Projektbeschreibung
Warum Sauerstoffmangel lebenswichtig ist
Im Allgemeinen halten wir Sauerstoff für unverzichtbar, damit tierisches Leben existieren und gedeihen kann. Um Gewebe bilden und diese bei Verletzungen heilen zu können, benötigen neue Zellen jedoch Bedingungen mit Sauerstoffmangel (Hypoxie). Gewebe werden von unreifen Zellen gebildet, und diese Zellen bleiben unter Hypoxiebedingungen unreif. Diese Erkenntnis über die Bildungsweise von Geweben legt nahe, dass während der tierischen Evolution gelernt wurde, die Hypoxie im Inneren zu erhalten. Das EU-finanzierte Projekt ParadOX untersucht die Rolle von Prozessen, die Hypoxie ausnutzen und Organismen in die Lage versetzen, unter Bedingungen mit Sauerstoff zu gedeihen, und sogar die Diversifizierung von Tieren vorantreiben. Das Projekt nimmt eine Neubewertung von mehreren Ereignissen in der Erdgeschichte unter Berücksichtigung der Hypoxie-Abhängigkeit vor. Anhand einer geobiologischen Lupe aus experimentellen und theoretischen Arbeiten wird sich das Projekt auf die Rolle der Hypoxie für das Leben von Pflanzen und Tieren konzentrieren.
Ziel
Why complex life evolved on Earth has puzzled scientists for as long as sufficient oxygen has been deemed vital. Motivated by recent discoveries, however, this project will investigate the dawning paradox that multicellular life requires low oxygen (hypoxia) internally to thrive in the oxic niche. Central biological mechanisms in animals and plants need protection from oxygen and appears to depend on hypoxic niches. I have previously reconciled geological and medical observations to demonstrate how biological innovation to harness hypoxia would have allowed animals to conquer the previously inaccessible oxic niche. Although life must have invented several solutions to the paradox, the only known is the recent Nobel Prize-awarded mechanism of how cells sense oxygen. Earth history can uniquely evaluate its evolutionary importance through a geologic lens. In ParadOX, I propose to build a transdisciplinary team that provides a novel geobiological evaluation of the role of innovations that harness hypoxia and the processes that led to them.
ParadOX will:
1) Experimentally define
a) Paleozoic oxygenation as kill-mechanism for species with limited access to hypoxia
b) Role of hypoxia for invertebrate longevity and life cycle
2) Theoretically explore
a) Changes in Neoproterozoic shelf area and daily O2 fluctuations as drivers of hypoxia-machineries
b) Co-evolution of hypoxia-machineries in animals and plants
The project uniquely integrates knowledge from geology, biology, medicine, and numerical modeling.
ParadOX’s inquiries groundbreakingly shift our perspective from a simplistic to a dualistic view on the role of oxygen for complex life. Insight to the evolutionary importance and processes that underpin biological innovations to harness hypoxia will advance our view on the rise of multicellularity on Earth, on other planets, and even within us as tumor multicellularity. ParadOX opens a new horizon of investigations into the drivers and the hardships of complex life.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
22100 Lund
Schweden