Wallenberg Scholars

Evolutionens steg upp på land

Ett av de stora stegen i evolutionen är ryggradsdjurens kliv från vatten till land. Per Ahlberg är forskaren som har kastat nytt ljus över ett av förhistoriens stora mysterier. Våra urgamla förfäder fiskarna tog sig upp på land betydligt tidigare än vad man har trott.

rekonstruktion av tetrapod

För några år sedan upptäcktes avtryck i ett stenbrott i sydöstra Polen. De första spekulationerna handlade om att spåren kunde ha lämnats av en kravlande kvastfening. Men Per Ahlberg konstaterade snabbt att det rörde sig om avtryck från ett djur med riktiga fötter, en tetrapod.

De fossila fotavtrycken var 395 miljoner år gamla, och därmed det äldsta beviset för övergången från vatten till land som hittills har presenterats. Resultaten publicerades i tidskriften Nature vintern 2010 och har väckt stor uppmärksamhet runt om i världen.

– Det fanns tetrapoder, minst lika stora som du och jag, vid en tid när vi trodde att den här gruppen inte hade uppkommit. Vi trodde oss ha en bra bild av tetrapodernas uppkomst, men nu inser vi att det finns jätteluckor, säger Per Ahlberg.

Fyndet handlar om ett centralt skede i livets utveckling. De första ryggradsdjuren på land, de så kallade tetrapoderna, utvecklades senare till amfibier, kräldjur, fåglar och däggdjur – inklusive människan. Under många årtionden har forskarna varit ganska eniga om att tetrapoderna uppstod inom en kort tidsrymd för omkring 380 miljoner år sedan. Men det skedde alltså betydligt tidigare.

Levde i strandlinjen

Förr trodde man att de fyrfotade djuren uppkom samtidigt som de första skogarna, och att steget från vatten till land togs vid skogiga flodstränder och träsk. Men de nya fotspåren är inte bara äldre än de första riktiga träden, de kommer också från en annan miljö: en grund lagun nära kusten.

– Det som är kul med fotspåren är inte bara att de är så gamla, utan också att de visar oss på djurens beteende och rörelsemönster. Vi har många spår med olika bevaringsgrader, däribland ungefär 30 fotavtryck med märken av tår.

De äldsta djuren såg troligen ut som en blandning av krokodiler och fiskar och tycks ha levt på gyttjebankar i havskanten. De kavade sig fram med frambenen. Kanske sökte de mat i form av maneter eller uppspolade fiskar och sannolikt förökade de sig i vattnet.

– Exakt vad tetrapoderna gjorde i strandlinjen vet vi inte. Men vi får släppa den gängse bilden av sprittande vattensalamandrar och verkligen börja analysera hur de betedde sig, säger Per Ahlberg.

Dinosauriefrälst som barn

Redan som barn var Per Ahlberg ”dinosauriefrälst” och intresset har hållit i sig. Under många år var han verksam som paleontolog på Natural History Museum i London och 2003 kom han till Uppsala universitet, där han byggde upp en forskarmiljö inom evolutionär organismbiologi från grunden.

Utnämningen till Wallenberg Scholar har gjort det möjligt att rekrytera nya medarbetare, bland annat den polske forskaren Grzegorz Niedzwiedzki, som hittade avtrycken efter de äldsta tetrapoderna.

"Det är ett underbart stöd. Vi får ett inflöde av bra människor. Man kan säga till duktiga människor att ”vi har stålar, bara kom!” Vi kan också starta nya projekt med mycket kort framförhållning."

Nya ryska fynd

Per Ahlberg har också tack vare Wallenberg Scholar kunnat frigöra mer egen tid för forskning och resor till samarbetspartners i olika länder. Ett pågående projekt handlar om ett välbevarat fossil av en hittills okänd tetrapod i Sosnogorsk i nordöstra Ryssland.

– Det är den äldsta form där vi kan rekonstruera hela skallen och skuldergördeln, säger Per Ahlberg.

Fyndplatsen var bekant redan på 1800-talet, men det är först nyligen som en lokal forskare, Pavel Beznosov, har återvänt dit och, i samarbete med Per Ahlberg, kunnat se med nya ögon på lämningarna. Gamla fossil är oftast tillplattade, som om man har gått över dem med en brödkavel, vilket försvårar en rekonstruktion av volymen.

– Men genom att vi nu har separata ben, som är perfekt tredimensionellt bevarade, så behöver vi bara pussla ihop dem för att få en korrekt form. Till exempel ser vi att nosen är uppåtbjöd, som i ansiktet på en gädda.

Detaljerade bilder av livets förhistoria

Forskningen sker inte endast i fält, utan även på ett molekylärbiologiskt laboratorium som Per Ahlberg har byggt upp. Där arbetar ett team med att studera relationen mellan genuttryck och embryoutveckling hos zebrafisk, som är en vanlig modellorganism inom utvecklingsbiologi. I ett rum med stora datorskärmar sitter några medarbetare och visualiserar fossila bens tredimensionella struktur.

Bilderna håller en mycket hög upplösning, mer än en tusendels millimeter. De pepparkornsliknande hålen är spår lämnade av enskilda celler. Genom att modellera blodkärlen genom benen så kan man exempelvis förstå hur tänderna har växt fram i ett käkben som är 420 miljoner år gammalt. Det är ett hantverksmässigt och tålamodsprövande arbete.
Man kan fråga sig vilken nytta vi har av att klarlägga detta i detalj så lång tid efteråt. Per Ahlberg är van att reflektera över frågeställningen.

– Vår forskning handlar ytterst om mänsklighetens uppkomst och de steg i evolutionshistorien utan vilka vi inte skulle finnas till. Den rymmer flera biomedicinska perspektiv. I det här fallet handlar det om hur näs-, hypofys- och käkregionen har byggts om när man har gått från rundmunnar till käkförsedda ryggradsdjur. säger Per Ahlberg.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström