Stenarna som faktiskt är levande

Jag vill att du ställer dig bredvid mig en stund.

Tänk dig att du står vid kusten av Shark Bay i västra Australien – en plats så avlägsen att UNESCO blev tvungna att kliva in och utnämna den till världsarv. Vattnet är grunt och kristallklart. Och precis vid strandlinjen ser du vad som liknar knöliga, mörka stenar som sticker upp ur sanden.

Låter lite tråkigt, eller hur?

Men dessa "stenar" är inga stenar alls. De lever. De andas. De har hållit på i ungefär tre miljarder år.

Det här är stromatoliter – och de är i praktiken de äldsta levande samfunden på jorden.

För de flesta av oss skulle de vara lätta att gå förbi utan att blinka. Men för forskare kan dessa blygsamma klumpar faktiskt innehålla hemligheten bakom varför du finns till. Varför något komplext finns över huvud taget.

Vad är egentligen stromatoliter?

Föreställ dig stromatoliter som hyreshus – men istället för människor är de fyllda med miljarder mikrober som ligger i lager på lager, samarbetar för att överleva.

De dök upp på jorden långt innan växter, djur eller något med mer än en cell. Under de första miljarder åren av livets existens var stromatoliter i princip det enda som fanns. De pumpade ut syre som en biprodukt, och förvandlade långsamt vår planets atmosfär till något som till slut kunde hysa mer komplext liv.

Ganska imponerande för något som mest ser ut som en knölig sten vid lågvatten, eller hur?

Vändningen: De finns fortfarande

Det som verkligen fascinerar mig med stromatoliter: de är inte bara fossiler. De är inte utdöda. De bildas fortfarande idag – och en av de platser där det sker är just Shark Bay.

Det betyder att forskare faktiskt kan åka dit, samla prover och studera levande organismer som är slående lika dem som existerade för miljarder år sedan. Det är som att ha en direkt insyn i Jordens avlägsna förflutna.

Och nyligen gjorde ett forskarlag precis det – och det de hittade var anmärkningsvärt.

En partnerdyad från millennier sedan

Biträdande professor Brendan Burns och hans team vid UNSW Sydney, i samarbete med kollegor från University of Technology Sydney och University of Melbourne, analyserade prover från Shark Bay när de stötte på något extraordinärt.

De upptäckte en tidigare okänd mikroorganism – specifikt en medlem av något som kallas Asgard-arkéer – som levde i nära association med en annan organism inne i dessa forntida strukturer.

Asgard-arkéer är lite av en stor grej i forskarvärlden. Dessa små varelser anses vara otroligt nära besläktade med förfäderna till eukaryoter. Eukaryoter är den typ av celler som bygger upp varje växt, varje djur, varje svamp på jorden – inklusive dig.

Gåtan har alltid varit: hur lärde sig dessa relativt enkla celler att samarbeta och till slut bli något så komplext som en människa?

Den saknade pusselbiten

Det finns en populär teori inom biologin som kallas endosymbios – idén att den första komplexa cellen uppstod när en organism i princip slukade en annan, och de beslutade sig för att stanna tillsammans istället för att en smälte den andra. Det här partnerskapet producerade så småningom mitokondrier, de små kraftverken inne i våra celler som håller oss vid liv.

Det är en vacker teori. Men här är problemet: forskare har aldrig faktiskt sett hur det där tidiga partnerskapet kan ha sett ut.

Inte förrän nu.

Med hjälp av en otroligt kraftfull avbildningsteknik som kallas elektronkryotomografi – som kan se saker i skala med en miljondels millimeter – fick forskarna för första gången visuell bevisning på att en Asgard-arké är fysiskt kopplad till en bakterie genom något som ser ut som små, rörformiga broar kallade nanorör.

"Det är som om vi långsamt, över miljarder år, har en bevarad mekanism för hur dessa partnerskap bildas," sa medförfattaren biträdande professor Iain Duggin.

De hjälper varandra att överleva

Men kopplingen är inte bara fysisk – den är också kemisk.

Bilderna avslöjade att dessa två organismer verkar komplettera varandra på ett vackert sätt. Arkén producerar ämnen som bakterien kan använda. Bakterien producerar ämnen som arkén behöver. De delar vitaminer, näringsämnen, till och med väte. Det är en mikroskopisk dröm av teamwork.

Det här kan vara en liten modell för hur den här typen av partnerskap startade och till slut bildade eukaryoter.

Låt det sjunka in en stund. Det du tittar på kan vara en ritning för just det som gjorde komplext liv möjligt.

Det tog fyra år bara att hitta dem

Här är något som jag genuint tycker är ödmjukande: forskarna ägnade fyra till fem år i labbet bara åt att försöka få dessa organismer att växa så att de kunde studera dem direkt.

Fyra år. Att optimera förhållanden. Att jaga olika metoder. Som professor Burns uttryckte det: "att jaga olika skuggor."

Asgard-arkéer är notoriskt kräsna. De kunde inte odla dem på egen hand. Och professor Burns tror faktiskt att det betyder något – kanske utvecklades dessa organismer aldrig för att överleva ensamma. Kanske är partnerskap inbakat i deras biologi redan från grunden.

Framtiden i det förflutna

Teamet använde också djupinlärning för att förutse strukturerna hos proteiner i dessa mikrober. Det gjorde att de kunde börja se forntida versioner av den cellulära maskin som senare blev central för komplext liv.

Med andra ord studerar de inte bara dessa organismer – de spårar de evolutionära rötterna till allt.

"Den här upptäckten för oss några steg närmare till att förstå hur komplexa celler utvecklades från relativt enklare mikrobiella livsformer." — Biträdande professor Debnath Ghosal

Varför det här spelar roll

Jag vet att det här kan låta som den typen av vetenskap som bara intresserar folk i labbmössa. Men här är varför jag genuint tycker det är spännande:

Vi är eukaryoter. Varje cell i din kropp – dina hjärnceller, dina hjärtceller, dina hudceller – innehåller arvet från ett forntida partnerskap mellan två organismer som bestämde sig för att arbeta tillsammans för miljarder år sedan.

Och nu, för första gången, har forskare fått en glimt av hur det partnerskapet faktiskt kan ha sett ut.

Det händer just nu, i grunt vatten utanför Australiens kust, inne i strukturer som har hållit på längre än flercelligt liv över huvud taget har funnits.

Nästa gång du tittar i spegeln, kom ihåg: du tittar på ättlingarna till en mikrobiell partnerdyad från tre miljarder år sedan. Och tack vare forskning som den här börjar vi äntligen förstå hur den matchen kom till.

Ganska otroligt, eller hur?