Opis projektu
Paradoksalny związek między zdrowym rozwojem w warunkach wysokiego stężenia tlenu a umiejętnością korzystania z warunków niskiego stężenia tlenu
Powszechnie uważa się, że tlen jest niezbędny zwierzętom do życia, ale jak się okazuje, przyrost tkanek i zabliźnianie uszkodzonych, czyli produkcja nowych komórek, zachodzą przy ograniczonym dostępie tlenu (hipoksja). Tkanki powstają z komórek niedojrzałych, a utrzymanie komórki w takim stanie wymaga występowania hipoksji. Nasza wiedza dotycząca formowania się tkanek sugeruje, że zwierzęta wykształciły ewolucyjnie zdolność utrzymywania wewnętrznego stanu hipoksji. Finansowany ze środków UE projekt ParadOX ma zbadać rolę procesów kontrolujących hipoksję i tym samym umożliwiających organizmom rozwijanie się w obecności wysokiego stężenia tlenu, a być może odpowiedzialnych także za dywersyfikację gatunków zwierzęcych. W ramach projektu zostanie przeprowadzona ponowna ocena kilku wydarzeń z historii Ziemi, tym razem przy uwzględnieniu ich zależności od hipoksji. Ten nowy geobiologiczny kąt spojrzenia wypływający z prac doświadczalnych i teoretycznych pozwoli skoncentrować się na określeniu roli hipoksji w rozwoju roślin i zwierząt.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
22100 Lund
Szwecja