Gennembrud: Forskere finder klodens første dyr

Det voldte Darwin store kvaler. Klodens første dyr opstod tilsyneladende ud af det blå uden spor af forudgående evolution. Nu er kvalerne ovre – forskerne har endelig fundet dyrenes bizarre forfædre.

Det voldte Darwin store kvaler. Klodens første dyr opstod tilsyneladende ud af det blå uden spor af forudgående evolution. Nu er kvalerne ovre – forskerne har endelig fundet dyrenes bizarre forfædre.

Claus Lunau

Det har længe pint ham, men han har intet valg – Charles Darwin er nødt til at adressere den største trussel mod sin elskede evolutionsteori.

Fortvivlet dypper han pennen i blækglasset og skriver: “Til spørgsmålet om, hvorfor vi ikke finder fossiler fra de tidligste perioder, kan jeg ikke give et tilfredsstillende svar.”

Ordene står skrevet i et af naturvidenskabens vigtigste værker, Arternes oprindelse, og Darwin anså problemet – der siden er blevet kendt som Darwins dilemma – som et stærkt argument mod sin egen teori.

Ifølge teorien udvikler organismer sig gradvist over millioner af år, men på Darwins tid viste fossilerne, at alle klodens dyregrupper var opstået pludseligt og i mere eller mindre færdig form under den såkaldte kambriske eksplosion for ca. 541 millioner år siden.

Forskerne kendte ikke til et eneste dyrefossil, som var ældre end kambriumperioden.

Charles Darwin

Darwin mente, at kloden burde have vrimlet med liv før kambriumtiden – hvis hans teori var rigtig. Men fossilerne så dengang ud til at modbevise hans påstand.

© Julius Jääskeläinen

Hvis Darwins teori var rigtig, burde dyrene være opstået i et adstadigt tempo med begyndelse længe før kambrium.

Manglen på ældre dyrefossiler har plaget forskerne lige siden. Men det er slut nu.

En række nye fund og undersøgelser giver os endelig den brik, som Darwin manglede, og afslører for første gang, hvor bizarre klodens første dyr egentlig var.

Bizarre dyr regerede Jorden

Kambrium er en af de mest afgørende perioder for livets udvikling på Jorden. Forskere har længe anset perioden som en overgang mellem to vidt forskellige verdener: en verden domineret af simple encellede organismer og en verden, der vrimlede med dyr.

De kambriske dyr så ofte bizarre ud set fra et nutidigt synspunkt; fx lignede dyret Hallucigenia en orm med lange ben og pigge på ryggen, og den besynderlige Opabinia havde fem øjne og en snabelagtig arm til at fange bytte med.

Også i toppen af fødekæden var dyrene markant anderledes end i dag: Rovdyret Anomalocaris mindede om en gigantisk reje med tentakler, finner og en mund, der lignede en skive ananas.

"Hvis min teori er sand, er det indiskutabelt, at verden vrimlede med levende væsner, før de ældste kambriske klippelag blev dannet." Charles Darwin

Trods deres mærkværdige træk er de kambriske dyr dog genkendelige. Mange af dem bærer træk, der også findes hos nulevende dyr, og forskerne mener, at der i kambrium levede repræsentanter fra stort set alle de overordnede dyregrupper, som findes i dag – heriblandt gopler, bløddyr, krebsdyr og hvirveldyr.

Hallucigenia er fx en forfader til de såkaldte fløjlsdyr, mens Opabinia og Anomalocaris er nære slægtninge til krebsdyr. Vores egen gruppe, hvirveldyrene, var bl.a. repræsenteret via den fiskelignende Myllokunmingia.

Den store kambriske mangfoldighed kombineret med manglen på fossiler fra tiden før kambrium fik – til Darwins ærgrelse – forskerne til at tro, at klodens dyreliv opstod i en pludselig eksplosion i stil med Biblens skabelsesberetning.

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

Revolutionen kom før eksplosionen

I 1940’erne og de efterfølgende årtier dukkede en lang række fossiler op fra perioden før kambrium – en periode, som blev døbt ediacarium.

De nye fund havde potentialet til at løse Darwins dilemma – men i stedet udløste de total forvirring.

Fossilerne stammede fra skabninger, som var så mærkværdige, at ethvert forsøg på at identificere dem fejlede.

Dyr fra kambriumtiden, Anomalocaris, Opabinia, Hallucigenia
© Shutterstock

Darwin gennemskuede livets historie

Dyrene blev til på et splitsekund i kambriumperioden – et sikkert bevis på Guds indblanding og en torn i øjet på Darwin. Sådan så billedet ud i 1800-tallet, men ny forskning bakker Darwin op.

3,9 mia. år siden: Livet opstår i en vandpyt

Darwin foreslog i 1871, at livet opstod i “en varm, lille sø”, og han var formentlig tæt på sandheden. Ny forskning tyder nemlig på, at klodens første organismer opstod i vulkanske vandpytter for knap fire milliarder år siden.

Livet opstod i en vandpyt
© Claus Lunau & Shutterstock

650 mio. år siden: Gådefulde dyr ser dagens lys

Darwin vidste, at dyr måtte være opstået længe før de ældste fossiler, som forskerne dengang kendte til. Nye dna-analyser giver ham ret: Dyrene opstod for 850-650 mio. år siden. Sikre dyrefossiler fra den tid mangler dog stadig.

Havsvampe er primitive dyr
© Shutterstock

550 mio. år siden: Mystiske væsner regerer kloden

I 1940’erne – efter Darwins tid – dukkede der fossiler op af bizarre væsner, som levede før kambriumperioden. I årtier har forskerne diskuteret væsnernes identitet. Nu har nye undersøgelser slået fast, at flere af dem var dyr.

Dickinsonia var et tidligt dyr
© Shutterstock

541 mio. år siden: Velkendte dyr overtager havet

Forskerne på Darwins tid kendte til et virvar af dyr fra kambriumperioden og mente, at alle dyregrupper var blevet til pludseligt og på én gang i denne periode. I dag anses kambrium blot som endnu et trin i dyrenes udvikling.

Hallucigenia levede i kambrium
© Shutterstock

En af skabningerne var Charnia, der lignede et blad hæftet direkte til havbunden. Dens form fik nogle forskere til at tro, at den var en alge, men andre mente, at Charnia var en svamp, og atter andre, at den var et dyr.

En anden organisme, Dickinsonia, lignede en pandekage med riller, og her kunne forskerne ikke engang blive enige om, hvorvidt den var flercellet eller en gigantisk encellet amøbe.

Forvirringen om ediacariumtidens skabninger har varet helt frem til i dag, men nu er brikkerne endelig ved at falde på plads.

I 2018 lykkedes det således biologen Ilya Bobrovskiy og hans kolleger at fastslå fossilet Dickinsonias identitet ved hjælp af en ny type analyse.

Holdet undersøgte fossilet for rester af organiske stoffer kaldet steroider, som modsat dna og proteiner kan overleve i flere hundrede millioner år. Sammensætningen af steroider var helt speciel og eksisterer i dag kun hos dyr.

Umiskendelige dyretræk dukkede også op i andre fossiler. En grundig analyse af fossilet Charnia afslørede således et vækstmønster, der matcher dyrs. Og en tredje organisme, Cloudina, har nu vist sig at have et tarmsystem.

Undersøgelserne gav os for første gang et klart billede af, hvordan dyrene så ud umiddelbart før kambriumtiden, og var et kæmpe gennembrud for forskningen i dyrenes udvikling.

Og nu lader helt nyopdagede fossiler os kigge endnu længere tilbage i tiden.

Spor afslører tidligste dyr

De tidligste dyr bestod primært – eller måske endda udelukkende – af blødt væv, og deres kroppe blev derfor meget sjældent bevaret som fossiler. Men dyr kan efterlade sig andet end deres kroppe.

I klipper, som engang var havbund, har forskerne fundet nogle besynderlige spor fra ældgamle dyr, som afslører nyt om både dyrenes adfærd og anatomi.

Fx blev en u-formet gravegang med en åbning i begge ender formentlig skabt af en ormelignende skabning. Dyret stak sit hoved op af den ene åbning for at indtage føde og ilt – og sin bagdel ud af den anden åbning for at skille sig af med afføring.

Den information fortæller forskerne, at dyret havde en for- og en bagende med et tarmsystem indimellem. Disse anatomiske træk var nyskabelser blandt de tidlige dyr.

En anden nyskabelse var evnen til at bevæge sig. Den åbnede op for helt nye muligheder og spillede en vigtig rolle i den eksplosion af nye dyrearter, som opstod i kambrium.

Dyrs bevægelser kan efterlade spor i havbundens sand, og ved at undersøge, hvordan sporene ændrer sig over tid, kan forskerne få en idé om, hvordan dyrene har udviklet sig. I løbet af kambrium blev sporene større, dybere og mere komplekse, og det afspejler sig i fossilerne af dyrene fra den periode.

Evnen til at bevæge sig opstod dog før kambrium, og i de seneste årtier har forskere fundet spor i Australien, som stammer fra ediacariumtiden.

Sporene er formentlig sat af nogle af de første dyr, som kunne bevæge sig, men hidtil har forskerne ikke fundet fossiler af selve dyrene. Det har ændret sig nu.

Klodens første dyr, Ikaria wariootia

Forskerne beskrev i 2020 en række aftryk af et dyr kaldet Ikaria wariootia. Skanninger af aftrykkene viser, at dyret var omkring en halv centimeter langt og dråbeformet.

© Scott d Evans et al./PNAS

I 2020 offentliggjorde et forskerhold fra University of California i USA et fund af både et spor og det dyr, som havde lavet sporet i ediacariumtiden for mere end 555 millioner år siden. Det ormelignende dyr var ikke mere end to-syv millimeter i længden og fik navnet Ikaria wariootia.

Dyret var et af de første til at udvikle velkendte dyretræk – bl.a. et hoved og en bagende, som var forbundet af et tarmsystem, samt en krop, hvor venstre og højre side er symmetriske.

Ikaria er lige så gammel eller måske endda lidt ældre end dyrene Dickinsonia og Charnia, men dens krop var mere kompleks. Dyrets spor viser, at det bevægede sig ved hjælp af såkaldte peristaltiske bevægelser, som højst sandsynligt blev skabt af en række af muskler ned langs kroppen. Samme bevægelsesform ses også hos nutidens regnorme.

Sporene går ind og ud af rester fra større organismer, som ormen selv har været for lille til at nedlægge. Dyret var altså formentlig ådselæder.

Nyt fossil slår alle rekorder

De mærkværdige dyr fra ediacariumtiden har langt om længe bevist Darwins teorier.

Alligevel er det sidste punktum næppe sat i udforskningen af dyrenes opståen. Ikaria er lidt over 555 millioner år gammel, men genetiske analyser viser, at klodens dyr formentlig opstod længe før det.

Flere forskergrupper har talt genetiske forskelle mellem klodens nulevende dyr og beregnet den hastighed, som nye forskelle opstår med. På baggrund af tallene mener de, at den seneste fælles forfader for alle nutidens dyr levede for mellem 850 og 650 millioner år siden.

Hvis det er korrekt, mangler forskerne stadig spor fra flere hundrede millioner år af dyrenes udvikling.

Forskere finder fossil af 890 millioner år gammel havsvamp

Strukturer i et 890 millioner år gammelt fossil ligner den forgrenede indre opbygning i en nulevende havsvamp. Havsvampene er blandt nutidens mest primitive dyr.

© E.C. Turner

Et muligt spor dukkede op i 2021, da den canadiske geolog Elizabeth Turner og hendes kolleger udgav en beskrivelse af et 890 millioner år gammelt fossil af en havsvamp. Havsvampe er primitive dyr, som stadig findes i dag, og forskerne har længe troet, at de tidligste dyr lignede havsvampe.

Alligevel er fundet ikke blevet modtaget med åbne arme. Fossilet er meget ældre end alle andre dyrefossiler – og endda ældre end det, som de genetiske analyser forudsiger – og derfor er mange forskere skeptiske over for fundet.

De mener, at strukturerne i fossilet kan være skabt af bakteriekolonier eller krystaller – eller at fossilet er langt yngre, end Elizabeth Turner og hendes hold har regnet sig frem til. Turner holder dog fast i sin konklusion.

Diskussionen kan formentlig kun afgøres af nye fossiler. De seneste år har heldigvis budt på mange af slagsen.

I 2021 fandt forskerne fx 73 individer af et 550 millioner år gammelt dyr, Namacalathus hermanastes. Dyret levede i lavvandede laguner med en kemisk sammensætning, der sikrede, at dets skrøbelige krop blev bevaret.

Med lidt held kan forskerne gøre lige så spektakulære fund i endnu ældre klipper. I så fald vil forskerne ikke alene blive klogere på, hvordan klodens første dyr så ud, men også hvorfor de opstod, og hvorfor de blev så succesfulde.

Allerede nu har forskerne dog et bud på, hvad der satte gang i dyrenes succes, og det involverer en jordklode, der mest af alt lignede en snebold.

Snebold fik evolutionen til at rulle

Fundene viser, at mange af dyrenes nye evner, som traditionelt er blevet forbundet med den kambriske eksplosion, dukkede op langt tidligere, og det kan hjælpe med at forklare, hvad der drev dyrenes tidlige udvikling.

I tiden før kambrium var Jorden under konstant forandring, og flere af forandringerne kan have spillet en afgørende rolle for dyrenes evolution. Begivenheder som et stort meteornedslag i Australien og splittelsen af et superkontinent skabte omvæltninger, som tvang klodens liv til at udvikle sig.

Den vigtigste begivenhed var en brutal istid, som varede fra for 720 til 630 millioner år siden. I store dele af perioden var hele kloden dækket af is, og vores fjerne forfædre måtte kæmpe sig igennem de hårde tider.

I sidste ende viste isen sig at være et lykketræf for vores forfædre – og dermed også os.

Du ligner en forhistorisk orm

Den var ikke større end et riskorn. Og den havde hverken arme eller ben. Alligevel deler den ældgamle orm Ikaria nogle særlige træk med dig, som ikke fandtes hos andre organismer på dens tid.

De store iskapper eroderede hele bjergkæder og frigav dermed enorme mængder næringsstoffer, som blev skyllet ud i havet, da isen smeltede. Tilførslen af næring kan have medført et kvantespring i livets udvikling, og det er meget muligt, at dyrene her lagde grundstenen til deres senere succes.

Det præcise billede af de første dyr og drivkraften bag deres udvikling vil højst sandsynligt træde klarere og klarere frem i løbet af de næste år, efterhånden som flere fossiler dukker op. Men allerede nu er Darwins dilemma blevet forvandlet til et paradoks.

Den del af livets historie, som Darwin anså som sin teoris akilleshæl, har nu vist sig at være et skoleeksempel på evolution.

Tonsvis af små glaskugler haglede ned over kloden, efter at en asteroide slog ned for 66 mio. år siden.

© Shutterstock

Livet opstod på land – og dinosaurerne døde i en regn af glas

Få styr på de største milepæle i livets historie – vores dybdegående artikler går tæt på alt fra livets oprindelse til de første mennesker: