Forskning, Medicin, Naturvetenskap, Tvärvetenskap

Omaka par löser evolutionär gåta

Vad har livets uppkomst på jorden att göra med elakartade tumör­celler? En geokemist och en tumör­biolog möts i ett annorlunda forskningsprojekt som förklarar djurens uppkomst på ett nytt sätt och därmed ifrågasätter en av evolutionens grundstenar.

En oväntat lyckad forskarduo: geokemisten Emma Hammarlund och tumör­biologen Sven Påhlman.

Vi träffas i professor Sven Påhlmans rum på Medicon Village. Sedan ett par år tillbaka sam-arbetar Emma Hammarlund med hans forskargrupp efter sin senaste anställning på Nordiska Centret för Jordens Utveckling – ett samarbete mellan Syddansk Universitet och Naturhistoriska Riksmuseet. Forskarna har precis publicerat sin första gemensamma artikel i Nature Ecology & Evolution och är båda överraskade över hur väl deras samarbete har fortskridit. Att ta ett evolutionärt grepp är ingenting som cancerforskare brukar göra. Och att ta ett cell-perspektiv är inte heller vanligt inom geobiologin.

Det var Emma Hammarlunds frustration över ”syreparadigmet” som satte igång det hela.

– Det tog det nästan fyra miljarder år av jordens historia innan djurlivet dramatiskt satte fart i det som kallas den kambriska explosionen. Varför tog det så lång tid? Geologer har länge kopplat ihop det med att syret i atmosfären ökade, men det saknas ännu bevis för detta, förklarar Emma Hammarlund.

Forskning visar tvärtom att stora förändringar i luftens syrehalt skedde både före och efter kambrium, men inte just när djur-rikedomen började. Andra studier visar också att enkla djur kräver förvånansvärt låga syrehalter för att leva.

– Vår ökade förståelse för jordens och livets historia stödjer alltså inte den gamla tesen. Samtidigt har alternativa förklaringar hittills haft svårt att få samma genomslag och vi har nästan stångat oss blodiga i jakten på geokemiska bevis för hur syret ändrades, säger Emma Hammarlund.

Hon spekulerar över att djurens dramatiska utveckling snarare beror på en specifik biologisk förändring och drar paralleller till fotosyntesen.

– Andra stora revolutioner för livet på jorden tillskriver vi biologiska uppfinningar, som när några mikrober plötsligt klarade av fotosyntesen. Men när det gäller djurens utveckling utgår många ifrån att det handlade om en miljöförändring – utan att vi har övertygande bevisning.

Hon var övertygad om att kunskapen från tumörbiologi kunde hjälpa henne att komma vidare i frågan om hur djuren utvecklades, vilket gjorde att hon tog kontakt med Sven Påhlman. Hans forskning om syre-brist i celler verkade relevant för att förstå utvecklingen av flercellighet.

– Eftersom vi geologer inte kan göra om den kambriska explosionen i laboratoriet ville jag förstå mer om den flercellighet som tumörforskare ser dagligen och vad de vet om hur syre påverkar skapandet av vävnad. Tumörer är ju trots allt en framgångsrik slags flercellighet.

Sven Påhlman, å sin sida, var inte lika säker på vad mötet skulle kunna ge.

– Jag tänkte att geologi är ju så långt från min egen värld och vad i hela friden skulle vi prata om? Men jag kände också att jag hade en skyldighet att ge det en chans.

När Emma Hammarlund först kontaktade Sven Påhlman undrade han vad i hela friden de skulle ha att prata om. En hel del, visade det sig.

Det första mötet mellan Sven Påhlman och Emma Hammarlund visade sig vara väldigt givande och blev starten på ett annorlunda samarbete om ett okonventionellt forskningsprojekt om djurens uppkomst på jorden.

– Generellt ser vi syrebrist som ett hot, men glömmer då att viss syrebrist också är en nödvändighet för flercelligt liv. Våra stamceller som är de som bildar ny vävnad, är oerhört känsliga för högt syre och därför finns olika system för att hantera detta i cellen. Något som är tydligt i tumörer, förklarar Sven Påhlman.

Genom att studera tumörcellers förmåga att efterlikna stamcellers egenskaper, har Sven Påhlman sett att tumörcellerna helt enkelt kidnappar specifika system i cellen för att kringgå effekter av högt syre. Följden blir att tumörcellerna kan ha stamcellers egenskaper, trots att de omges av de höga syre-koncentrationer som också finns i kroppen.

– Denna förmåga finns sannolikt även i vår normala vävnad och det menar vi är en evolutionär succé. Vi vänder alltså på perspektivet: Att klara lågt syre är inget problem – våra celler är vana vid att hantera syrebrist. Utmaningen för regenererande vävnad är att klara högt syre, säger Sven Påhlman.

Den nya hypotesen innebär att djurs dramatiska intåg kommer sig av en revolution i djurens egen biologi och inte i en förändring i jordens atmosfär. Hypotesen kan också få ytterligare betydelse för hur vi ser på olika djurs förmåga att leva i syresatta miljöer och kanske även för hur vi ser på cancer som en evolutionär konsekvens av vår förmåga att leva i syresatt miljö.

Efter att ha överlappat sin expertis, är både Emma Hammarlund och Sven Påhlman förvånade över att man inte tidigare undrat över människans egen förmåga att under årmiljoners evolution kunnat förnya vävnad trots höga syrehalter.

– Vi människor fungerar ju alldeles utmärkt i högt syre och inget avslöjar att det är en kamp och bragd. Men den förmåga som gör det möjligt för oss människor att leva i syresatt miljö, är också något som kan gå fel och därmed leda till vissa tumörformer. Synsättet kan därför även ge oss ett nytt sätt att se på cancer.

Vägen till att publicera sig har inte varit helt rak, och det har varit många utmaningar när de två forskarna skulle enas om ett gemensamt synsätt och att prata samma ”språk”. Och de är helt säkra på att det är många som inte kommer att hålla med dem om deras modell.

– Men vi har vänt på kikaren, och har man väl gjort det så ser man hur observationerna hänger ihop – då går det inte att backa. Sven och jag har haft ett annorlunda och väldigt intressant samarbete genom hela processen och nu ska det bli spännande att se vilken typ av respons vi kommer att få, avslutar Emma Hammarlund.

Text: Åsa Hansdotter

Foto: Kennet Ruona