År 2009 fick biologen Dan Lahr ett spännande mejl från en annan forskare. Det innehöll ett foto av en märklig organism. Forskaren hade upptäckt mikroben i en flodslätt i centrala Brasilien. Dess gulbruna skal hade en distinkt, triangelliknande form.
Formen påminde Lahr om trollkarlshatten i filmerna om Sagan om ringen. ”Det är Gandalfs hatt”, minns han att han tänkte.
Lahr är biolog vid universitetet i São Paulo i Brasilien. Han insåg att den encelliga livsformen var en ny art av amöba (Uh-MEE-buh). Vissa amöbor har ett skal, vilket den här gjorde. De kan bygga dessa skal av molekyler som de själva tillverkar, till exempel proteiner. Andra kan använda bitar av material från sin omgivning, t.ex. mineraler och växter. Ytterligare andra amöbor är ”nakna” och saknar skal. För att lära sig mer om den nyfunna amöban behöver Lahr fler exemplar.
Två år senare skickade en annan brasiliansk forskare honom bilder av samma art från en flod. Men bonanza kom 2015. Det var då en tredje forskare mejlade honom. Denna forskare, Jordana Féres, hade samlat in några hundra av de triangulära amöborna. Det räckte för att hon och Lahr skulle påbörja en detaljerad studie av arten.
De undersökte mikroberna i mikroskop. Amöban, upptäckte de, byggde sitt hattformade skal av proteiner och socker som den själv tillverkade. Den stora frågan är varför mikroben behöver detta skal. Kanske ger det skydd mot solens skadliga ultravioletta strålar. Lahr gav arten namnet Arcella gandalfi (Ahr-SELL-uh Gan-DAHL-fee).
Lahr misstänker att många fler amöbaarter väntar på att upptäckas. ”Folk tittar helt enkelt inte”, säger han.
Vetenskapsmännen vet fortfarande mycket lite om amöbor. De flesta biologer studerar organismer som antingen är enklare eller mer komplexa. Mikrobiologer, till exempel, fokuserar ofta på bakterier och virus. Dessa mikrober har enklare strukturer och kan orsaka sjukdomar. Zoologer föredrar att studera större, mer välkända djur, t.ex. däggdjur och reptiler.
Amoebor har i stort sett ”ignorerats”, konstaterar Richard Payne. Han är miljöforskare vid University of York i England. ”De har länge varit lite undanskymda.”
Men när forskarna tittar på dessa märkliga små organismer finner de stora överraskningar. Amöborna äter allt från alger till hjärnor. Vissa amöbor bär på bakterier som skyddar dem från skador. Andra ”odlar” de bakterier som de gillar att äta. Och ytterligare andra kan spela en roll i jordens förändrade klimat.
Vad står på menyn? Svampar, maskar, hjärnor
Amöbor finns överallt även om du inte kan se dem. De lever i jord, dammar, sjöar, skogar och floder. Om du skopar upp en handfull jord i skogen kommer den förmodligen att innehålla hundratusentals amöbor.
Men dessa amöbor är kanske inte alla nära besläktade med varandra. Ordet ”amöba” beskriver en mängd olika encelliga organismer som ser ut och beter sig på ett visst sätt. Vissa organismer är amöbor bara under en del av sitt liv. De kan växla fram och tillbaka mellan en amöbaform och någon annan form.
Likt bakterier har amöbor bara en cell. Men där slutar likheten. För det första är amöbor eukaryotiska (Yoo-kair-ee-AH-tik). Det betyder att deras DNA är packat inuti en struktur som kallas en kärna (NEW-klee-uhs). Bakterier har ingen kärna. På vissa sätt liknar amöbor mer mänskliga celler än bakterier.
Och till skillnad från bakterier, som håller sin form, ser skalfria amöbor ut som klumpar. Deras struktur förändras mycket, säger Lahr. Han kallar dem ”formskiftare”.
Den kan komma väl till pass. Amöbor rör sig med hjälp av utbuktande delar som kallas pseudopodier (Soo-doh-POH-dee-uh). Termen betyder ”falska fötter”. Dessa är förlängningar av cellens membran. En amöba kan sträcka sig ut och ta tag i någon yta med en pseudopod och använda den för att krypa framåt.
Pseudopodier hjälper också amöbor att äta. En utsträckt pseudopod kan uppsluka en amöba’s byte. Det gör att denna mikrob kan svälja bakterier, svampceller, alger – till och med små maskar.
Vissa amöbor äter mänskliga celler och orsakar sjukdom. I allmänhet orsakar amöbor inte lika många sjukdomar hos människor som bakterier och virus gör. Ändå kan vissa arter vara dödliga. En art som kallas Entamoeba histolytica (Ehn-tuh-MEE-buh Hiss-toh-LIH-tih-kuh) kan till exempel infektera människans tarmar. När de väl är där ”äter de bokstavligen upp dig”, säger Lahr. Den sjukdom som de orsakar dödar tiotusentals människor varje år, främst i områden som saknar rent vatten eller avloppssystem.
Den mest bisarra sjukdom som orsakas av en amöba involverar arten Naegleria fowleri (Nay-GLEER-ee-uh FOW-luh-ree). Dess smeknamn är den ”hjärnätande amöba”. Mycket sällan smittar den människor som badar i sjöar eller floder. Men om den kommer in i näsan kan den ta sig till hjärnan där den äter hjärnceller. Denna infektion är vanligtvis dödlig. Den goda nyheten: Forskarna känner till att endast 34 invånare i USA har blivit smittade mellan 2008 och 2017.
En liten burköppnare
En forskare vid namn Sebastian Hess har nyligen upptäckt de knep som vissa amöbor använder för att äta. Han studerar eukaryotiska mikrober i Kanada vid Dalhousie University. Det ligger i Halifax i Nova Scotia. Hess har älskat att titta på små varelser genom ett mikroskop sedan han var liten.
För tio år sedan slog Hess hål i isen på en frusen damm i Tyskland. Han samlade ett vattenprov och tog det med sig tillbaka till sitt laboratorium. Genom mikroskopet såg han något märkligt. Gröna sfärer vickade som små bubblor inuti strängar av gröna alger. Han hade ”ingen aning” om vad sfärerna var. Så Hess blandade alger som innehöll de gröna kulorna med andra alger. De vickande kulorna hoppade ut ur algerna och började simma. Kort därefter invaderade de andra algsträngar.
Hess insåg att de gröna sfärerna var mikrober som kallas amöboflagellater (Uh-MEE-buh-FLAH-juh-laytz). Det betyder att de kan växla mellan två former. I den ena formen simmar eller glider de med hjälp av svansliknande strukturer som kallas flageller (Fluh-JEH-luh). När simmarna hittar mat förvandlas de till amöbor. Deras form blir mindre stel. Istället för att simma börjar de nu krypa längs någon yta.
I mikroskopet såg Hess hur en av dessa amöbor skar ett hål i en algcell. Amöban klämde sig in i den. Sedan åt den upp algens inälvor. Därefter delade sig amöban och gjorde kopior av sig själv. Det var de vickande gröna sfärerna som Hess hade sett tidigare. De nya amöborna slog fler hål i algcellen. Några invaderade granncellen i algsträngen. Andra rymde. Hess gav arten namnet Viridiraptor invadens (Vih-RIH-dih-rap-ter in-VAY-denz).
Han hittade en liknande art i en mosse. Den var också en amöboflagellat, men den kröp inte in i alger. Istället skar den en C-formad klyfta i en algcell. Hess liknar denna amöba vid ”en konservöppnare”. Amöban lyfte sedan på ”locket” och använde sin pseudopod för att nå in i hålet. Den slukade det material som den drog ut ur cellen. Hess gav denna art namnet Orciraptor agilis (OR-sih-rap-ter Uh-JIH-liss).
Nyligen upptäckte han ledtrådar till hur dessa två amöboflagellater hackar sig in i alger. Båda verkar få hjälp av ett protein som kallas aktin (AK-tin). Mänskliga celler använder samma protein för att röra sig.
I amöboflagellater bildar aktin ett nät. Det hjälper cellen att göra en pseudopod. Nätet kan också hjälpa pseudopoden att fästa på alger. Aktin kan ansluta till andra proteiner i mikrobernas cellmembran som kan fästa vid väggarna i algcellerna. Actin kan även hjälpa till att styra andra proteiner – enzymer – som kan skära in i algernas cellväggar.
Resultaten från studier av Hess och hans kollegor tyder på att dessa till synes enkla amöbor kan vara mycket mer avancerade än vad de först verkade vara. Man skulle till och med kunna betrakta dem som encelliga ingenjörer. ”När det gäller deras beteende”, säger Hess, ”är de bara superkomplexa organismer.”
Bakteriella kompisar
Relationen mellan amöbor och bakterier är ännu mer komplicerad.
Debra Brock är biolog vid Washington University i St Louis, Mo. Hon studerar en amöba som kallas Dictyostelium discoideum (Dihk-tee-oh-STEE-lee-um Diss-COY-dee-um). Många kallar dem helt enkelt för Dicty. Dessa jordlevande organismer äter på bakterier.
Dicty lever vanligtvis ensamma. Men när det är ont om mat kan tiotusentals gå samman och klumpa ihop sig till en kupol. Vanligtvis förvandlas kupolen till en snigelliknande form. Denna snigel – egentligen tusentals enskilda amöbor som rör sig tillsammans – kryper mot jordytan.
När den väl kommer fram bildar snigeln en svampform. Amöborna i toppen av ”svampen” omger sig själva med ett hårt lager. Denna överdragna form är känd som en spor. Insekter, maskar eller större djur som stryker mot dessa sporer kan omedvetet transportera dem till nya platser. Senare kommer sporerna att spricka upp och låta amöborna inuti pälsen slå ut på jakt efter föda på denna nya plats.
Vissa Dicty tar med sig bakterier som föda. De bär bakterierna inom sig utan att smälta dem. Det är ”som en lunchlåda”, förklarar Brock. För att göra detta får amöborna hjälp av en annan grupp bakterier som de inte kan äta. Dessa hjälpmikrober lever också i amöborna. Hjälparna förhindrar att matbakterierna smälts så att amöborna kan spara dem till senare.
Vetenskapsmännen kallar de bakteriebärande amöborna för ”jordbrukare”. Forskarna misstänker att när amöborna når ett nytt hem spottar de ut matbakterierna i jorden. Dessa bakterier delar sig sedan för att skapa fler bakterier. Det är som om amöborna bär med sig frön och planterar dem för att odla mer mat.
Nyligen upptäckte forskarna att amöba-snigeln skyddar sig med speciella celler när den reser. Dessa celler är också Dicty amoebas. De är kända som sentinelceller och de absorberar bakterier och giftiga ämnen som kan skada de andra amöborna. När det är gjort lämnar snigeln sina väktare kvar.
Brock undrade vad denna upptäckt innebar för Dicty-odlare. Bönderna skulle inte vilja att sentinelcellerna skulle döda deras bakteriella föda. Hade jordbrukarna alltså färre vakterceller än icke-jordbrukare?
För att ta reda på det lät Brocks team amöba-sniglar bildas i labbet. Vissa sniglar var alla jordbrukare. Andra var alla icke-jordbrukare. Forskarna färgade sentinelcellerna och lät sedan sniglarna röra sig över en labbskål. Efteråt räknade forskarna hur många sentinelceller som hade lämnats kvar. Som väntat hade jordbrukarens sniglar färre sentinelceller.
Forskarna undrade om detta innebar att jordbrukarna löper större risk att utsättas för giftiga kemikalier. För att testa detta utsatte Brock jordbrukare och icke-jordbrukare för en giftig kemikalie. Jordbrukarna kunde fortfarande föröka sig. Faktum är att de klarade sig bättre än icke-jordbrukare.
Brock tror nu att en del av de bakterier som jordbrukarna bar på hjälpte till att bekämpa de giftiga kemikalierna. Dessa bakterier kan bryta ner kemikalierna. Jordbrukarna har alltså två vapen mot giftiga hot: väktarceller och bakteriekompisar.
En koppling till klimatförändringar?
Hess och Brock studerar nakna amöbor. Payne är fascinerad av dem med skal. Dessa listiga mikrober, som kallas testate (TESS-tayt) amöbor, kan skapa många olika typer av skal. Dessa skal kan likna skivor, skålar och till och med vaser. Vissa är ”fantastiskt vackra”, säger Payne.
Många testat-amöbor lever i livsmiljöer som kallas torvmossar. Dessa platser är vanligtvis fuktiga och sura. Men under somrarna kan torven torka ut. Payne tror att skalen kan skydda myrens amöbor under dessa torrperioder.
De här torvlevande amöborna är inte bara kuriosa utan kan spela en viktig roll i miljön, säger Payne. Delvis nedbrutna växter byggs upp i torvmossar. Bakterier äter dessa växter och frigör koldioxidgas. I atmosfären kan denna växthusgas främja den globala uppvärmningen. Amöborna i myren äter dessa bakterier. Så på det sättet kan en myrs amöbor påverka hur stor roll torvmarkerna spelar för den globala uppvärmningen.
Payne och hans kollegor studerade en torvmosse i Kina där en skogsbrand hade brunnit. Vildbränder kan bli vanligare när klimatet värms upp. Forskarna ville därför veta hur branden påverkade myrens testatamöbor.
Paynes kinesiska kollegor tog prover från brända och obrända delar av myren. Sedan analyserade teamet skillnader mellan två typer av testat amöbor. Den ena gör sitt skal av skräp, till exempel sandkorn och växtbitar. Den andra typen bygger ett glasartat skal med hjälp av ett mineral som kallas kiseldioxid.
I obrända områden hittade forskarna liknande antal av båda typerna av amöbor. Men brända fläckar innehöll många fler amöbor med skal gjorda av sand och skräp. Resultaten tyder på att branden hade förstört fler amöbor med skal av kiseldioxid.
Payne vet ännu inte vad det betyder för klimatförändringarna. Det är inte klart om förskjutningen av amöborna kommer att leda till att torvmossarna släpper ut mer eller mindre kol. Processen är ”enormt komplicerad”, säger han.
Många andra detaljer om amöbor är fortfarande okända. Hur många arter finns det? Varför har vissa skal? Hur påverkar amöborna antalet andra mikrober i vissa delar av miljön? Hur påverkar de ekosystemet runt omkring dem, t.ex. växter?
Vetenskapsmännen har tillräckligt med frågor om amöbor för att sysselsätta sig själva under lång tid. Det är delvis därför forskare som Payne finner dessa organismer så fascinerande. Dessutom, säger han, ”De är bara riktigt coola.”
