?n neve jord representerer trolig hele livets historie.??
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Kamran Shalchian-Tabrizi
Verdens st?rste mangfold
Ingen steder p? kloden er mangfoldet av arter st?rre. En teskje jord kan inneholde flere mikroorganismer enn det er mennesker i verden – fordelt p? tusenvis av ulike arter.
Mikroorganismer, eller mikrober, best?r av én eneste celle. Dermed er de s? sm? at vi bare kan f? ?ye p? dem i mikroskop: bakterier,?protister – som er encellete?parasitter, og?sopp.
– Mikrobene har mange og helt essensielle oppgaver i jorda, som ? bryte ned d?dt organisk materiale og s?rge for at n?ringsstoffene blir resirkulert og klargjort for nye planter. Plantene kan nemlig ikke ta opp alle n?ringsstoffene direkte, men er avhengige av hjelp fra sine sm? venner, p?peker professor Kamran Shalchian-Tabrizi p? Senter for ?kologisk og evolusjon?r syntese p? Universitetet i Oslo.
Fant et urdyr
Selv har han v?rt interessert i klodens minste krabater lenge – b?de i vann og p? land. Gjennom forskningen h?per han og forskergruppen hans ? finne svar p? grunnleggende biologiske og evolusjon?re sp?rsm?l.
I 2012 skrev Apollon om den sensasjonelle oppdagelsen han og kollegene gjorde da de fant mikroorganismen Collodictyon i ?rungen, en innsj? ved ?s utenfor Oslo, som viste seg ? v?re et ‘urdyr’ – en ukjent gren av livets tre.
– Ikke sjans
? utforske verdens st?rste og mest artsrike gruppe er ikke bare lett. Det krever at forskerne tar i bruk avansert teknologi.
– Mikroorganismene er bittesm?, og mange ser dessuten p?fallende like ut i mikroskopet. ? identifisere dem ut fra ytre kjennetegn er vanskelig. Nei, vi har rett og slett ikke sjans til ? kartlegge artsmangfold bare ved ? bruke mikroskop, sl?r han fast.
Men ? ta i bruk arvematerialet til mikrobene for ? identifisere dem, stiller p? den annen side voldsomme krav til forskerne.
– Kollegene mine og jeg har drevet med avansert metodeutvikling i mange ?r for ? f? det til, og vi har strukket metodene til det ytterste. Mikrobene utgj?r et sv?rt lite materiale ? jobbe med, og det krever enormt stor innsats ? f? det til, erkjenner biologen.
Greide det umulige
Utfordringene st?r i k?: Mellom 90 og 95 prosent av mikrobene som finnes i naturen, er n?rmest umulig ? holde i live i laboratoriet. Da blir det vanskelig ? studere dem.
Forskergruppa til Shalchian-Tabrizi har v?rt pionerer i ? studere nettopp slike ikke-dyrkbare mikrober. De har spesialisert seg p? ? utvikle metoder for ? studere enkeltceller og kartlegge aktive gener (mRNA) i levende celler plukket direkte fra naturen. DNA- sekvenseringen har avsl?rt en ny verden.
– N? forst?r vi langt mer av det genetiske grunnlaget for mikrobenes egenskaper enn vi gjorde f?r.
Han og kollegene har kartlagt gener fra enkeltceller som p?virker dannelsen av ytre form og evolusjonen av nye livsformer, som planter og dyr.?
– Poenget er ? knytte gener og geners egenskaper til den ytre formen. Som i embryo-dannelsen: gener gir opphav til egenskaper, og noen av disse egenskapene handler om form – det vi kaller morfologi. Vi har kartlagt hvordan slike formgivende gener har oppst?tt og endret seg over tid. Det gj?r at vi kan knytte genetiske innovasjoner til cellenes ytre form – og dermed til prosesser som har bidratt til ? skape det artsmangfoldet vi har i dag.
Fra lab til landbruk
Biologen forteller hvordan oppmerksomheten hans kom til ? ta en ny vending:
– For noen ?r siden ble jeg kontaktet av kolleger i avfallsbransjen. De komposterer deler av avfallet, og n? trengte de hjelp. Komposten viste seg nemlig ? fungere p? en annen m?te enn det n?ringsinnholdet skulle tilsi. Kunne det ha noe med mikroorganismer ? gj?re?
– Fra ? drive grunnleggende, teoretisk forskning ble jeg n? engasjert i ? ta kunnskapen fra grunnforskningen i bruk – DNA-teknologiene og metodene v?re – for ? se hva slags liv som faktisk finnes i jord, og dermed bidra til ? l?se konkrete problemer. Det var tydelig at n?ringsliv og landbruk var interessert i innsiktene og metodene v?re, forteller han.
Biologen s?kte om opptak i SPARK Norway, som er universitetets innovasjonsprogram for helserelatert livsvitenskap.
– Jord er nemlig i h?yeste grad ogs? knyttet til helse – helsen b?de til planter, dyr og mennesker. Alt henger sammen med alt. ?n helse-perspektivet (One Health) – er ? se at samspillet mellom mennesker, dyr og milj? er viktig for ? oppn? god helse for alle.
Gjennom SPARK fikk forskeren gode mentorer. Han forteller at Svein Guldal i Bondelaget har v?rt viktig for ? utvikle l?sninger for landbruket. Shalchian-Tabrizi har etablert et firma ut fra denne tankegangen. Mer om det litt seinere.
Globale problemer
Biologen viser til det mange n? peker p?, nemlig at landbruksjord, b?de i Norge og internasjonalt, st?r overfor store utfordringer. Langt fra alt er som det burde, og de fleste problemene er knyttet til jordas egen helse. M?ten landbruk drives p?, gj?r at enorme mengder jord og n?ringsstoffer forsvinner, s?rlig gjennom erosjon. Av jorda som er igjen, mener EU at mellom seksti og sytti prosent har d?rlig helse.
– Det g?r ut over plantene som vokser i jorda, de f?r ogs? d?rlig helse. Mye av avlingene g?r tapt p? grunn av sykdom p? planter. Landbruksjorda er dessuten lite robust mot klimaendringer. Den fungerer heller ikke som det store lageret av karbon den kunne ha v?rt.
Sp?rsm?let mange n? stiller, er: Hvordan skal vi greie ? m?te disse utfordringene – helst samtidig?
– Da er mitt svar: mikrober, sier han.
– Ta dette med erosjon. Mikrobene som lever i jorda, gj?r noe viktig: de skiller ut karbohydrater, fett og proteiner. Denne blandingen fungerer som et lim som binder jorda i sm? aggregater. Det hindrer at jorda vaskes vekk i regnv?rsperioder. Da blir det mindre erosjon og mindre tap av matjord.
Forskeren ber oss gj?re et eksperiment: G? ut p? et jorde der det har v?rt drevet ensidig med korn og kunstgj?dsel i femti ?r, hent en neve jord, form den til en ball. G? ut i skogen ved siden av og gj?r det samme. Legg s? ballene i hver sin sk?l med vann.
Da vil du se: Ballen fra jordet l?ser seg opp med én gang, ballen fra skogen forblir intakt som en ball. Den inneholder mer jordliv – og dermed jordlim.
Lagrer karbon
Mikroorganismer m? til for at plantene skal f? tak i n?ringsstoffene de trenger. Plantene f?rer dem med sukker fra fotosyntesen. Plantene investerer voldsomt i dette 澳门皇冠体育,皇冠足球比分et. Sukkermolekylene er organiske, karbonholdige molekyler, som mikrobene tar til seg og omdanner til sine proteiner og karbohydrater.
D?de mikrober og molekylene de skiller ut i omgivelsene, pakkes i sm? jordaggregater. Det gj?r at de karbonholdige organiske molekylene blir utilgjengelige for nedbryting. Da lagres karbonet i jorda.
– Slik bidrar mikrobene til produksjon av organisk materiale i jorda. Og det er bra p? flere m?ter. Det organiske materialet bilder mer vann og bidrar til at jorda f?r st?rre evne til ? holde p? vann i t?rkeperioder.
N?r vi f?r mange forskjellige mikrober i jorda, passer de p? plantene og det blir mindre sykdommer.
– Velfungerende mikrobesamfunn med stort artsmangfold hindrer at skadelige organismer f?r etablert seg. Det reduserer avlingstapet, p?peker biologen.
Verkt?ykassa
I grunnforskningen p? universitetet er oppmerksomheten stor om mikroorganismene i jorda, og i internasjonal jordbruksforskning vokser interessen. Shalchian-Tabrizi forteller at selv om noe er i ferd med ? skje i norsk landbruk, er interessen for de levende organismene i jorda begrenset.
– Verkt?ykassa til b?ndene har til n? best?tt av jordbearbeiding, vanning, gj?dsling og spr?yting. Vi ?nsker ? tilf?re et nytt, viktig verkt?y i kassa: Det virkelig ? forst? jordlivet og spille p? lag med de livsviktige mikrobene, understreker Shalchian-Tabrizi.?
Livet i jorda – og i tarmen
Biologen driver som nevnt innovasjon med utgangspunkt i egen grunnleggende forskning.
– For ? ha god helse vet vi n? hvor viktig det er med stor variasjon av gode mikroorganismer i tarmen og ford?yelsessystemet v?rt. Det samme gjelder for jorda og planter?ttene. Mikrolivet i jord og tarm henger sammen.
?Mikrober i jorda kan endre sammensetningen av mikrober i tarmen v?r.?
– Mikrober i jorda kan endre sammensetningen av mikrober i tarmen v?r. R?ttene er plantenes ‘tarmer’ – det er gjennom dem de tar opp n?ringen. Plantenes r?tter og v?re tarmer er p? mange m?ter det samme. Burde vi ikke da bruke innsiktene fra medisinen til ? forst? og behandle ‘tarmene’ i jorda?
Det er nettopp dét Shalchian-Tabrizi gj?r. Gjennom firmaet sitt, Smartsoil Biotech. behandler han og kollegene utarmet og skadet jord: Ved hjelp av DNA-teknologi, bioinformatikk og kunstig intelligens kartlegger de mikroliv i jord og planter?tter – og gir en diagnose av helsetilstanden til jorda p? et gitt sted.
Firmaet produserer jordforbedringsprodukter som de kaller Symbiotika.
– Produktene blir satt sammen av gjenvunnet avfall. Sammensetningen er ikke tilfeldig, men basert p? eksperimenter vi har gjort b?de ute i landbruket og inne p? laboratoriet – best mulig tilpasset ulike planter, produksjonsmetoder og klimasoner. Kunstig intelligens hjelper oss med ? integrere data fra andre deler av jordbruket med data fra mikrobielle samfunn. Dermed f?r b?nder og r?dgivere i landbruket bedre grunnlag for ? ta beslutninger i en tid med store klimaendringer, p?peker han.
"Vi har mye til felles, mikrobene og vi mennekser. Selv om mikrobene er sm?, er de likevel sv?rt avanserte."
Vekker tr?tt jord
Det har lenge v?rt et stort mysterium: Jordtr?tthet, internasjonalt kjent som Sick Soil Syndrome. Planter vokser ikke, uansett hvor mye stell og kj?rlighet de f?r. Ingen vet helt hvorfor. Epleb?nder i Norge er blant dem som sliter. Hvert ?r g?r deler av den norske epleavlingen tapt. N? er Shalchian-Tabrizi, forskerkolleger og epleprodusenter i gang med ? finne ?rsaken.
Han forteller om en opplevelse hos en bonde i Vestfold for noen ?r siden.
– Jeg gikk langs en rekke med frukttr?r, f?rst var tr?rne flotte, f?r de plutselig ble mye lavere og tynnere. Jorda lider av jordtr?tthet, fortalte bonden, og la til at han hadde pr?vd alt, fulgt alle faglige r?d. Han hadde til og med revet opp hele frukthagen. Problemet hadde vedvart i flere generasjoner. N?r jeg foresl?r ? legge kompost rundt tre av tr?rne, gir han meg tvilende lov til det. Da jeg kom tilbake et ?r seinere, s? jeg virkningen.
– Selv om fors?ket ikke kan sies ? v?re vitenskapelig, var det uansett tydelig at noe hadde skjedd: Jorda s? ut til ? v?re vekket til live, tr?rne hadde vokst markant. Bonden var overbevist, og n? hadde han skaffet seg kompostutlegger.
Shalchian-Tabrizi viser til et annet og st?rre prosjekt der m?let er ? forst? forskjellene i det mikrobielle livet i jordtr?tte og friske omr?der p? g?rdene som dyrker epler, moreller og plommer. – At det er forskjell, er blitt tydelig gjennom prosjektarbeidet v?rt. ?
Kjemien forklarer ikke
I nok et forskningsprosjekt hentet biologene jord fra g?rder i tre fruktregioner i Norge: Hardanger, Telemark og ved Oslofjorden – jord fra b?de friske og syke omr?der p? hver g?rd. Forskerne m?lte h?yden p? epletr?rne og omkretsen p? stammen. Resultatene viser at st?rrelsen p? tr?rne varierer med region, og med om de st?r i tr?tt eller frisk jord.
– Vi sendte jordpr?vene til kjemisk analyse for ? fastsl? innholdet av nitrogen, fosfor og kalium i jorda. Resultatene sammenholdt vi ved data om hvordan tr?rne s? ut, hvilken vekst de hadde. Da kan vi tydelig se: De kjemiske dataene samsvarer ikke med veksten. Kjemien kan alts? ikke forklare jordtr?tthet. Det er jo n?rliggende ? tenke at det bare m? mer n?ring til, s? l?ser vi problemet. Men s? enkelt er det alts? ikke.
I omr?der med frisk jord ser forskerne at veksten er bedre.
– Vi sammenlikner tr?rnes vekst med mengden mikrober og sammensetningen av ulike arter. Det var st?rst vekst i det friske jorda, lavest i den syke. Det er regionale forskjeller mellom Telemark, Hardanger og Oslofjorden, i hvert fall p? den friske jorda. Vi kunne ogs? registrere en tydelig positiv sammenheng mellom et rikt mangfold av mikrober og vekst p? tr?rne.
Balansen er viktig
– Hvordan tolker du det?
– At jordtr?tthet skyldes sammensetningen av mikrober. N?r vi tilf?rer mikrober i frisk jord, i et friskt jordsamfunn, er de ekstra mikrobene med p? ? gj?re jorda bedre. Men tilf?rer vi feil mikrober til et samfunn, blir det ikke bedre. N? utvider vi prosjektet med langt flere pr?ver av jord. Vi inkluderer ogs? dyrking av moreller og plommer. Vi skal se p? det organiske materialet i jorda og mikrobene, hvordan det jobber sammen, om det kan v?re svaret p? den syke jorda.
Karbonlagring i Buskerud
Shalchian-Tabrizi forteller om et stort prosjekt hvor m?let er ? f? til bedre jordhelse med mer mikrober og bedre karbonlagring i jord – blant 19 b?nder i Buskerud.
– De fors?ker ? utnytte jorda p? en m?te som bygger opp ?kosystemene. B?ndene vil ha svar p? hva de faktisk har oppn?dd. Skjer det noe, hvorfor skjer endringene?
Metoden g?r ut p? ? avdekke muligheten for ? lagre karbon i ulike typer jord og hvor jorda drives med ulike metoder.
– Ulike tiltak pr?ves ut for ? se hva som fungerer best. Dette f?rer til ny kunnskap og bedre grunnlag for ? ta avgj?relser. Er det biologiske problemer, kan en vurdere ulike tiltak for ? l?se problemene – for eksempel kompostbaserte l?sninger for ? forbedre jordkvaliteten. Det er viktig ? forst? hva som gj?r jorda s?regen p? akkurat det jordet, og v?re villig til ? endre den.
Stor respekt
Den anerkjente biologen legger ikke skjul p? at jord er en kompleks materie.
– Det ? forst? jorda, hva den eventuelt mangler og hvordan den endrer seg, er ikke enkelt. Det er heller ikke enkelt ? forst? sammenhengene mellom jordtype, klima og n?ringsinnhold.
Han understreker at han har stor respekt for dem som jobber med dette i landbruket.
"Vi trenger virkelig ? forst? jordlivet og spille p? lag med de livsviktige mikrobene".
– Samtidig ser jeg at det er viktig ? ha en grunnleggende forst?else av jordbiologien. Universitetet i Oslo har en sterk forskningstradisjon og har mye ? bidra med. Denne kunnskapen hjelper til med ? endre praksis og tiln?rming p? en fornuftig m?te, mener han, og viser til at det blant annet blir stadig strammere restriksjoner p? bruken av spr?ytemidler i EU, og r?dgiverne i landbruket sp?r forskerne hva de skal gj?re.
– Mikrobene kan v?re viktige partnere i ? drive b?rekraftig landbruk, sier Kamran Shalchian-Tabrizi. – M?let mitt er ? bidra med s? mye som mulig av denne kunnskapen inn i det gr?nne skiftet.
?
Livets historie i én neve jord?
– Ta en neve jord – og vit at du st?r med et sammendrag av livets historie mellom hendene.
– Mange av livsformene som oppstod tidlig i jordklodens historie, har overlevd og tilpasset seg forholdene i jordsmonnet, forteller Kamran Shalchian-Tabrizi.
Han viser til at det finnes mikro?kologiske forhold i jorda som likner p? det som var p? planeten v?r i den aller fjerneste fortid.
– Det finnes livsformer som har tilpasset seg klodens mange faser – og som vi kan finne igjen i jorda i dag. Dermed kan vi f? et sammenhengende historisk bilde av livet gjennom mange milliarder ?r. Det er fascinerende ? tenke p? at en neve jord trolig representerer hele livets historie.
Vi er likere enn vi tror
Evolusjonsbiologen viser til de store overgangene i livets historie – hvordan liv oppstod og utviklet seg fra enkeltceller til komplekse organismer som oss selv. DNA har endret seg underveis, og nye gener har oppst?tt.
– Vi har mye til felles, mikrobene og vi mennesker. Selv om mikrobene er sm?, er de likevel sv?rt avanserte. De har mange av de samme grunnleggende egenskapene og genetiske programmene som vi har. De bruker dem bare p? andre m?ter.
Mye av det vi trodde var enest?ende for oss, har vist seg ? v?re eldgamle egenskaper.
– Ta en nervecelle i hjernen v?r og en am?be – som kun best?r av én celle. Selv om de er forskjellige p? flere m?ter, er de fleste egenskapene likevel forbl?ffende like, p?peker Shalchian-Tabrizi.
De milliarder av nerveceller i hjernen v?r utgj?r et komplekst og avansert system. Det gjelder ogs? de ?rsm? mikrobene, de er organisert i komplekse systemer, i hele samfunn.
– Faktisk er det slik at mange gener som er viktige oss, for eksempel i utviklingen av kroppen v?r med alle organer og vev, oppstod blant de encellete mikrobene. Sv?rt mange av egenskapene deres likner p? v?re.
Jo, det kan se ut som et stort paradoks; at tilsynelatende enkle mikrober og avanserte organismer som oss selv har s? mange grunnleggende likheter.
Shalchian-Tabrizi g?r lenger:
– Hva om vi stiller oss selv et enda mer fundamentalt sp?rsm?l: Hva er forskjellen p? liv og jord?
Liv og jord
Vi vet n? at det finnes et mylder av sm?, levende organismer i jord. Men tar vi bort alle disse, er det da noe liv igjen?
– Ja. En lang rekke prosesser som foreg?r i jorda, likner faktisk p? prosessene som foreg?r inni oss. Jordas egenskaper gj?r at liv kan ha oppst?tt i nettopp et slikt milj?. Mange av molekylene og systemene som vi forbinder med kroppen v?r, finner vi ogs? i jorda. Vi vet at jern er viktig for oksygenopptak og oksygenomsetning i kroppen v?r. Det interessante er at jern ogs? kan sees p? som ‘hemoglobinet’ i jord, sier han.
Biologen minner om at molekyler, som er helt n?dvendige for fotosyntesen i kloroplaster og respirasjon i mitokondriene, ogs? finnes som varianter i jord.
– Disse molekylene fungerer i liknende prosesser – selv om de ikke befinner seg inne i en organisme eller en celle, forteller Kamran Shalchian-Tabrizi.
– Det er fascinerende at s? mange av prosessene i liv og jord likner hverandre.??