Gjennombrudd: Forskere finner klodens første dyr

Det voldte Darwin store kvaler. Klodens første dyr så ut til å oppstå helt ut av det blå, uten spor av forutgående evolusjon. Nå er problemet løst – forskerne har endelig funnet dyrenes merkelige forfedre.

Det voldte Darwin store kvaler. Klodens første dyr så ut til å oppstå helt ut av det blå, uten spor av forutgående evolusjon. Nå er problemet løst – forskerne har endelig funnet dyrenes merkelige forfedre.

Claus Lunau

Det har plaget ham lenge, men han har ikke noe valg lenger – Charles Darwin må si noe om den største trusselen mot hans elskede evolusjonsteori.

Fortvilt dypper han pennen i blekkhuset og skriver: «Når det gjelder hvorfor vi ikke finner fossiler fra de tidligste periodene, kan ikke jeg gi noe tilfredsstillende svar.»

Ordene står i et av naturvitenskapens viktigste verker, Artenes opprinnelse, og Darwin betraktet problemet – som senere har blitt kjent som Darwins dilemma – som et sterkt argument mot sin egen teori.

Ifølge teorien utvikler organismer seg gradvis over millioner av år, men på Darwins tid viste fossilene at alle klodens dyregrupper hadde oppstått plutselig og i mer eller mindre ferdig form under den såkalte kambriske eksplosjonen for om lag 541 millioner år siden.

Forskerne kjente ikke til et eneste dyrefossil som var eldre enn kambrium.

Charles Darwin

Darwin mente at det burde ha vrimlet av liv før kambrium – hvis teorien hans var riktig. Men fossilene så ut til å motbevise påstanden hans.

© Julius Jääskeläinen

Hvis Darwins teori var riktig, burde dyrene ha oppstått i et rolig tempo, og det burde ha startet lenge før kambrium.

Mangelen på eldre dyrefossiler har plaget forskerne helt siden den gang. Men det er det slutt på nå.

En rekke nye funn og studier gir oss dessuten den brikken som Darwin manglet, og avslører for første gang hvor bisarre klodens første dyr egentlig var.

Merkelige dyr regjerte jorden

Kambrium er en av de mest avgjørende periodene for livets utvikling på jorden. Forskere har lenge betraktet den som en periode mellom to helt ulike verdener: en verden dominert av enkle encellede organismer og en verden som vrimlet av dyr.

De kambriske dyrene så ofte merkelige ut sett fra vårt synspunkt; for eksempel lignet dyret Hallucigenia en orm med lange bein og pigger på ryggen, og den underlige Opabinia hadde fem øyne og en snabelaktig arm til å fange byttedyr med.

Også på toppen av næringskjeden var dyrene helt annerledes enn i dag: Rovdyret Anomalocaris minnet om en gigantisk reke med tentakler, finner og en munn som lignet på en ananasskive.

«Hvis teorien min er riktig, er det ingen tvil om at det vrimlet av levende vesener før de eldste kambriske bergartene ble dannet.» Charles Darwin

Tross de merkverdige trekkene er de kambriske dyrene gjenkjennelige. Mange av dem har trekk som også finnes hos nålevende dyr, og forskerne mener at det levde representanter for stort sett alle de overordnede dyregruppene som finnes i dag – blant annet maneter, bløtdyr, krepsdyr og virveldyr.

Hallucigenia er for eksempel en stamfar til de såkalte fløyelsdyrene, mens Opabinia og Anomalocaris er nære slektninger til krepsdyr. Vår egen gruppe, virveldyrene, var blant annet representert med den fiskelignende Myllokunmingia.

Det store mangfoldet – kombinert med mangelen på fossiler fra tiden før kambrium – fikk forskerne til å postulere at dyreliv på jorden oppsto i en plutselig eksplosjon, i stil med Bibelens skapelsesberetning. Til Darwins store irritasjon.

Og da forskerne endelig kom på andre tanker, var Darwin for lengst død.

Revolusjonen kom før eksplosjonen

På 1940-tallet og i tiårene som fulgte, dukket det opp en lang rekke fossiler fra perioden før kambrium – en periode som ble døpt ediacarium.

De nye funnene hadde potensial til å løse Darwins dilemma – men i stedet utløste de total forvirring.

Fossilene stammet fra skapninger som var så merkverdige at ethvert forsøk på å identifisere dem slo feil.

Dyr fra kambriumtiden, Anomalocaris, Opabinia, Hallucigenia
© Shutterstock

Darwin gjennomskuet livets historie

Dyrene ble til på et øyeblikk i kambriumperioden – et sikkert bevis på Guds innblanding og en torn i øyet på Darwin. Slik så bildet ut på 1800-tallet, men ny forskning støtter Darwin.

3,9 milliarder år siden: Livet oppstår i en vannpytt

Darwin foreslo i 1871 at livet oppsto i «en varm, liten dam», og han var ikke så langt fra sannheten. Ny forskning tyder nemlig på at klodens første organismer oppsto i vulkanske vannpytter for nesten fire milliarder år siden.

Livet opstod i en vandpyt
© Claus Lunau & Shutterstock

650 millioner år siden: Gåtefulle dyr ser dagens lys

Darwin visste at dyr måtte ha oppstått lenge før de eldste fossilene som forskerne den gangen kjente til. Nye DNA-analyser gir ham rett: Dyrene oppsto for 850–650 millioner år siden. Sikre dyrefossiler fra den tiden er imidlertid ikke funnet.

Havsvampe er primitive dyr
© Shutterstock

550 millioner år siden: Mystiske vesener regjerer kloden

På 1940-tallet – etter Darwins tid – dukket det opp fossiler av merkelige vesener som levde før kambrium. I flere tiår har forskerne diskutert vesenenes identitet. Nå har nye studier slått fast at flere av dem var dyr.

Dickinsonia var et tidligt dyr
© Shutterstock

541 millioner år siden: Velkjente dyr overtar havet

Forskerne på Darwins tid kjente til et virvar av dyr fra kambrium og mente at alle dyregrupper hadde blitt til plutselig i begynnelsen av denne perioden. I dag betraktes kambrium bare som enda et trinn i dyrenes utvikling.

Hallucigenia levede i kambrium
© Shutterstock

En av skapningene var Charnia, som så ut som et blad som var festet til havbunnen. Formen fikk noen forskere til å tro at den var en alge, men andre mente at Charnia var en sopp, og atter andre at den var et dyr.

En annen organisme, Dickinsonia, så ut som en pannekake med riller, og her kunne ikke forskerne engang bli enige om den var flercellet eller en gigantisk encellet amøbe.

Forvirringen om ediacarium-skapningene har vart helt fram til i dag, men nå holder brikkene endelig på å falle på plass.

I 2018 klarte biologen Ilja Bobrovskij og kollegene hans å fastslå fossilet Dickinsonias identitet ved hjelp av en ny type analyse.

Teamet lette etter rester av organiske stoffer som kalles steroider i fossilet. Disse stoffene kan, i motsetning til DNA og proteiner, overleve i flere hundre millioner år. Sammensetningen av steroider var helt spesiell og eksisterer i dag bare hos dyr.

Umiskjennelige dyretrekk dukket også opp i andre fossiler. En grundig analyse av fossilet Charnia avslørte altså et vekstmønster som stemmer med det vi finner hos dyr. Og en tredje organisme, Cloudina, har nå vist seg å ha et tarmsystem.

Forskningen ga oss for første gang et klart bilde av hvordan dyrene så ut rett før kambrium, og var et enormt gjennombrudd for kunnskapen om dyrenes utvikling.

Og nå ser det ut til at helt nyoppdagede fossiler lar oss få se enda lenger tilbake i tiden.

Spor avslører tidligste dyr

De tidligste dyrene besto først og fremst – eller kanskje til og med utelukkende – av mykt vev, og kroppene ble derfor veldig sjelden bevart som fossiler. Men dyr kan etterlate seg mer enn kropper.

I stein som en gang var havbunn, har forskerne funnet noen underlige spor fra eldgamle dyr som avslører hemmeligheter om både dyrenes atferd og anatomi.

For eksempel ble en u-formet gravegang med en åpning i begge ender antagelig skapt av en ormelignende skapning. Dyret stakk hodet opp av den ene åpningen for å innta mat og oksygen – og bakdelen ut av den andre åpningen for å kvitte seg av med avføring.

Den informasjonen forteller forskerne at dyret hadde en for- og en bakende med et tarmsystem mellom. Disse anatomiske trekkene var nyskapninger blant de tidlige dyrene.

En annen nyskapning var evnen til å bevege seg. Den åpnet opp for helt nye muligheter og spilte en viktig rolle i den eksplosjonen av nye dyrearter som oppsto i kambrium.

Dyrebevegelser kan etterlate spor i havbunnen, og ved å undersøke hvordan sporene endrer seg over tid, kan forskerne få en idé om hvordan dyrene har utviklet seg. I løpet av kambrium ble sporene større, dypere og mer komplekse, og det avspeiler seg i fossilene av dyrene fra den perioden.

Evnen til å bevege seg oppsto imidlertid før kambrium, og i de siste tiårene har forskere funnet spor i Australia som stammer fra ediacarium.

Sporene er antagelig satt av noen av de første dyrene som kunne bevege seg, men hittil har ikke forskerne funnet fossiler av selve dyrene. Det har endret seg nå.

Klodens første dyr, Ikaria wariootia

Forskerne beskrev i 2020 en rekke avtrykk av et dyr som kalles Ikaria wariootia. Skanninger av avtrykkene viser at dyret var omkring en halv centimeter langt og dråpeformet.

© Scott d Evans et al./PNAS

I 2020 offentliggjorde en forskergruppe ved University of California et funn av både et spor og det dyret som hadde satt sporet i ediacarium – for mer enn 555 millioner år siden. Det ormelignende dyret var ikke mer enn to-sju millimeter i lengden og fikk navnet Ikaria wariootia.

Dyret var et av de første til å utvikle velkjente dyretrekk – blant annet et hode og en bakende som var forbundet av et tarmsystem, samt en kropp der venstre og høyre side er symmetriske.

Ikaria er like gammel eller kanskje til og med litt eldre enn dyrene Dickinsonia og Charnia, men kroppen var mer kompleks. Sporene viser at dyret beveget seg ved hjelp av såkalte peristaltiske bevegelser, som høyst sannsynlig ble skapt av en rekke muskler ned langs kroppen. Samme bevegelsesform finner vi hos dagens meitemarker.

Sporene går inn og ut av rester fra større organismer som ormen selv har vært for liten til å nedlegge. Dyret var altså antagelig åtseleter.

Nytt fossil slår alle rekorder

De merkverdige dyrene fra ediacarium har endelig bevist Darwins teorier.

Likevel er det siste punktumet neppe satt i utforskningen av dyrenes oppstandelse. Ikaria er litt over 555 millioner år gammel, men genetiske analyser viser at klodens dyr antagelig oppsto lenge før det.

Flere forskergrupper har talt genetiske forskjeller mellom de dyrene som finnes i dag, og beregnet den hastigheten som nye forskjeller oppstår med. På bakgrunn av tallene mener de at den siste felles stamfaren for alle dagens dyr levde for mellom 850 og 650 millioner år siden.

Hvis det er korrekt, mangler forskerne fortsatt spor fra flere hundre millioner år av dyrenes utvikling.

Forskere finder fossil af 890 millioner år gammel havsvamp

Strukturer i et 890 millioner år gammelt fossil ligner den forgrenete indre oppbygningen i svamper. Svampene er blant våre dagers mest primitive dyr.

© E.C. Turner

Et mulig spor dukket opp i 2021 da den kanadiske geologen Elizabeth Turner og kollegene hennes utga en beskrivelse av et 890 millioner år gammelt fossil av en svamp. Svamper er primitive dyr som fortsatt finnes i dag, og forskerne har lenge trodd at de tidligste dyrene lignet på svamper.

Likevel har ikke funnet blitt mottatt med åpne armer. Fossilet er mye eldre enn alle andre dyrefossiler – til og med eldre enn det som de genetiske analysene forutsier – og derfor er mange forskere skeptiske overfor funnet.

De mener at strukturene i fossilet kan være skapt av bakteriekolonier eller krystaller – eller at fossilet er mye yngre enn Turner og teamet hennes har regnet seg fram til. Turner holder imidlertid fast ved konklusjonen sin.

Diskusjonen kan antagelig bare avgjøres av nye fossiler. De siste årene har heldigvis bydd på mange av disse.

I 2021 fant forskerne for eksempel 73 individer av et 550 millioner år gammelt dyr, Namacalathus hermanastes. Dyret levde i grunne laguner med en kjemisk sammensetning som sikret at den skrøpelige kroppen ble bevart.

Med litt hell kan forskerne gjøre like spektakulære funn i enda eldre steiner. I så fall vil forskerne ikke bare lære mer om hvordan klodens første dyr så ut, men også hvorfor de oppsto, og hvorfor de ble så vellykkede.

Allerede nå har forskerne imidlertid en teori om hva som satte i gang dyrenes suksess, og det involverer en jordklode som mest av alt lignet en snøball.

Snøball fikk evolusjonen til å rulle

Funnene viser at mange av dyrenes nye evner som tradisjonelt har blitt forbundet med den kambriske eksplosjonen, dukket opp mye tidligere, og det kan hjelpe med å forklare hva som drev dyrenes tidlige utvikling.

I tiden før kambrium var jorden i konstant endring, og flere av endringene kan ha spilt en avgjørende rolle for dyrenes evolusjon. Begivenheter som et stort meteornedslag i Australia og splittelsen av et superkontinent skapte omveltninger som tvang klodens liv til å utvikle seg.

Den viktigste begivenheten var en brutal istid som varte fra for 720 til 630 millioner år siden. I store deler av perioden var hele kloden dekket av is, og våre fjerne forfedre måtte kjempe seg gjennom de harde tidene.

Til sjuende og sist viste isen seg å være et lykketreff for forfedrene våre – og dermed også oss.

Du ligner en forhistorisk orm

Den var ikke større enn et riskorn. Og den hadde verken armer eller bein. Likevel deler den eldgamle ormen Ikaria noen spesielle trekk med deg som ikke fantes hos andre organismer på samme tid.

De store ismassene eroderte hele fjellkjeder og friga dermed enorme mengder næringsstoffer som ble skylt ut i havet da isen smeltet. Tilførselen av næring kan ha medført et kvantesprang i livets utvikling, og det er svært mulig at dyrene her la grunnsteinen til sin senere suksess.

Det presise bildet av de første dyrene og drivkraften bak utviklingen av dem vil høyst sannsynlig stå klarere og klarere fram i løpet av de neste årene, etter hvert som flere fossiler dukker opp. Men allerede nå har Darwins dilemma blitt forvandlet til et paradoks.

Den delen av livets historie som Darwin betraktet som teoriens akilleshæl, har nå vist seg å være et skoleeksempel på evolusjon.

Tonnevis av små glasskuler haglet ned over kloden etter at en asteroide slo ned for 66 millioner år siden.

© Shutterstock

Livet oppsto på land – og dinosaurene døde i et regn av glass

Få oversikt over de største milepælene i livets historie – våre dyptgående artikler går tett innpå alt fra livets opprinnelse til de første menneskene: