Kan du beskriva resan – från att formulera din alternativa teori, till samarbetet med cancerforskare och det vi idag vet tack vare din forskning?
– Åh, det är en lång historia! En klok mikrobiolog sa en gång till mig att geologer har det särskilt svårt – vi kan inte enkelt testa våra hypoteser i labbet. Samtidigt började det dyka upp motsägelsefulla observationer kring den så kallade ”syrehistorien” bakom den kambriska explosionen. Kombinationen av det och hennes kommentar fick mig att vilja gå tillbaka till labbet och undersöka hur flercellighet – alltså komplext liv, och därmed även djurliv – egentligen uppstod och utvecklades.
– Jag valde till slut att använda cancertumörer som modell. Det är visserligen en ful och egentligen felaktig modell för flercellighet, men den fick duga en tid – den gick att studera i labbmiljö.
– Min första observation var att cancerceller inte bryr sig det minsta om syre. Man blev ödmjuk av att inse att många processer i våra kroppar sker i miljöer med ganska lågt syreinnehåll. Till exempel verkar stamceller och vävnadsförnyelse vara särskilt känsliga för syre. Det här väckte ett helt nytt forskningsintresse hos mig. Jag har lärt mig – och lär mig fortfarande – otroligt mycket från cancer- och stamcellsfältet.
Skulle du säga att dina resultat kullkastar den rådande teorin om att den kambriska explosionen berodde på en syresatt miljö?
– Vetenskap fungerar ju inte så att en idé bara ändras över en natt. Den här teorin är djupt rotad, och dessutom tror vi att vi förstår den. Vi har ju alla upplevt hur viktigt syre är – till exempel när vi dyker för djupt eller tappar andan under träning.
– Vi verkar också fästa oss mer vid förklaringar vi känner igen än vid sådana som är svårare att greppa. Men det finns allt fler observationer som pekar på att andra faktorer än syrehalten kan ha varit avgörande. Så ja – långsamt växer ett nytt berg av data fram, som kanske berättar en helt annan historia.
Vad kom ni fram till i er senaste studie?
– Vi såg att syrehalten precis vid havsbotten i grunda hav troligen pendlade kraftigt under dygnet – från hög på dagen till låg på natten – i de miljöer där tidiga djur trivdes, åt och koloniserade. Det innebar att organismerna utsattes för fysiologisk stress. Den här stressen kan ha fungerat som ett slags filter eller selektionstryck – bara de som kunde hantera variationen kunde dra nytta av de nya grunda områden med mycket näring som öppnade upp sig då.
– Vi såg också att det kostar energi för celler och vävnad att ”lyssna till” och klara av syresvängningar, men att den kostnaden lönar sig om svängningarna är regelbundna. I sådana miljöer gynnades organismer som utvecklade dyrare men effektivare sätt att hantera stressen.
Var det här förvånande?
– Jag skulle säga att tre saker förvånade oss:
- För det första är det överraskande att vi kanske letat efter förklaringen på helt fel ställe i flera decennier. Vi har fokuserat på atmosfären, där förändringar sker mycket långsamt – över miljontals år – och där naturligt urval har svårt att verka. Men på varma, grunda havsbottnar visar våra modeller att dagliga syresvängningarna kan ha varit så kraftiga att djur var tvungna att anpassa sig.
- För det andra har vi länge bortsett från vad som kan ha skett på daglig basis i jordens historia. Det är svårt att spåra – men med datormodeller går det.
- Och slutligen: vi har trott att syre är ”bra” och att det utlöste den kambriska explosionen. Samtidigt menar vi att nästan alla andra biologiska revolutioner utlösts av en kris – som att dinosauriernas kris och utdöende banade väg för däggdjuren. Det brukar vara en period av förstörelse som leder till biologisk förnyelse. Vår forskning pekar nu på att även den kambriska explosionen kan ha orsakats av miljömässig stress. Och när man tänker på det – så är det helt logiskt.
Läs om Emma Hammarlunds senaste studie i The Conversation:
How dramatic daily swings in oxygen shaped early animal life – new study