Hoppa till innehåll
Logotyp för Naturhistoriska riksmuseet
Logotyp för Naturhistoriska riksmuseet

Biosfärens tidiga historia

Livets och jordens utveckling är i ständigt samspel. Vi kartlägger den proterozoiska biosfärens utveckling i samarbete med geokemister och sedimentologer som kan bidra med att belysa organismernas livsmiljöer.

Forskningsområden: Geovetenskap, Paleontologi

Forskningsämnen: Evolution, Flercellighet, Fossil, Proterozoikum, Tidigt liv

Projektöversikt

Projekt period: 2001 – pågående

Medverkande enheter vid museet: Paleobiologi, Geovetenskap

Sedan livets början för ca 4 miljarder år sedan var jordens biosfär nästan uteslutande mikrobiell. Men för drygt en halv miljard år sedan började de flercelliga organismerna etablera sin dominans. Med nya analys- och avbildningsmetoder och den ökande biologiska kunskapen om hur levande organismer är besläktade vill vi skapa en helt ny förståelse av hur biosfären förvandlades från en mikrobmatta till den mångskiftande organismvärld vi har idag.

Bland de nu levande organismerna kan man se ett tjugotal exempel på flercellighet som har utvecklats oberoende av andra. Tre av dessa dominerar fullständigt: svampar, växter och djur. Om flercellighet utvecklade i andra, nu utdöda, grupper kan vi se genom att studera den fossila lagerföljden.

Vi hittar hela tiden nya fyndställen där ömtåliga vävnader har bevarats. Ett exempel är befruktade ägg av tidiga djur. Genom att utsätta fossilen för intensiv röntgenstrålning genererad i en synkrotron kan vi utföra mikrotomografi (samma teknik som skiktröntgen på sjukhus) på dessa sandkorn och se externa och interna detaljer mindre än en tusendels millimeter. Tredimensionella digitala objekt kan sedan undersökas i en kraftull dator: skäras på längden och på tvären, mätas, göras genomskinliga, färgas, m.m., utan att någonting förstörs.

Projektbeskrivning

Vi har upptäckt att de tidigaste embryo-liknande fossilen verkar ha varit encelliga organismer som kunde bilda fortplantningskroppar inuti ett vilohölje. Kanske är dessa en föregångare till djuren, och deras celldelningsmekanismer ärvdes av "proto-djur" som anpassade dem till att bilda flercelliga individer. För att få svar på denna fråga har vi mikroröntgat tusentals fossila sandkorn för att förstå hur deras livscykel såg ut.

Djurens närmaste flercelliga släktingar är svamparna. Trots att svamparna troligen har funnits minst lika länge som djuren har vi få fossil av dem, men vi har börjat hitta många och välbevarade svampfossil nära varma källor i djuphaven, flera hundra meter ned i berget. Med hjälp av röntgentomografi kan vi se hur de borrar i mineral och lever i symbios med andra organismer. Vi hoppas kunna belysa svamparnas proterozoiska evolution genom att analysera fossila svampar i bergarter som representerar denna djupa miljö i forntiden.

Bildtext: Symbiotiska organismer i eocen basalt, Koko Seamount, Stilla havet. De grövre trådarna är svamphyfer som överväxts av prokaryota organismer, troliga arkéer (draperierna av ”pärlhalsband”) och järnoxiderande bakterier (de blomkålsliknande strukturerna). Röntgenmikrotomografisk rendering, Stefan Bengtson. Från Bengtson et al. (2014).

Finansiärer

Utvalda publikationer

  1. Bengtson (2002). Origins and early evolution of predation., p. 289–317. In M. Kowalewski and P. H. Kelley (eds.), The Paleontological Society Papers 8. The fossil record of predation. The Paleontological Society doi:10.1017/S1089332600001133
  2. Rasmussen, S. Bengtson, I. R. Fletcher and N. Mcnaughton (2002). Discoidal impressions and trace-like fossils more than 1200 million years old. Science, 296: ss. 1112–1115. doi:10.1126/science.107016
  3. Warén, S. Bengtson, S. K. Goffredi and C. L. Van Dover (2003). A hot-vent gastropod with iron sulfide dermal sclerites. Science, 302: ss. 1007. doi:10.1126/science.1087696
  4. C. J. Donoghue, S. Bengtson, X.-P. Dong, N. Gostling, J., T. Huldtgren, J. A. Cunningham, C. Yin, Z. Yue, F. Peng and M. Stampanoni (2006). Synchrotron X-ray tomographic microscopy of fossil embryos. Nature, 442: ss. 680–683. doi:10.1038/nature04890
  5. W. Hagadorn, S. Xiao, P. C. J. Donoghue, S. Bengtson, N. Gostling, J., M. Pawlowska, E. C. Raff, R. A. Raff, F. R. Turner, C. Yin, C. Zhou, X. Yuan, M. B. Mcfeely, M. Stampanoni and K. H. Nealson (2006). Cellular and subcellular structure of Neoproterozoic animal embryos. Science, 314: ss. 291–294. doi:10.1126/science.1133129
  6. Bengtson, B. Rasmussen and B. Krapež (2007). The Paleoproterozoic megascopic Stirling Biota. Paleobiology, 33(3): ss. 351–381. doi:10.1666/04040.1
  7. Bengtson, V. Belivanova, B. Rasmussen and M. Whitehouse (2009). The controversial ‘Cambrian’ fossils of the Vindhyan are real but more than a billion years older. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 106: ss. 7729–7734. doi: 10.1073 pnas.0812460106
  8. Kouchinsky, S. Bengtson, W. Feng, R. Kutygin and A. Val’kov (2009). The Lower Cambrian fossil anabaritids: Affinities, occurrences and systematics. Journal of Systematic Palaeontology, 7(3): ss. 241–298. doi:10.1017/S1477201909002715
  9. El Albani, S. Bengtson, D. E. Canfield, A. Bekker, R. Macchiarelli, A. Mazurier, E. Hammarlund, P. Boulvais, J.-J. Dupuy, C. Fontaine, F. T. Fürsich, F. Gauthier-Lafaye, P. Janvier, E. Javaux, F. Ossa Ossa, A.-C. Pierson-Wickmann, A. Riboulleau, P. Sardini, D. Vachard, M. Whitehouse and A. Meunier (2010). Large colonial organisms with coordinated growth behaviour in oxygenated environments 2.1 billion years ago. Nature, 466: ss. 100–104. doi:10.1038/nature09166
  10. Huldtgren, J. Cunningham, C. Yin, M. Stampanoni, F. Marone, P. C. J. Donoghue and S. Bengtson (2011). Fossilized nuclei and germination structures identify Ediacaran ‘animal embryos’ as encysting protists. Science, 334(6063): ss. 1696–1699. doi:10.1126/science.1209537
  11. Kouchinsky, S. Bengtson, S. Clausen, A. Gubanov, J. M. Malinky and J. S. Peel (2011). A Middle Cambrian fauna of skeletal fossils from the Kuonamka Formation, northern Siberia. Alcheringa, 35(1): ss. 123–189. doi:10.1080/03115518.2010.496529
  12. Tang, S. Bengtson, Y. Wang, X.-L. Wang and C.-Y. Yin (2011). Eoandromeda and the origin of Ctenophora. Evolution and Development, 13(5): ss. 408–414. doi:10.1111/j.1525-142X.2011.00499.x
  13. Bengtson, J. A. Cunningham, C. Yin and P. C. J. Donoghue (2012). A merciful death for the “earliest bilaterian,” Vernanimalcula. Evolution and Development, 14(5): ss. 421–427. doi:10.1111/j.1525-142X.2012.00562.x
  14. Ivarsson, S. Bengtson, V. Belivanova, M. Stampanoni, F. Marone and A. Tehler (2012). Fossilized fungi in subseafloor Eocene basalts. Geology, 40(2): ss. 163–166. doi:10.1130/G32590.1
  15. E. Canfield, L. Ngombi Pemba, E. Hammarlund, S. Bengtson, M. Chaussidon, F. Gauthier Lafaye, A. Meunier, A. Riboulleau, C. Rollion Bard, O. Rouxel, D. Asael, A. C. Wickmann and A. El Albani (2013). Oxygen dynamics in the aftermath of the Great Oxidation of the Earth’s atmosphere. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 110(42): ss. 16736–16741. doi:10.1073/pnas.1315570110
  16. Bengtson, M. Ivarsson, A. Astolfo, V. Belivanova, C. Broman, F. Marone and M. Stampanoni (2014). Deep-biosphere consortium of fungi and prokaryotes in Eocene sub-seafloor basalts. Geobiology, 12(6): ss. 489–496. doi:10.1111/gbi.12100
  17. El Albani, S. Bengtson, D. E. Canfield, A. Riboulleau, C. Rollion Bard, R. Macchiarelli, L. Ngombi Pemba, E. Hammarlund, A. Meunier, I. Moubiya Mouele, K. Benzerara, S. Bernard, P. Boulvais, M. Chaussidon, C. Cesari, C. Fontaine, E. Chi-Fru, J. M. Garcia Ruiz, F. Gauthier-Lafaye, A. Mazurier, A. C. Pierson-Wickmann, O. Rouxel, A. Trentesaux, M. Vecoli, G. J. M. Versteegh, L. White, M. Whitehouse and A. Bekker (2014). The 2.1 Ga old Francevillian biota: biogenicity, taphonomy and biodiversity. PLoS One, 9(6:e99438): ss. 18 pp. doi:10.1371/journal.pone.0099438
  18. Bengtson and D. Collins (2015). Chancelloriids of the Cambrian Burgess Shale. Palaeontologia Electronica, 18(1): ss. 1–67. doi:10.26879/498
  19. Kouchinsky, S. Bengtson, S. Clausen and M. J. Vendrasco (2015). An early Cambrian fauna of skeletal fossils from the Emyaksin Formation, northern Siberia. Acta Palaeontologica Polonica, 60(2): ss. 421–512. doi:10.4202/app.2012.0004
  20. Bengtson, B. Rasmussen, M. Ivarsson, J. Muhling, C. Broman, F. Marone, M. Stampanoni and A. Bekker (2017). Fungus-like mycelial fossils in 2.4 billion-year-old vesicular basalt. Nature Ecology & Evolution, 6(2): ss. 6 pp. doi:10.1038/s41559-017-0141
  21. Bengtson, T. Sallstedt, V. Belivanova and M. Whitehouse (2017). Three-dimensional preservation of cellular and subcellular structures suggests 1.6 billion-year-old crown-group red algae. PLoS Biology, 15(3): ss. 38 pp. doi:10.1371/journal.pbio.2000735
  22. Drake, M. Ivarsson, S. Bengtson, C. Heim, S. Siljeström, M. J. Whitehouse, C. Broman, V. Belivanova and M. E. Åström (2017). Anaerobic consortia of fungi and sulfate reducing bacteria in deep granite fractures. Nature Communications, 8(55): ss. 9 pp. doi:10.1038/s41467-017-00094-6
  23. Ivarsson, S. Bengtson, H. Drake and W. Francis (2018). Fungi in deep subsurface environments. Advances in Applied Microbiology, 102: ss. 83–116. doi:10.1016/bs.aambs.2017.11.001
  24. El Albani, M. G. Mangano, L. A. Buatois, S. Bengtson, A. Riboulleau, A. Bekker, K. Konhauser, T. Lyons, C. Rollion-Bard, O. Bankole, S. G. Lekele Baghekema, A. Meunier, A. Trentesaux, A. Mazurier, J. Aubineau, C. Laforest, C. Fontaine, P. Recourt, E. Chi Fru, R. Macchiarelli, J. Y. Reynaud, F. Gauthier-Lafaye and D. E. Canfield (2019). Organism motility in an oxygenated shallow-marine environment 2.1 billion years ago. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(9): ss. 3431–3436. doi:10.1073/pnas.1815721116
  25. Yin, K. Vargas, J. Cunningham, S. Bengtson, M. Zhu, F. Marone and P. Donoghue (2019). The early Ediacaran Caveasphaera foreshadows the evolutionary origin of animal-like embryology. Current Biology, 29(24): ss. 4307–4314. doi:https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.10.057
  26. Ivarsson, H. Drake, A. Neubeck, T. Sallstedt, S. Bengtson, N. M. W. Roberts and B. Rasmussen (2020). The fossil record of igneous rock. Earth-Science Reviews, 210(103342): ss. 20 pp. doi:https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103342
  27. Bengtson, B. Rasmussen, J.-W. Zi, I. R. Fletcher, J. G. Gehling and B. Runnegar (2021). Eocene animal trace fossils in 1.7-billion-year-old metaquartzites. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(40): ss. 8 pp. doi:10.1073/pnas.2105707118
  28. Ivarsson, H. Drake, A. Neubeck, O. Snoeyenbos-West, V. Belivanova and S. Bengtson (2021). Introducing palaeolithobiology. GFF, 143(2–3): ss. 305–319. doi:10.1080/11035897.2021.1895302
  29. T. S. Little, K. C. Johannessen, S. Bengtson, C. S. Chan, M. Ivarsson, J. F. Slack, C. Broman, I. H. Thorseth, T. Grenne, O. J. Rouxel and A. Bekker (2021). A late Paleoproterozoic (1.74 Ga) deep-sea, low-temperature, iron-oxidizing microbial hydrothermal vent community from Arizona, USA. Geobiology, 19(3): ss. 228–249. doi:10.1111/gbi.12434
  30. Kouchinsky, R. Alexander, S. Bengtson, F. Bowyer, S. Clausen, L. E. Holmer, K. A. Kolesnikov, I. V. Korovnikov, V. Pavlov, C. B. Skovsted, G. Ushatinskaya, R. Wood and A. Y. Zhuravlev (2022). Early–middle Cambrian stratigraphy and faunas from northern Siberia. Acta Palaeontologica Polonica, 67(2): ss. 341–464. doi:10.4202/app.00930.2021

Externa deltagare

Vi samarbetar med ett flertal utländska institutioner inom detta forskningsområde, framför allt University of Bristol, University of Western Australia, Université de Poitiers och Syddansk Universitet.

Projektmedlemmar

Therese Sallstedt | Forskarassistent

Artem Kouchinsky | Associerad forskare

Projektledare

Stefan Bengtson

Professor emeritus

Paleobiologi

Epost-ikon stefan.bengtson@nrm.se

Projektdeltagare

Magnus Ivarsson

Forskare

Paleobiologi

Epost-ikon magnus.ivarsson@nrm.se

Martin Whitehouse

Forskare

Geovetenskap

Epost-ikon martin.whitehouse@nrm.se

Forskningsområden: Geovetenskap, Paleontologi

Forskningsämnen: Evolution, Flercellighet, Fossil, Proterozoikum, Tidigt liv

Innehållsansvarig: Lisa Sundström