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

Descrizione del progetto

Il paradosso di aver bisogno di basse concentrazioni di ossigeno per prosperare in condizioni di alte concentrazioni di ossigeno

Generalmente l’ossigeno viene considerato essenziale per l’esistenza e il funzionamento della vita animale. Tuttavia, per costruire i tessuti e curarli quando vengono feriti, le nuove cellule richiedono condizioni di basse concentrazioni di ossigeno (ipossia). I tessuti sono costituiti da cellule immature che rimangono immature in condizioni di ipossia. Questa informazione in merito a come si formano i tessuti suggerisce che l’evoluzione animale ha imparato a mantenere l’ipossia internamente. Il progetto ParadOX, finanziato dall’UE, approfondisce il ruolo dei processi che sfruttano l’ipossia per consentire agli organismi di prosperare in condizioni di alte concentrazioni ossigeno e persino di stimolare la diversificazione degli animali. Il progetto rivaluta diversi eventi nella storia della Terra tenendo in considerazione la dipendenza dall’ipossia. Attraverso una lente geobiologica di lavoro sperimentale e teorico, il progetto si concentrerà sul ruolo dell’ipossia nelle piante e negli animali.

Obiettivo

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.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

LUNDS UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 1 500 000,00
Indirizzo
Paradisgatan 5c
22100 Lund
Svezia

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Regione
Södra Sverige Sydsverige Skåne län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 500 000,00

Beneficiari (1)