En extraterrester organism? Nej, det är Pliciloricus enigmaticus som tillhör den först 1983 beskrivna djurstammen korsettdjur (Loricifera). Läs om korsettdjur och andra djur som klarar sig utan syre i svaret nedan. Korsettdjuren lever nere i havsbottnars sediment. De är så små, högst 0,5 mm, att de kan röra sig mellan kornen i sedimentet. Bägaren nedtill är själva "korsetten", egentligen ett pansar bestående av sex kitinplåtar. Kroppen framände kan, som på bilden, dras in i pansaret, så att bara huvudets främre del sticker upp (överst på bilden). Munnen är belägen i spetsen av det konformade centrala utskottet. Runt munnen sitter på huvudet en ring av framåtriktade utskott och åtta ringar av bakåtriktade. Man vet inte vad djuren livnär sig på. Kanske lever de på bakterier eller så suger de i sig inkråmet från små organismer. Tecknad bild. Courtesy of R. P. Higgins and R. Møbjerg Kristensen, from "New Loricifera from Southeastern United States Coastal Waters" (Smithsonian Contributions to Zoology, number 438), in the public domain.

Innehåller mitokondrier DNA? Hur förökar sig mitokondrier? Hur nedärvs de? - Finns det djur som klarar sig utan syre?

Mitokondrier är organeller ("cellorgan") inuti celler som producerar energi i form av den energibärande molekylen ATP under förbrukning av syre. De är omgivna av två membraner. Mitokondrierna var från början frilevande bakterier och har, precis som bakterier, en kromosom i form av en cirkulär DNA-molekyl. En mitokondrie innehåller oftast flera kopior av kromosomen. Läs mer om mitokondriernas ursprung och den eukaryota cellens uppkomst på en annan sida.

Olika celltyper kan innehålla från cirka hundra till tusentals eller ännu fler mitokondrier, beroende på cellstorleken och andra faktorer. En äggcell hos människan och andra däggdjur uppges innehålla i storleksordningen 100 000 eller ännu fler mitokondrier, en däggdjursspermie färre än 100. Mitokondrierna delar sig inuti en cell, så att de blir fler. När cellen sedan delar sig så fördelas mitokondrierna till de två dottercellerna. Varje dottercell får då ungefär lika många mitokondrier som modercellen hade från början. Mitokondrierna bildar nya kopior av den cirkulära kromosomen genom så kallad replikation. Båda dottermitokondrierna får minst en kopia av kromosomen.

Hos däggdjur, inklusive människan, dör spermiens mitokondrier, då de vid befruktningen hamnar i äggcellen eller så kommer de aldrig in i den. Nästa generation ärver således bara moderns mitokondrier, inte faderns. Detta gäller båda könen. Man talar då om maternell nedärvning, bara från modern till döttrarna. Hos däggdjur ärvs Y-kromosomen bara från hane till hane, från fader till son, så kallad paternell nedärvning. Därför använder man inom genetiken mitokondriernas DNA, då man vill följa maternell nedärvning, och Y-kromosomens DNA, då man vill följa paternell nedärvning. Möjligheten att några av spermiens mitokondrier ibland överlever i äggcellen har dock diskuterats. I så fall utgör de en mycket liten del av den befruktade äggcellens mitokondrier. Texten fortsätter under bilden.

Korsettdjur tillhörande släktet Spinoloricus. Denna art saknar sannolikt mitokondrier och tros klara sig hela livet utan syre. Ljusmikroskopisk bild. Skalstrecket motsvarar 0,05 mm. Courtesy of Roberto Danovaro et al. from "The first metazoa living in permanently anoxic conditions" (BMC Biology 8:30, 2010) under this CC License.

Vissa encelliga organismer saknar mitokondrier. Troligen har dessa organismer en gång haft, men sedan förlorat mitokondrierna. Däggdjurens röda blodkroppar är ofullständiga celler, som under sin utveckling förlorar sina mitokondrier. Hos vissa djur som utsätts för syrefattig eller syrefri miljö kan mitokondrierna märkligt nog producera energibärarmolekylen ATP utan att använda syre. Då används fumarat som så kallad elektronacceptor i stället för syre (O₂). Fumarat bildas då fumarsyra, en organisk syra, dissocieras och förlorar två vätejoner. Vissa av dessa djur använder, som vuxna, syre vid syretillgång och fumarat vid syrebrist. Till dem hör flera vanliga djur som blåmussla (Mytilus edulis), sandmask (Arenicola marina) och stor dammsnäcka (Lymnea stagnalis). Det finns säkert fler sådana djur, som ännu inte har undersökts. Andra djur använder syre som larver och klarar sig utan syre med hjälp av fumarat som vuxna. Till dem hör flera parasitiska maskar. Till de maskar som studerats hör en plattmask, stor leverflundra (Fasciola hepatica) och en rundmask, svinets spolmask (Ascaris suum). Dessa två maskar lever i mag-tarmkanalens syrefattiga miljö, leverflundran oftast i gallgångarna och spolmasken i tarmen.

Man känner bara till ett fåtal djurarter, som sannolikt helt förlorat mitokondrierna och genomgår hela sin livscykel helt anaerobt, det vill säga utan att använda syre. De tillhör alla den märkliga djurstammen korsettdjur (Loricifera; se bilderna ovan). De lever i en helt syrefri miljö nere i havsbottnars sediment. I stället för mitokondrier har de i sina celler organeller, som påminner om hydrogenosomer. Hydrogenosomer förkommer hos många encelliga organismer, som lever i syrefria miljöer. De producerar hos dem ATP under bildning av väte. Det har dock ifrågasatts, om dessa korsettdjur verkligen klarar sig helt utan syre. Mer forskning behövs, men argumenten för total anaerobios väger ännu så länge tyngre. 2016, 2017.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Elektronmikroskopisk bild som visar ett snitt genom en djurcell. Skalstrecket motsvarar 2 mikrometer (två tusendels millimeter). Cellens kärna är omgiven av ett kärnhölje. Höljet består av två parallella membraner, men det syns inte vid denna låga förstoring. I höljet finns porer som reglerar passagen av bland annat mRNA (se svaret nedan) mellan kärnan och den omgivande cytoplasman. Nukleolen inuti kärnan innehåller det DNA som utgör mall för syntesen av ribosomernas RNA. Ribosomerna är små partiklar i cytoplasman som är aktiva vid syntesen av proteiner. Cytoplasman innehåller en mängd mitokondrier. Läs om mitokondrier på en annan sida. Modified image. Original courtesy of Itayba from Wikimedia Commons under this GNU License.

Jag jobbar som biologilärare. Jag fick en bra fråga från en elev som jag inte har ett bra svar på. Det kanske Du har: "Varför är det bra med en cellkärna?" Det har ju varit en framgångsrik strategi - varför det?

Det är en mycket bra fråga, men naturligtvis en sådan fråga som man inte kan ge ett säkert svar på. Det handlar om kompartmentalisering, det vill säga att cellen är uppdelad i olika avdelningar separerade av membraner. En bakteriecell består ju av en enda avdelning. Här är syntesen av RNA (transkriptionen) inte separerad från syntesen av proteiner (translationen). Samtidigt som mRNA ("budbärar-RNA") håller på att syntetiseras i ena änden med DNA som mall så läser ribosomer av den andra mRNA-änden så att ett protein bildas.

Hos eukaryoter finns ett så kallat kärnhölje bestående av ett dubbelt membran. Kärnhöljet reglerar transporten mellan kärnan (som innehåller kromosomernas DNA) och cytoplasman (som finns utanför kärnan). Man tror att en viktig funktion hos kärnhöljet är att hålla transkriptionen åtskild från translationen. Nytranskriberade eukaryota mRNA:n är nämligen inte färdiga. De genomgår i kärnan en modifiering som kallas RNA-bearbetning. Bland annat genomgår de så kallad splitsning varvid icke kodade delar, introner, avlägsnas från RNA-sekvensen. Områdena mellan intronerna, exonerna, kodar ofta för distinkta funktionella delar av proteinet som kallas domäner. En fördel med splitsningsmekanismen är att samma gen ofta kan ge upphov till flera olika proteiner genom att mRNA:t splitsas på olika sätt. En annan fördel med att ha introner är att exoner från olika gener kan sättas ihop genom omkombinering av DNA. På så sätt kan nya gener relativt snabbt uppkomma under evolutionen.

Ytterligare en möjlig funktion för kärnmembranet är att skydda de känsliga DNA-molekylerna från de rörelser som försiggår i cytoplasman utanför kärnan. Dessa rörelser åstadkommes av det cytoplasmatiska cellskelettets mikrotubuli och mikrofilament. Ett exempel är amöboid rörelse. 2004, 2011, 2013.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Liv hade inte kunnat existera utan cellmembraner. Bilden visar översiktligt cellmembranets struktur hos ett djur. Två lager med fosfolipider vänder sina vattenlösliga molekyldelar utåt och sina fettlösliga inåt. I membranet finns olika typer av proteiner, bland annat proteinkanaler med en por i mitten, transportproteiner utan por samt yttre och inre proteiner, som inte genomkorsar membranet. En del proteiner är så kallade receptorer, som binder hormoner och andra signalsubstanser samt förmedlar deras effekt. En del av de inre proteinerna reglerar transporten över membranet eller förmedlar receptorsignaler in i cellen. Modified image. Courtesy of Dr. Frank Boumphrey from Wikimedia Commons under this CC License.

Varför är celler omgivna av cellmembraner? Varför finns det membraner inuti cellerna?

Nästan alla biologiska kemiska reaktioner äger rum i en vattenlösning. De flesta ämnen som då reagerar med varandra är vattenlösliga. De första celler som uppkom på Jorden måste därför ha bildats i en vattenlösning. Men en cell måste vara avgränsad från omgivningen för att de biokemiska reaktionerna i den ska kunna ske. Annars sprids de reagerande ämnena åt alla håll och späds ut. Barriären gentemot omgivningen måste ha den egenskapen att den inte släpper igenom vattenlösliga ämnen, men ändå kan existera i en vattenlösning. En sådan barriär måste innehålla molekyler med en fettlöslig ände och en vattenlöslig ände. Alla celler har en sådan barriär, bestående av så kallade fosfolipider. Barriären kallas cellmembran eller plasmamembran. Cellmembranet innehåller två lager av så kallade fosfolipidmolekyler. Varje sådan molekyl har en fettlöslig och en vattenlöslig ände. Fosfolipiderna är ordnade så att det yttre lagrets molekyler vänder sina vattenlösliga delar utåt, mot det omgivande vattnet, och det inre lagrets molekyler sina vattenlösliga delar inåt, mot vattenlösningen inne i cellen (cytoplasman). De fettlösliga delarna finns inuti membranet och hindrar vattenlösliga ämnen från att passera genom membranet.

Fettlösliga ämnen rör sig rakt igenom ett sådant fosfolipidmembran, vattenlösliga passerar nästan inte genom det. Celler behöver dock transportera vissa vattenlösliga ämnen ut ur eller in i cellen genom cellmembranet. Denna transport ombesörjs av proteiner som har fettlösliga delar fästa i cellmembranet och vattenlösliga delar som ombesörjer transporten. Celler kan ofta reglera sådan tranport. Proteiner i cellmembranet behövs dessutom bland annat för cellens kommunikation med omgivningen. Ett membran med sina fosfolipidskikt kan liknas vid en tvådimensionell trögflytande vätska, i vilken membranproteinerna flyter omkring, ungefär som isbergen i polarhavet. Processer inne i cellen kan utlösas när vissa proteiner kolliderar med varandra.

De allra första cellerna, som troligen uppkom för cirka 4-3,5 miljarder år sedan, hade med största sannolikhet ett enkelt cellmembran liknande det som beskrivits ovan. De enklaste nu levande organismerna är de så kallade prokaryoterna (bakterier och arkéer). De består i princip av ett vattenlösning omgiven av ett cellmembran. De har dock en cellvägg utanför cellmembranet.

Så kallade eukaryota celler har en mera komplicerad uppbyggnad. Sådana celler finns hos alla komplicerat uppbyggda organismer, till exempel växter, svampar och djur. Eukaryota celler har en membranomsluten cellkärna och membranomslutna så kallade organeller, som motsvarar organen hos en flercellig organism. Exempel på organeller är mitokondrier, kloroplaster och cellkärna. Membranerna runt organellerna har samma funktion för organellerna som cellmembranet har för hela cellen. De gör att vissa kemiska reaktioner bara kan ske inne i organellen. De kan också begränsa och reglera tranporten av molekyler och joner ur ur och in i organellen. Texten fortsätter under bilden.

Elektronmikroskopisk bild av Thermococcus gammatolerans, som är en arké. Organismvärlden delas in i tre domäner eukaryoter, bakterier och arkéer. Människor är eukaryoter. Arkéerna liknar till det yttre bakterier. De skiljer sig emellertid från de två andra domänerna på många sätt, bland annat genom att fosfolipiderna i deras cellmembran har en radikalt annorlunda uppbyggnad. Skalstrecket motsvarar 500 nm (en halv tusendels millimeter). Modified image. Courtesy of Angels Tapias from Encyclopedia of Life unde this CC License.

Proteinförmedlad transport kan ske genom att proteinerna bildar en ständigt öppen kanal genom cellmembranet. Andra kanaler kan öppnas och stängas, stimulerade av ändringar i den elektriska spänningen över membranet. Genom kanaler tranporteras oorganiska joner, till exempel natriumjoner och kaliumjoner, passivt med så kallad (enkel) diffusion. Då sker transporten från en sida av membranet med hög koncentration av ett ämne till en sida med låg, alternativt driven av den elektriska spänningen över membranet. Det är som när bollar rullar nerför en backe genom en tunnel. Läs om diffusion på en annan sida.

En annan tranportmekanism innebär förenklat att proteiner "hugger tag i en molekyl" på ena sidan av membranet, ändrar form och släpper ut den på den andra sidan. Sådan tranport kan vara passiv, så kallad faciliterad diffusion. Då drivs den av koncentrationsskillnaden, precis som vid enkel diffusion. Sådan transport kan också vara aktiv, så kallad aktiv transport. Då krävs det energi, direkt eller indirekt från den energirika molekylen ATP, för att driva en molekyl eller en jon tvärt emot den riktning den tenderar rör sig passivt. Det är som när man tar tag i och rullar bollar uppför en backe.

Läs om de evolutionära fördelarna med cellkärnan ovan på denna sida samt om hur mitokondrier och kloroplaster har uppkommit genom så kallad endosymbios och om tranporter inuti eukaryota celler på andra sidor. 2019.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Jag undrar varför hudceller ofta delar sig, medan muskelceller och nervceller sällan delar sig?

Olika celltyper i kroppen delar sig olika ofta. I vävnader som utsätts för stort slitage delar sig cellerna ofta. Huden slits ju och behöver förnyas. Det yttersta döda hornlagret i överhuden (epidermis) slits ständigt av. De delande hudcellerna ger upphov till nya celler som fylls med proteinet keratin (hornämne) och fyller på det skyddande hornlagret underifrån så att det förblir lika tjockt som tidigare. Läs mer om huden på en annan sida. Cellerna på insidan av magsäck och tarmar delar sig också ofta, eftersom de skadas när maginnehåll och tarminnehåll passerar och därför behöver ersättas av nya celler.

De flesta nervcellstyper delar sig inte hos vuxna människor. En av flera möjliga funktioner med detta kan vara att nervceller lagrar minnen som skulle försvinna om nervcellen dog. I vissa delar av hjärnan finns dock celler som delar sig och ger upphov till nya nervceller.

Leverceller och njurceller delar sig bara om organen skadas så att det blir färre celler i organen. Man säger att de regenererar. Om en bit av levern måste tas bort så tillväxer den återstående delen genom att cellerna delar sig. På så sätt kan den ursprungliga levermassan återställas. Om en njure opereras bort, kan den andra tillväxa så att den normala mängden njurvävnad återställs. Läs om regeneration av kroppsdelar på en annan sida.

Skelettmuskelceller är jättestora celler med flera kärnor som har förlorat förmågan att dela sig. Om en bit av en muskel förstörs kan stamceller, satellitceller, dela sig och ge upphov till nya muskelceller. Vid styrketräning tillväxer musklerna med hjälp av satellitcellerna dels på grund av att de befintliga muskelcellerna ökar i storlek, dels på grund av att nya muskelceller bildas. Läs om muskler och träning på en annan sida. 2011, 2016.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Trollsmör (Fuligo septica) har många sett i skogen. Det gula "slemmet" ovan består av en enda jättestor cell, ett så kallat plasmodium, som kryper omkring som en gigantisk amöba i terränglådan, flera centimeter per dygn. Denna cell är större än vad som anges vara möjligt i svaret nedan. Hur kan det vara så? Jo, för det första innehåller plasmodiet många kärnor vilket underlättar transporterna inne i cellen. För det andra strömmar cytoplasman omkring inne i cellen. För det tredje är plasmodiet förgrenat med ojämn yta, vilket ger det en mycket större total cellyta, än om det varit jämnt och runt som en boll. Förgreningen gör också avstånden mellan ytan och plasmodiets inre korta. Allt detta underlättar transporterna mellan plasmodiet och omgivningen och inuti plasmodiet. Även andra faktorer kan tänkas bidraga.   Plasmodiet är ett utvecklingsstadium i livscykeln hos "slemsvamparna" (myxomyceterna). Dessa organismer har oklara släktskapsförhållanden, men räknas numera varken till svamparna eller djuren. Courtesy of Malcolm Storey from Encyclopedia of Life under this CC License.

Antag att en elefant är tusen gånger större än en mus. Är då elefantens celler tusen gånger större? Om cellerna är lika stora, är då elefanten tusen gånger mer "intelligent" än musen eller behöver elefanten tusen gånger fler hjärnceller för att styra tusen gånger fler muskelceller och andra celler?

Du tar upp intressanta frågor. Celler hos olika djur kan variera i storlek. Olika typer av celler är också olika stora. Men den allmänna principen är att cellstorleken hos alla djur håller sig inom vissa gränser. Den övre gränsen betingas förmodligen bland annat av transportproblem. Transporter inom cellen kan bli för långsamma om cellen är för stor. Transporten av syre och koldioxid mellan cellen och omgivningen och inne i cellen försvåras också om cellen är för stor. Den nedre gränsen betingas förmodligen av att cellen måste rymma alla de komponenter som är nödvändiga för att den ska fungera. Den måste till exempel ha en kärna som rymmer hela dess arvsmassa och så många mitokondrier att den kan producera tillräckligt mycket ATP. ATP är den energikälla som används vid de flesta energikrävande processer i cellen.

Elefanten är således större än musen på grund av den har fler celler, inte på grund av den har större celler. Elefanten har därför många fler nervceller i sin hjärna än musen. Den behöver ett större antal nervceller för att styra ett större antal muskelceller och för att ta emot information från ett större antal sinnesceller. Men ett större antal nervceller ger också en möjlighet att utveckla ett mer komplicerat beteende och, eventuellt, en "intelligens". "Intelligens" är en dåligt definierad term som bör undvikas. Men för att utveckla högre mentala förmågor behöver ett djur en stor hjärna med många nervceller. Så det är inte en tillfällighet att människan är ett förhållandevis stort djur. Små djur, som möss och insekter, har kanske för få nervceller i sin hjärna för att kunna utveckla högre mentala förmågor. Å andra sidan har avancerade mentala förmågor utvecklats hos kråkfåglar och papegojor. De är visserligen stora fåglar, men deras hjärnor är rätt små. Men dessa fåglar har också ovanligt små nervceller, något som möjliggör ett mera komplicerat kopplingsschema. Läs om dessa fåglars hjärnor på en annan sida.

Intelligensen beror förstås inte enbart på hjärnans storlek. Den beror även på hur pass komplext kopplingsschemat är mellan nervcellerna och på de enskilda nervcellernas funktion. Den beror också på vilka delar av hjärnan som är förstorade. Människan har en kraftigt förstorad storhjärnsbark. Denna bark innehåller stora områden som inte är direkt inblandade i styrning av muskler eller mottagande av sinnesintryck. Dessa områden bidrar till komplexa mentala funktioner, till exempel medvetandet. Allt detta förklarar hur människan kan vara mer mentalt avancerad än en elefant, som har en mycket större hjärna, och till och med än valar med mycket stora hjärnor. Läs mer om hjärnstorlekens betydelse på en annan sida. 2004, 2011, 2013.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Några stora fågelägg. Längst till vänster ses ägget av en utdöd elefantfågel (Aepyornis maximus) från Madagaskar. Elefantfåglarnas ägg innehöll de kanske största celler man känner till, läs vidare i svaret nedan. Efter elefantfågelägget följer, från vänster räknat, ett ägg av en av de största bland de utdöda moafåglarna (ordningen Dinornithiformes) från Nya Zeeland, av en afrikansk struts (Struthio camelus), av en knölsvan (Cygnus olor), av en sillgrissla (Uria aalge) och, som jämförelse, av ett tamhöns (Gallus gallus).     Elefantfåglarna värpte de största kända fågeläggen. Madagaskar koloniserades av människor för cirka 2 000 år sedan, Nya Zeeland för cirka 1 200 år sedan. Då var klockan slagen för elefantfåglarna och moafåglarna. From the Natural History Museum (London), courtesy of Emöke Dénes from Wikimedia Commons under this CC License.

Det sägs att strutsägget är världens största cell. Är det verkligen så? Om man strikt skulle svara hur stor strutsens äggcell är, hur stor är den då? Räknas gulan och vitan till äggcellen? Är de den cell som sen delar sig och blir fågelungen? Många frågor, mycket tacksam för svar.

Ett fågelägg består av en enda cell samt ett antal höljen. Höljena består inte av celler. Cellen utgörs av gulan minus det tunna innersta höljet. Cellen har ytterst, som alla andra celler, ett mycket tunt cellmembran. Cellen innehåller också en cellkärna. Den uppkommer genom tillväxt av en normalstor cell som kallas oocyt. Det tunna innersta höljet är det så kallade vitellinmembranet. Det är också tunt, men mycket tjockare än cellmembranet. Det är vitellinmembranet som håller ihop gulan och det är det vi känner när vi sticker hål på gulan i ett hönsägg. Cellmembranet är för tunt för att urskiljas. De övriga höljena är vitan, två skalmembraner och skalet. Läs mer om hönsäggets uppbyggnad på en annan sida.

Strutsäggets gula, exklusive dess vitellinmembran, brukar räknas som den största cell som finns idag. Den uppges vara cirka 8 cm i diameter. Bland de utdöda elefantfåglarna från Madagaskar förekom ännu större ägg som sannolikt hade ännu större gulor. Det finns bara skal kvar av dessa ägg, som kunde ha en volym på upp till sju liter. De gigantiska elefantfåglarna dog ut för inte så länge sedan, möjligen fanns de kvar så sent som på 1600-talet. En intressant spekulation är att det var dessa fåglar som gav upphov till den arabiska legenden om Fågel Rock.

Hajar och rockor har mycket gulerika ägg som kan vara väldigt stora. Äggkapslarna kan vara flera decimeter långa. Äggcellen hos någon av de större arterna kan mycket väl vara större än strutsens, men jag har inte hittat några säkra data.

Kärnan i ett fågelägg är belägen i den så kallade groddskivan, den lilla vita platta som man kan se på gulan. När ett befruktat fågelägg utvecklas så är det bara groddskivan som delas upp i celler vid de så kallade klyvningsdelningarna. Embryot och fosterhinnorna härstammar från dessa celler. Huvudparten av gulan innesluts av en fosterhinna som växer ut från groddskivans kant och till slut omsluter gulan helt, så att en gulesäck bildas. Gulan i gulesäcken fungerar endast som upplagsnäring åt det växande embryot.

En äggula (utan vitellinmembran) är alltså en cell, men en märklig sådan. Grundläggande processer som normalt kännetecknar celler äger bara rum i den lilla groddskivan och i de strukturer den ger upphov till. Exempel på sådana processer är DNA-syntes, proteinsyntes och celldelning. Huvudparten av gulan fungerar faktiskt som om den var en utanför celler belägen (extracellulär) struktur. Ändå börjar den sin bana inuti en cell.

Läs mer om cellers storlek i föregående svar. 2004, 2008, 2013.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Virus, så kallade T4-bakteriofager, i stark förstoring, mer om virus i svaret nedan. Hela bilden är i verkligheten inte mer än cirka 400 nm bred (d.v.s. 0,0004 mm)! Tre viruspartiklar syns i sin helhet. En T4-bakteriofag fungerar som en injektionsspruta. Basplattan fäster på ytan av en bakterie. I kroppen finns arvsmassa i form av DNA som injiceras genom den ihåliga svansen in i bakteriecellen. Därinne kan fagens gener ge upphov till proteiner som sätts ihop till nya fagpartiklar, tillsammans med kopior av fagens DNA. Sedan spricker bakteriecellen och dör, varvid de nya fagerna sprids. Fagens DNA kan också införlivas i den cirkelformade kromosom som utgör bakteriens arvsmassa. Bakteriecellen överlever då, men fagens DNA kan ibland aktiveras i dess avkomlingar. Färglagd elektronmikroskopisk bild. Modified image. Original courtesy and copyright of Nanoworld at the University of Queensland).

Lever ett virus - är det en levande varelse? Har viruset någon positiv inverkan på "offret"?

Virus är ingen levande varelse och klarar sig inte utanför en levande cell någon längre tid. Därför är benämningen smittämne bättre. Även om man i dagligt tal, i samband med vaccineringar, talar om avdödat virus till skillnad mot levande virus, så är det enbart förmågan att föröka sig eller snarare förmågan att styra en cell till produktion av nya viruspartiklar som avses. Virus delar emellertid vissa egenskaper med levande celler. De har en arvsmassa (ett genom) med gener. Arvsmassan består dock hos vissa virus av RNA. Hos andra består de av DNA, precis som hos levande organismer.

Virus har ibland positiv inverkan på den angripna cellen. Virus anses bland annat ha stor betydelse vid evolutionen genom att de flyttar genetiskt material mellan celler. Ibland överför virus en gen eller en del av en gen från en tidigare värdcell till den senast infekterade cellen. Härigenom kan den senare förvärva nya egenskaper, till exempel förmåga att bryta ned ett speciellt ämne. När ett virus angriper en cell blir denna i regel immun mot ytterligare angrepp av samma typ av virus, vilket kan vara av överlevnadsvärde för den angripna cellen.

Endogena retrovirus är RNA-virus vars genetiska kod byggts in i DNA i människans arvsmassa (genomet). De uppskattas utgöra 7-8 procent av vår arvsmassa! De härstammar från virusinfektioner som drabbat våra evolutionära förfäder, kanske för tusentals eller miljontals år sedan. En del av retrovirusgenerna är funktionslösa, andra kan bidraga till sjukdom och vissa kan behövas för vår överlevnad. Fantastiskt nog så åstadkommes fostrets immunskydd hos äkta däggdjur delvis genom proteiner som är genprodukter från endogena retrovirus. Moderns immunsystem uppfattar nämligen fostret som en främmande organism. Moderkakan bildar en immunologisk barriär som skyddar fostret. Flera retrovirusgener är nödvändiga för att åstadkomma detta skydd. Det är fascinerande att mekanismer, som sjukdomsalstrande virus en gång använt för att skydda sig mot vårt immunsystem, nu användes föra att skydda fostret mot mammans immunsystem. 1998, 2013.

Claes Wohlfart, Anders Lundquist

Till början på sidan

Elektronmikroskopisk bild av ett influensavirus, läs om hur virus kan ha uppkommit i svaret nedan. Viruspartikeln ovan är cirka 100-200 nm i diameter (0,0001 till 0,0002 mm). Inne i viruset finns flera kapsider. Varje kapsid innehåller en del av virusets arvsmassa i form av en RNA-molekyl bunden till proteiner. Kapsiderna är ofta spiralformade, som på bilden. Runt kapsiderna finns matrix. När viruset knoppas av från en värdcell i en influensasjuk person, tar det med sig en del av cellens cellmembran. Detta membran bildar virusets hölje och består av fosfolipider (en typ av fettämnen). Oftast finns det ett skikt av matrixproteiner innanför fosfolipidmembranet. Taggarna som sticker ut från fosfolipidmembranet består av två typer av glukoproteiner (proteiner med inbundna kolhydrater). Hemagglutininet (H) är nödvändigt för att viruset ska kunna invadera en värdcell och smitta en person med influensa. Neuraminidaset (N) är nödvändigt för att viruset ska kunna knoppas av från värdcellen för att spridas till en ny person. Eftersom båda proteinerna sitter på virusets yta, angriper den sjukes immunförsvar framför allt dem. Det finns flera olika typer av hemagglutininer (H1, H2 o.s.v.) och neuraminidaser (N1, N2 o.s.v.). En influensas smittsamhet och svårighetsgrad avgörs framför allt av de typer av H och N som viruset uppvisar. Olika virusstammar indelas därför efter dessa typer. Spanska sjukan (1918-1920) orsakades således av H1N1, asiaten (1957-1958) av H2N2 och Hongkonginfluensan (1968-1970) av H3N2. Fågelinfluensan orsakas av H5N1 och den nya influensan ("svininfluensan") av H1N1 (dock ej samma stam som orsakade spanska sjukan). Modified image. Original courtesy of E L Palmer, M L Martin, C Goldsmith and the Centers for Disease Control and Prevention, in the public domain.

Känner ni till några teorier om hur virus uppstod?

Det finns flera hypoteser om virus ursprung. Men beläggen för de olika hypoteserna är svaga och hypoteserna utesluter inte varandra. Olika virus kan ha uppkommit på olika sätt.

Enligt en åsikt skulle virus vara "rymlingar" från arvsmassan hos organismer. Hos många organismer finns så kallade transposoner. De är DNA-bitar som kan förflytta sig mellan olika delar av arvsmassan, till exempel från en kromosom till annan. Hos bakterier finns så kallade plasmider, små ringar av DNA som är skilda från bakteriens enda ringformade kromosom. Transposoner och plasmider kan tänkas ha gett upphov till virus. Enligt denna hypotes kan virus ständigt ha uppkommit under evolutionens gång. En svaghet med hypotesen är att den inte förklarar hur de gener som kodar för proteinerna i viruspartiklarnas höljen har uppkommit.

Det kan också vara så att virus, liksom mitokondrier och kloroplaster, härstammar från bakterier eller arkéer, som levt inne i eukaryota, kärnförsedda celler. Det finns idag sjukdomsalstrande bakterier som bara kan leva som parasiter inne i eller på ytan av eukaryota celler. Exempel är rickettsierna och mykoplasmorna. Dessa bakterier är mycket små. Eftersom de är parasiter kan de utnyttja många ämnen som bildas av värden. De har därför förlorat många gener som de inte behöver. De minsta kända genomen (arvsmassorna) bland alla levande organismer återfinns hos rickettsier och mykoplasmor. De förefaller inte orimligt att liknande bakterier, som levt inne i andra celler, skulle ha förlorat ännu fler gener och utvecklas till virus. Texten fortsätter under bilden.

Elektronmikroskopisk bild av ett mimivirus. Skalstrecket motsvarar 200 nm (0,0002 mm). Detta virus är ett av de största av alla kända virus, lika stort som många bakterieceller. När det först isolerades, trodde man att det var en bakterie. Det innehåller fler gener i sin arvsmassa än vissa bakterier. Courtesy of E Ghigo, J Kartenbeck, P Lien, L Pelkmans, C Capo et al. from "Ameobal pathogen mimivirus infects macrophages through phagocytosis", PLoS Pathog 4(6): e1000087, 2008, under this CC License.

Intressant nog har man isolerat flera jättestora virus, vars genom är lika stora eller större än de minsta bakteriegenomen, i något fall till och med större än genomen hos många frilevande bakterier och parasitiska eukaryoter. Dessa virus är DNA-virus och inkluderar mimivirus, megavirus och pandoravirus, som alla infekterar amöbor. Deras genom innehåller vissa gener som man tidigare bara hittat hos levande celler. Dessa gener behövs vid proteinsyntesen. Men jättevirusen kan inte producera proteiner på egen hand. De förökar sig inte heller genom tudelning, som levande celler gör. I stället förökar de sig, precis som andra virus, inne i celler där de utnyttjar värdcellens proteinsyntesmaskineri. De är således virus, men mycket tyder på att de härstammar från parasitiska prokaryoter.

Enligt en annan hypotes kan många virus vara ursprungliga kvarlevor från mycket tidiga stadier i livets utveckling. Föregångarna till dessa virus uppkom kanske innan de första eukaryota cellerna uppträdde för cirka 2 miljarder år sedan eller under den avlägsna tid då de första prokaryota cellerna bildades för cirka 4 miljarder år sedan. Sådana virus skulle kunna betraktas som en slags förstadier till celler. Detta skulle kunna gälla både DNA-virus och RNA-virus, ty man anser att RNA utgjorde arvsmassan i de första förstadierna till celler. Nutida virus har antingen DNA eller RNA som arvsmassa.

Bassekvenserna i de ovan nämnda jättevirusens genom skiljer sig radikalt från alla andra kända genom. En del menar till och med att dessa virus tillhör en egen fjärde huvudgren på livets träd, jämsides med Archea, Bacteria och Eukarya och att denna domän leder sitt ursprung från den tidperiod då de första cellerna uppkom. Det förefaller dock vara för tidigt att dra en sådan slutsats. 2002, 2013.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Min mamma säger att man kan ta något som heter DNA från morot och sätta in det i en kossa och så blir mjölken gul. Jag tycker att det är lite läskigt, för jag vill inte äta DNA. Det är en fråga som jag inte förstår exakt.

Du ska inte alls vara rädd för att äta DNA. DNA finns i allt som lever, bland annat människor, andra djur, växter och bakterier. DNA är ett kemiskt ämne, en trådformad molekyl. DNA finns i alla de små celler som tillsammans bildar en ett djur eller en växt. Tillsammans med andra ämnen i cellerna, fungerar DNA som ett dataprogram som styr cellernas verksamhet. DNA bildar arvsmassans gener, som överförs från föräldrarna till barnen. Utan DNA kan inget leva.

Allt du äter innehåller DNA. Vi har till och med i vår tarm så kallade enzymer, som bryter ner DNA till mindre bitar. Bitarna använder vi till att tillverka nytt DNA. Då slipper vi tillverka alla DNA-bitar själva. Nytt DNA behövs bland annat då barn växer. Barn växer genom att bilda nya celler med DNA.

Man kan sätta in små DNA-bitar i djurs och växters DNA för att ge dem nya nyttiga egenskaper. I framtiden kommer man troligen kunna bota många sjuka människor på detta sätt. Men man måste vara utomordentligt försiktig så att man undviker skador eller sjukdom orsakade av att DNA-bitarna har tillförts. Mjölk från kor, som tillförts främmande DNA, säljs inte i Sverige.

Människan har faktiskt under hela sin evolutionära utveckling under miljontals år på naturlig väg tagit upp främmande DNA i sin arvsmassa från virus och till och med från bakterier. Läs om hur gener från ett virus gör att fostret kan stanna kvar längre tid i mammans livmoder ovan på denna sida.

Man kan läsa mer om detta ämne på genteknik.nu, Livsmedelsverket och Gentekniknämnden. Gentekniknämnden ska genom rådgivande verksamhet främja en etiskt försvarbar och säker användning av gentekniken så att människors och djurs hälsa och miljön skyddas. 2016.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Världens största kända bakterie Thiomargarita namibiensis ("Namibias svavelpärla"). Den lever nere i havsbottnar utanför Namibia. På bilden syns tre celler som bildar en kedja. Varje cell har en diameter av upp till cirka 0,75 mm och är således synlig för blotta ögat som en liten gulskimrande pärla. De otaliga små gula kulorna i cellen består av rent svavel (S). Ljusmikroskopisk bild. Courtesy and copyright Oceanus (Woods Hole Oceanographic Institution) and Ferran Garcia-Pichel (Arizona State University).

Jag har en fråga som du kanske kan besvara. Vilket är den största bakterie man känner till?

Arten Thiomargarita namibiensis är den största bakterie man än så länge känner till. Den är synlig för blotta ögat. Men den består till mer än 95 procent av en membranblåsa (vakuol) med nitratrikt vatten. Den levande cytoplasman utgör bara ett tunt lager nära cellens yta. Därmed undviker bakterien de transportproblem som hade uppstått mellan omgivningen och bakteriens inre delar, om hela bakterien bestod av cytoplasma. Avstånden måste vara så korta att transporten kan ske med diffusion. Till skillnad från nästan alla andra bakterier har Thiomargarita flera bakteriekromosomer, inte bara en. De är belägna i det perifera cytoplasmaskiktet. Därmed behöver nysyntetiserade proteiner inte diffundera så långt.

Djur och de flesta bakterier skaffar sig energi till sin ämnesomsättning genom att oxidera organiska föreningar, t.ex. kolhydrater och fett, med hjälp av syre. Thiomargarita däremot lever nere i syrefattiga havsbottensediment. Den skaffar sig energi till sin ämnesomsättning genom att oxidera det för oss människor giftiga svavelväte som produceras av andra bakterier i havsbottnen. Svavelvätet omvandlas till svavel som lagras i form av små kulor i cytoplasman, se bilden ovan. Det oxideras med hjälp av nitratjoner. Om sedimentet inte rörs om och blandas med nytt nitratrikt havsvatten, förbrukas nitratet i bottensedimentet. Då kan bakterien använda membranblåsans förråd av nitrat. Om syre finns tillgängligt kan den också oxidera svavelväte med hjälp av syre. 2004, 2013.

Anders Lundquist

Till början på sidan

Till "Svar på frågor"

Zoofysiolog, skribent och webbansvarig: Anders Lundquist, senior universitetslektor emeritus

Adress: Biologiska institutionen, Lunds universitet, Biologihus B, Sölvegatan 35, 223 62 Lund

E-post: Senast uppdaterad: Se årtal efter varje svar. Webbplatsen använder kakor. Surfar du vidare, godkänner du detta. Läs mer här.

Detta verk är licensierat under en Creative Commons Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar 2.5 Sverige Licens.