Utvecklingen av flercelligt liv har spelat en avgörande roll för den biologiska mångfalden. Vi har dock hittills vetat förvånansvärt lite om de naturliga miljöförhållandena som gynnar bildandet av flercelliga grupper.

Samarbetet mellan celler inom flercelliga organismer har möjliggjort att exempelvis ögon, vingar och blad har utvecklats. Den dominerande förklaringen till varför flercellighet utvecklas är att grupplevande arter är bättre på att klara av miljöutmaningar – att vara i en stor grupp kan till exempel skydda celler mot att bli uppätna.

Flercellighet minskar miljöstress

– Våra resultat utmanar denna förklaring. De visar att flercelliga grupper bildas, inte för att de i sig är fördelaktiga, utan snarare som en biprodukt av encelliga strategier för att minska miljöstress. Framför allt producerar celler en rad ämnen för att skydda sig mot miljön. Dessa ämnen verkar förhindra dotterceller från att spridas bort från sin modercell, säger Charlie Cornwallis, biologiforskare vid Lunds universitet.

För att förstå hur och varför encelliga organismer utvecklas till att vara flercelliga experimenterade forskarna med grönalger. Vissa arter är alltid encelliga, vissa är encelliga men blir flercelliga under vissa förhållanden, medan andra alltid är flercelliga och innehåller tusentals celler. Experimentet gjorde det möjligt att identifiera de miljöförhållanden som främjar flercellighet och att ta reda på fördelarna och nackdelarna för organismer. Forskarna kombinerade sedan data med information om de miljöer som encelliga och flercelliga grönalger är anpassade till över hela Sverige.

– Jag blev förvånad över att det inte fanns några fördelar eller nackdelar med att leva i flercelliga grupper. Tillstånden som enskilda celler upplever kan vara extremt olika när de simmar runt på egen hand, till att sitta ihop med andra celler och att behöva samordna aktiviteter. Tänk dig att du var fysiskt bunden till dina familjemedlemmar, jag tror att det skulle ha ganska stor effekt på dig, säger Charlie Cornwallis.

Studien, som gjordes i svenska sjöar, ger inte bara information om vilka grönalger som förekommer var och varför – den hjälper oss också att förstå ursprunget till den biologiska mångfalden som formar världen omkring oss.

– Resultaten hjälper oss förstå hur komplext liv på jorden har utvecklats. De ger också information om hur en nyckelgrupp av arter – grönalgerna som genererar bränsle för ekosystemen – kan föröka sig och överleva under olika miljöförhållanden. Nästa gång du går längs stranden till en sjö rik på kväve kan du tänka att detta främjar utvecklingen av flercelligt liv, säger Charlie Cornwallis.

Studien publiceras i Nature Ecology and Evolution, "Single-cell adaptations shape evolutionary transitions to multicellularity in green algae".