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The hardships for life to become big – rethinking hypoxia as an evolutionary driver for the rise of complex multicellularity

Descripción del proyecto

La paradoja de necesitar poco oxígeno para sobrevivir en un ambiente con mucho oxígeno

Por lo general, se considera que el oxígeno es fundamental para la existencia y el funcionamiento de la vida animal. Con todo, las células nuevas requieren condiciones con unos niveles de oxígeno muy bajos (hipoxia) para formar tejidos y repararlos cuando están dañados. Los tejidos son construidos por células inmaduras, que permanecen en un estado inmaduro en condiciones de hipoxia. Este conocimiento sobre la manera en la que se forman los tejidos sugiere que la evolución animal ha aprendido a mantener la hipoxia internamente. El equipo del proyecto financiado con fondos europeos ParadOX estudia la función de los procesos que aprovechan la hipoxia para permitir que los organismos sobrevivan en condiciones con oxígeno e incluso favorecer la diversificación de los animales. El proyecto estudiará de nuevo varios fenómenos de la historia de la Tierra teniendo en cuenta la dependencia de la hipoxia. A través de una perspectiva geobiológica de trabajo experimental y teórico, el proyecto examinará el papel de la hipoxia en plantas y animales.

Objetivo

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.

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

Institución de acogida

LUNDS UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 1 500 000,00
Dirección
Paradisgatan 5c
22100 Lund
Suecia

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Región
Södra Sverige Sydsverige Skåne län
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 500 000,00

Beneficiarios (1)