av celler. Var och en av våra celler har gjort den ultimata uppoffringen – av sitt eget oberoende och, i de flesta fall, chansen att fortplanta sig. Men uppror förekommer. Samarbete, även inom individer, hänger i en tråd: en vapenvila som när som helst kan bryta. Även en en gång samarbetsvillig choanoflagellat kommer att vägra gå ner med sitt skepp.

Inlägget Hur långt kan naturen sträcka sig individualitet? dök upp först Atlanten.

Loading...