Desse algane har tilpassa seg i fleire hundre millionar år

Som ein mørk skugge under overflata breier tareskogen seg utover havbotnen. Mellom dei duvande blada pilar nyutklekka småfisk. På dei stramme tarestenglane veks mosdyr, nesledyr og andre underlege skapningar.

Brunalgane spelar ei heilt spesiell rolle for livet på jorda. Dei driv fotosyntese og fangar opp fleire megatonn karbon kvart år. Som dei store skogane på landjorda.

Ikkje plantar, ikkje dyr

Dei er dessutan grunnpilarar i økosystema langs kysten. Nokre stader i tareskogen finn ein dyreliv med over 100 000 individ per kvadratmeter.

Professor Galice Hoarau vil ikkje kalle brunalgane plantar. Dei er for langt unna på slektstreet. Men som vegetasjon finst brunalgar over heile verda. Av alle marine algar er brunalgar den dominerande gruppa.

– Når vi snakkar om marine skogar, handlar det om brunalgar. Den tangen du ser på steinete strender langs sjøen i Europa, er nesten berre brunalgar. Dei sørgjer for leveområde for andre artar, hentar næringsstoff frå vatnet og gjev fysisk vern ved å dempe straum og bølgjeslag. Dei spelar ei svært viktig rolle, seier Hoarau.

Internasjonalt krafttak

No har forskarar frå 35 ulike forskingsinstitusjonar og universitet over heile verda, inkludert Nord universitet, samarbeidd om å kartleggje gena til brunalgane. Genomet til over 40 artar frå 16 ulike familiar har blitt kartlagt.

For doktorgradsstudent Ananya Khatei har dette opna nye dører for forsking.

– Endeleg har algane sine gen blitt offentleg tilgjengelege. Vi kan no begynne å undersøkje korleis genomet er organisert, og korleis gena blir regulerte. Desse algane har gått gjennom fleire periodar med klimaendringar, og vi kan no studere korleis dei har utvikla evna til å tilpasse seg.

Eit blikk inn i framtida

Khatei forskar på epigenetikk, dei molekylære mekanismane som slår gen av og på. Ein vanleg mekanisme er metylering, der det kjemiske stoffet metyl festar seg til DNA-molekylet. Khatei har funne ut at DNA-et, sjølve koden i gena, blir sterkt påverka av typen og graden av slik metylering.

– Dette spelar utvilsamt ei stor rolle i evolusjonen av organismar. DNA-et vi ser i dag, fortel oss ikkje berre historia om korleis det vart forma i fortida, men forutsjår òg korleis epigenetikk vil forme det i framtida saman med endringar i miljøforhold, seier Khatei.

No som dei kjenner heile genomet, kan forskarane sjå kva for endringar som har skjedd med gena når ei ny grein av artar har oppstått, og knyte det til felles fysiske trekk mellom artane i den nye greina.

– At algane begynte å danne alginat, ser vi som eit felles trekk mellom fleire artar. Det same gjeld utviklinga av det vi kallar plasmodesmata, eit slags kanalsystem i celleveggen som gjorde at cellene kunne begynne å kommunisere med kvarandre, seier Hoarau.

Tilpassa seg medan dei fleste døydde ut

Utviklinga av plasmodesmata har vore viktig i evolusjonen av fleircella organismar. Brunalgane har kunna vekse seg store, der ulike delar av algane har fått ulike oppgåver.

– Hugs at dei lever i tidevassona, med sterk straum og bølgjer. Nokre artar av tare kan bli 15–20 meter høge.

Algane har gjennom tidene utvikla eigne celler for å halde seg fast i underlaget, eit evolusjonstrinn forskarane daterer til 250 millionar år sidan, samtidig med ei av kloden sine største masseutryddingar der 83 prosent av artane døydde ut.

Om lag 50 millionar år seinare, samtidig med at superkontinentet Pangea braut opp og dagens verdshav tok form, utvikla brunalgane eit livssyklus-system der dei vekslar mellom ulike kroppsformer frå ei generasjon til den neste. Forskarane trur òg at det var i denne perioden dei store tareskogane blei til. Dei norske brunalganes evne til å tole uttørking på fjære sjø utvikla seg for om lag 100 millionar år sidan.

«Hugsar» stress frå ei generasjon til den neste

No kan hundrevis av millionar år med evolusjon og tilpassingar bli rivne bort av klimaendringar. Brunalgar er kaldtvassartar. Dei slit når temperaturen blir for høg i lengre periodar, og marine hetebølgjer kan vere øydeleggande for dei.

Men det kan òg hende at dei nok ein gong klarer å tilpasse seg. Alexander Jüterbock forskar på korleis algane tilpassar seg varmare omgjevnader.

– Vi ser at brunalgane har ei evne til å «hugse» stress dei har blitt utsette for, slik at dei toler det betre når dei opplever det på nytt. Det kan samanliknast med ei form for vaksinering, der dette «minnet» kan overførast frå ei generasjon til den neste.

Svaret på kva for molekylære mekanismar som ligg bak, finn vi i epigenomet, meiner forskaren.

– Brunalgar skil seg mykje frå plantar og dyr. Evolusjonen har følgt ein heilt annan retning. Brunalgar har andre enzym som sørgjer for epigenetisk regulering av gena, altså kva for gen som blir slått av og på, seier Jüterbock.

Viktig verktøy for forvalting

Resultata frå genomstudien har gitt forskarane heilt nye verktøy for å kunne studere og dermed òg ta vare på algane.

– Genetisk mangfald er avgjerande for at artar skal kunne tilpasse seg eit miljø i endring. Difor er det viktig å vite om vi har populasjonar som er genetisk unike, eller som har låg diversitet. Mister vi ein populasjon med høg diversitet, mister vi òg ei moglegheit for at arten kan tilpasse seg, seier Hoarau.

Innsikt i genetikken er òg viktig for den veksande algeindustrien. Alger blir hausta til medisinsk bruk og som næringsmiddel, og stadig fleire tek til orde for å starte industriell oppdrett av brunalgar.

– Å ha full oversikt over genomet er ein stor fordel, seier Hoarau.

Kilde: Evolutionary genomics of the emergence of brown algae as key components of coastal ecosystems - ScienceDirect