The tiny creature that secretly powers the planet | Penny Chisholm

Översättare: Maria Warnefors Granskare: Lisbeth Pekkari

I'd like to introduce you to a tiny microorganism

Jag vill att ni ska få lära känna en liten mikroorganism

that you've probably never heard of:

som ni nog aldrig har hört talas om.

its name is Prochlorococcus,

Den heter Prochlorococcus,

and it's really an amazing little being.

och den är en fantastisk liten varelse.

For one thing, its ancestors

Till exempel förändrade dess förfäder jorden

changed the earth in ways that made it possible for us to evolve,

på sätt som gjorde vår egen evolution möjlig,

and hidden in its genetic code

och gömt i dess genetiska kod

is a blueprint

finns en ritning

that may inspire ways to reduce our dependency on fossil fuel.

som kanske kan leda till nya sätt att minska vårt beroende av fossila bränslen.

But the most amazing thing

Men det mest anmärkningsvärda

is that there are three billion billion billion

är att det finns tre miljarder miljarder miljarder

of these tiny cells on the planet,

av de här små cellerna på planeten,

and we didn't know they existed until 35 years ago.

och att vi inte visste att de fanns förrän för 35 år sedan.

So to tell you their story,

För att berätta deras historia

I need to first take you way back,

måste jag först ta med er tillbaka

four billion years ago, when the earth might have looked something like this.

fyra miljarder år, till en tid då jorden kanske såg ut ungefär så här.

There was no life on the planet,

Det fanns inget liv på planeten,

there was no oxygen in the atmosphere.

det fanns inget syre i atmosfären.

So what happened to change that planet into the one we enjoy today,

Så vad hände som gjorde att planeten förändrades och blev sådan den är idag,

teeming with life,

ett myller av liv,

teeming with plants and animals?

ett myller av växter och djur?

Well, in a word, photosynthesis.

Jo, med ett ord: fotosyntes.

About two and a half billion years ago,

För ungefär två och en halv miljard år sedan

some of these ancient ancestors of Prochlorococcus evolved

utvecklade några av Prochlorococcus' urgamla förfäder

so that they could use solar energy

förmågan att använda solenergi

and absorb it

och absorbera den

and split water into its component parts of oxygen and hydrogen.

och dela upp vatten i sina beståndsdelar syre och väte.

And they used the chemical energy produced

Och de använde den kemiska energi som producerades

to draw CO2, carbon dioxide, out of the atmosphere

till att ta koldioxid från atmosfären

and use it to build sugars and proteins and amino acids,

och använda den för att bygga sockerarter och proteiner och aminosyror,

all the things that life is made of.

allt det som livet är uppbyggt av.

And as they evolved and grew more and more

Och medan de evolverade och växte

over millions and millions of years,

under många miljoner år

that oxygen accumulated in the atmosphere.

blev atmosfären allt rikare på syre.

Until about 500 million years ago,

Tills för ungefär 500 miljoner år sedan

there was enough in the atmosphere that larger organisms could evolve.

då atmosfären hade blivit så syrerik att större organismer kunde evolvera.

There was an explosion of life-forms,

Antalet livsformer exploderade

and, ultimately, we appeared on the scene.

och i slutändan dök vi själva upp.

While that was going on,

Medan allt det där hände

some of those ancient photosynthesizers died

dog en del av de urgamla fotosyntetiserande cellerna.

and were compressed and buried,

De pressades samman och begravdes

and became fossil fuel

och blev till fossila bränslen,

with sunlight buried in their carbon bonds.

med solsken inbakat i kolbindningarna.

They're basically buried sunlight in the form of coal and oil.

De är i princip begravt solsken i form av kol och olja.

Today's photosynthesizers,

Dagens fotosyntetiserande organismer

their engines are descended from those ancient microbes,

har motorer som ärvts ned från de där urgamla mikroberna,

and they feed basically all of life on earth.

och de förser i princip allt liv med näring.

Your heart is beating using the solar energy

Ditt hjärta slår med hjälp av solenergi

that some plant processed for you,

som någon växt har bearbetat åt dig,

and the stuff your body is made out of

och materialet som din kropp består av

is made out of CO2

är gjort av koldioxid

that some plant processed for you.

som någon växt har bearbetat åt dig.

Basically, we're all made out of sunlight and carbon dioxide.

Man kan säga att vi alla består av solljus och koldioxid.

Fundamentally, we're just hot air.

Vi är egentligen bara hetluft.

(Laughter)

(Skratt)

So as terrestrial beings,

Eftersom vi är landlevande varelser

we're very familiar with the plants on land:

känner vi till alla växter på land:

the trees, the grasses, the pastures, the crops.

skogarna, ängarna, åkrarna.

But the oceans are filled with billions of tons of animals.

Men i haven finns miljarder ton djur.

Do you ever wonder what's feeding them?

Har du någon gång undrat vad de lever av?

Well there's an invisible pasture

Jo, det finns en osynlig äng

of microscopic photosynthesizers called phytoplankton

av mikroskopiska, fotosyntetiserande organismer som kallas växtplankton.

that fill the upper 200 meters of the ocean,

De fyller upp de översta 200 metrarna i havet

and they feed the entire open ocean ecosystem.

och blir mat till hela det öppna havets ekosystem.

Some of the animals live among them and eat them,

Några av djuren lever bland dem och äter dem,

and others swim up to feed on them at night,

och andra simmar upp för att äta av dem på nätterna,

while others sit in the deep and wait for them to die and settle down

medan åter andra håller till i djupen och väntar på att de ska dö och singla ned

and then they chow down on them.

så att de kan tugga i sig dem.

So these tiny phytoplankton,

Dessa pyttesmå växtplankton

collectively, weigh less than one percent of all the plants on land,

väger sammanlagt mindre än en procent av alla växter på land

but annually they photosynthesize as much as all of the plants on land,

men står för lika mycket fotosyntes per år som alla landlevande växter tillsammans,

including the Amazon rainforest

inklusive regnskogen i Amazonas

that we consider the lungs of the planet.

som vi tänker på som planetens lungor.

Every year, they fix 50 billion tons of carbon

Varje år fixerar de 50 miljarder ton kol

in the form of carbon dioxide into their bodies

i form av koldioxid som blir en del av deras kroppar,

that feeds the ocean ecosystem.

vilka i sin tur ger näring till havets ekosystem.

How does this tiny amount of biomass

Hur kan denna lilla mängd biomassa

produce as much as all the plants on land?

producera lika mycket som växterna på land?

Well, they don't have trunks and stems

Tja, de har inte stammar och stjälkar

and flowers and fruits and all that to maintain.

och blommor och frukter och annat de måste ta hand om.

All they have to do is grow and divide and grow and divide.

Allt de behöver göra är att växa och dela sig och växa och dela sig.

They're really lean little photosynthesis machines.

De är riktigt effektiva små fotosyntesmaskiner.

They really crank.

De jobbar stenhårt.

So there are thousands of different species of phytoplankton,

Det finns tusentals olika arter av växtplankton

come in all different shapes and sizes,

i alla möjliga former och storlekar.

all roughly less than the width of a human hair.

Alla är de knappt så breda som ett mänskligt hårstrå.

Here, I'm showing you some of the more beautiful ones,

Här visar jag några av de vackrare arterna,

the textbook versions.

dem man ser i böcker.

I call them the charismatic species of phytoplankton.

Jag kallar dem karismatiska växtplankton.

And here is Prochlorococcus.

Och här är Prochlorococcus.

I know,

Jag vet,

it just looks like a bunch of schmutz on a microscope slide.

det ser mest ut som smuts på objektglaset.

(Laughter)

(Skratt)

But they're in there,

Men de är där

and I'm going to reveal them to you in a minute.

och jag ska visa dem om bara en minut.

But first I want to tell you how they were discovered.

Men först vill jag berätta om hur de upptäcktes.

About 38 years ago,

För 38 år sedan

we were playing around with a technology in my lab called flow cytometry

provade vi i mitt labb en teknik som kallas flödescytometri.

that was developed for biomedical research for studying cells like cancer cells,

Den används i biomedicinsk forskning för att bland annat studera cancerceller,

but it turns out we were using it for this off-label purpose

men det visade sig att vi kunde använda den för ett inofficiellt syfte,

which was to study phytoplankton, and it was beautifully suited to do that.

nämligen att studera växtplankton. Och den lämpade sig riktigt väl för det.

And here's how it works:

Så här fungerar det:

so you inject a sample in this tiny little capillary tube,

man injicerar ett prov i ett mycket litet kapillärrör

and the cells go single file by a laser,

så att cellerna, en i taget, passerar en laser.

and as they do, they scatter light according to their size

Medan de gör det sprider de ljuset i förhållande till sin storlek,

and they emit light according to whatever pigments they might have,

och så avger de ljus beroende på vilka pigment de har,

whether they're natural or whether you stain them.

antingen naturliga eller några man färgat dem med.

And the chlorophyl of phytoplankton,

Växtplanktonens klorofyll,

which is green,

som är grönt,

emits red light when you shine blue light on it.

avger rött ljus när man lyser blått ljus på det.

And so we used this instrument for several years

Vi använde det här instrumentet under flera år

to study our phytoplankton cultures,

för att studera våra planktonodlingar.

species like those charismatic ones that I showed you,

Vi undersökte sådana där karismatiska planktonarter som jag visade förut

just studying their basic cell biology.

för att förstå deras grundläggande cellbiologi.

But all that time, we thought, well wouldn't it be really cool

Men hela tiden tänkte vi att det skulle vara verkligt intressant

if we could take an instrument like this out on a ship

om vi kunde ta med ett sådant instrument på en båt

and just squirt seawater through it

och bara pumpa igenom havsvatten

and see what all those diversity of phytoplankton would look like.

och titta på mångfalden av växtplankton.

So I managed to get my hands

Så jag lyckades få tag på

on what we call a big rig in flow cytometry,

vad vi kallar en "big rig" inom flödescytometrin,

a large, powerful laser

en stor, kraftfull laser

with a money-back guarantee from the company

med en garanti från företaget

that if it didn't work on a ship, they would take it back.

att vi fick lämna tillbaka den om den inte fungerade på båten.

And so a young scientist that I was working with at the time,

En ung forskare som jag arbetade med då,

Rob Olson, was able to take this thing apart,

Rob Olson, lyckades ta isär apparaten,

put it on a ship, put it back together and take it off to sea.

ta med den ombord, sätta ihop den och resa ut med den på havet.

And it worked like a charm.

Och den fungerade perfekt.

We didn't think it would, because we thought the ship's vibrations

Vi trodde inte att den skulle göra det, eftersom båtens vibrationer

would get in the way of the focusing of the laser,

kanske skulle göra det svårt att fokusera lasern,

but it really worked like a charm.

men den fungerade verkligen perfekt.

And so we mapped the phytoplankton distributions across the ocean.

Så vi kartlade utbredningen av växtplankton i havet.

For the first time, you could look at them one cell at a time in real time

För första gången kunde vi titta på dem en cell i taget i realtid

and see what was going on -- that was very exciting.

och se hur allt såg ut – det var otroligt spännande.

But one day, Rob noticed some faint signals

Men en dag lade Rob märke till några svaga signaler

coming out of the instrument

som kom från instrumentet

that we dismissed as electronic noise

och som vi avfärdade som elektriskt brus

for probably a year

i ett år eller så

before we realized that it wasn't really behaving like noise.

innan vi insåg att de inte riktigt uppförde sig som brus.

It had some regular patterns to it.

Det fanns några återkommande mönster.

To make a long story short,

För att göra en lång historia kort

it was tiny, tiny little cells,

hittade vi några otroligt små celler.

less than one-one hundredth the width of a human hair

De var mindre än en hundradel av bredden på ett mänskligt hårstrå

that contain chlorophyl.

och de innehöll klorofyll.

That was Prochlorococcus.

De var Prochlorococcus.

So remember this slide that I showed you?

Kommer ni ihåg bilden jag visade?

If you shine blue light on that same sample,

Om man lyser med blått ljus på samma prov

this is what you see:

får man se det här:

two tiny little red light-emitting cells.

två pyttesmå celler som avger rött ljus.

Those are Prochlorococcus.

De är Prochlorococcus.

They are the smallest and most abundant photosynthetic cell on the planet.

De är de minsta och vanligaste fotosyntetiserande cellerna på jorden.

At first, we didn't know what they were,

Först visste vi inte vad de var för några

so we called the "little greens."

så vi kallade dem de "små gröna".

It was a very affectionate name for them.

Det var ett smeknamn på dem.

Ultimately, we knew enough about them to give them the name Prochlorococcus,

Till slut visste vi tillräckligt om dem för att kalla dem Prochlorococcus,

which means "primitive green berry."

som betyder "primitivt grönt bär".

And it was about that time

Och det var ungefär då

that I became so smitten by these little cells

som jag blev så betagen av de här små cellerna

that I redirected my entire lab to study them and nothing else,

att jag lade om kursen för hela mitt labb så att vi studerade dem och inget annat,

and my loyalty to them has really paid off.

och min trofasthet har verkligen gett utdelning.

They've given me a tremendous amount, including bringing me here.

De har gett mig otroligt mycket, bland annat tog de mig hit.

(Applause)

(Applåder)

So over the years, we and others, many others,

Under många år har vi och många andra

have studied Prochlorococcus across the oceans

studerat Prochlorococcus i de olika haven.

and found that they're very abundant over wide, wide ranges

Vi har funnit att de är mycket talrika i stora, stora områden

in the open ocean ecosystem.

i det öppna havets ekosystem.

They're particularly abundant in what are called the open ocean gyres.

De är särskilt vanliga i de stora roterande havsströmmarna.

These are sometimes referred to as the deserts of the oceans,

Dessa sägs ibland vara havens öknar

but they're not deserts at all.

men de är inte alls några öknar.

Their deep blue water is teeming

I deras mörkblå vatten kryllar det

with a hundred million Prochlorococcus cells per liter.

av hundra miljoner Prochlorococcus-celler per liter.

If you crowd them together like we do in our cultures,

Om man koncentrerar dem, som vi gör när vi odlar dem,

you can see their beautiful green chlorophyl.

kan man se deras vackra, gröna klorofyll.

One of those test tubes has a billion Prochlorococcus in it,

Ett av de här provrören innehåller en miljard Prochlorococcus

and as I told you earlier,

och som jag sade tidigare

there are three billion billion billion of them on the planet.

finns tre miljarder miljarder miljarder av dem på vår planet.

That's three octillion,

Det är tre kvadriljarder

if you care to convert.

om någon vill ha det omräknat.

(Laughter)

(Skratt)

And collectively, they weigh more than the human population

Och tillsammans väger de mer än alla människor tillsammans,

and they photosynthesize as much as all of the crops on land.

och de fotosyntetiserar lika mycket som alla odlade grödor på land.

They're incredibly important in the global ocean.

De är otroligt viktiga i världshaven.

So over the years, as we were studying them

Under åren som vi studerade dem

and found how abundant they were,

och kom fram till hur vanliga de var,

we thought, hmm, this is really strange.

så tyckte vi att det var konstigt.

How can a single species be so abundant across so many different habitats?

Hur kan en enda art vara så vanlig i så många olika livsmiljöer?

And as we isolated more into culture,

Och när vi isolerade och odlade fler av dem

we learned that they are different ecotypes.

insåg vi att det fanns olika ekotyper.

There are some that are adapted to the high-light intensities

Det finns några som är anpassade till ljusrika förhållanden

in the surface water,

i ytvattnet

and there are some that are adapted to the low light in the deep ocean.

och några som är anpassade till ljusfattiga förhållanden i djuphavet.

In fact, those cells that live in the bottom of the sunlit zone

Faktiskt är cellerna som lever längst ner i zonen som nås av solljus

are the most efficient photosynthesizers of any known cell.

de mest effektiva fotosyntetiserarna bland alla celler vi känner till.

And then we learned that there are some strains

Och sedan upptäckte vi att det finns några stammar

that grow optimally along the equator,

som växer bäst längs ekvatorn

where there are higher temperatures,

där temperaturen är högre

and some that do better at the cooler temperatures

och några som trivs bättre i lägre temperatur

as you go north and south.

längre norrut och söderut.

So as we studied these more and more and kept finding more and more diversity,

Så ju mer vi studerade dem, desto mer mångfald hittade vi.

we thought, oh my God, how diverse are these things?

Vi tänkte, herregud, hur många sorter finns det egentligen?

And about that time, it became possible to sequence their genomes

Och ungefär då blev det möjligt att sekvensera deras genom

and really look under the hood and look at their genetic makeup.

och lyfta på motorhuven för att se på deras genuppsättning.

And we've been able to sequence the genomes of cultures that we have,

Och vi har sekvenserat genomen av flera kulturer vi har.

but also recently, using flow cytometry,

Nyligen har vi också börjat använda flödescytometri

we can isolate individual cells from the wild

för att isolera enskilda celler från naturen

and sequence their individual genomes,

och sekvensera deras enskilda genom

and now we've sequenced hundreds of Prochlorococcus.

så att vi nu har sekvenserat hundratals Prochlorococcus.

And although each cell has roughly 2,000 genes --

Och även om varje cell har ungefär 2000 gener,

that's one tenth the size of the human genome --

vilket motsvarar en tiondel av människans genom,

as you sequence more and more,

så ser vi när vi sekvenserar allt fler

you find that they only have a thousand of those in common

att cellerna bara har tusen av generna gemensamt.

and the other thousand for each individual strain

För varje enskild stam har de andra tusen generna

is drawn from an enormous gene pool,

tagits från en enorm genpool

and it reflects the particular environment that the cell might have thrived in,

som speglar den specifika miljö som cellen levde i,

not just high or low light or high or low temperature,

inte bara ljusmängden eller temperaturen

but whether there are nutrients that limit them

utan om de begränsas av tillgången på särskilda näringsämnen,

like nitrogen, phosphorus or iron.

som kväve, fosfor eller järn.

It reflects the habitat that they come from.

Det speglar miljön som de kommer från.

Think of it this way.

Tänk på det så här.

If each cell is a smartphone

Varje cell är som en smart telefon

and the apps are the genes,

och apparna är generna.

when you get your smartphone, it comes with these built-in apps.

När du får din telefon har den förinstallerade appar.

Those are the ones that you can't delete if you're an iPhone person.

Det är dem som du inte kan ta bort om du har en iPhone.

You press on them and they don't jiggle and they don't have x's.

Du trycker på dem men de skakar inte och de har inga kryss.

Even if you don't want them, you can't get rid of them.

Även om du inte vill ha dem kan du inte ta bort dem.

(Laughter)

(Skratt)

Those are like the core genes of Prochlorococcus.

De apparna är som nyckelgenerna hos Prochlorococcus.

They're the essence of the phone.

De är telefonens grundbultar.

But you have a huge pool of apps to draw upon

Men du har en uppsjö av appar att välja bland

to make your phone custom-designed for your particular lifestyle and habitat.

för att anpassa din telefon till din livsstil och livsmiljö.

If you travel a lot, you'll have a lot of travel apps,

Om du reser mycket har du många reseappar.

if you're into financial things, you might have a lot of financial apps,

Om du gillar finansmarknaden har du kanske många finansappar.

or if you're like me,

Och om du är som jag

you probably have a lot of weather apps,

har du förmodligen många väderappar

hoping one of them will tell you what you want to hear.

och hoppas att en av dem säger det du vill höra.

(Laughter)

(Skratt)

And I've learned the last couple days in Vancouver

De senaste dagarna har jag insett att i Vancouver

that you don't need a weather app -- you just need an umbrella.

behöver man inte någon väderapp – bara ett paraply.

So --

Så –

(Laughter)

(Skratt)

(Applause)

(Applåder)

So just as your smartphone tells us something about how you live your life,

På samma sätt som telefonen kan berätta något om ditt liv

your lifestyle,

och din livsstil

reading the genome of a Prochlorococcus cell

så kan vi läsa genomet från en Prochlorococcus-cell

tells us what the pressures are in its environment.

för att få veta vilka hinder den stöter på i sin miljö.

It's like reading its diary,

Det är som att läsa dess dagbok

not only telling us how it got through its day or its week,

där det inte bara står vad cellen upplevde under en dag eller vecka

but even its evolutionary history.

utan hela dess evolutionshistoria.

As we studied -- I said we've sequenced hundreds of these cells,

Vi har sekvenserat hundratals av de här cellerna

and we can now project

och nu kan vi räkna ut

what is the total genetic size --

den totala genetiska storleken –

gene pool --

genpoolen –

of the Prochlorococcus federation, as we call it.

av vad vi kallar Prochlorococcus-"federationen".

It's like a superorganism.

Den är som en superorganism.

And it turns out that projections are

Och det uppskattas att

that the collective has 80,000 genes.

det kollektivt finns 80 000 gener.

That's four times the size of the human genome.

Det är fyra gånger så många som i det mänskliga genomet.

And it's that diversity of gene pools

Och mångfalden av genpooler

that makes it possible for them

gör det möjligt för dem

to dominate these large regions of the oceans

att vara så dominerande i stora delar av haven

and maintain their stability

och att förbli stabila

year in and year out.

år ut och år in.

So when I daydream about Prochlorococcus,

När jag dagdrömmer om Prochlorococcus

which I probably do more than is healthy --

vilket jag nog gör oftare än vad som är sunt –

(Laughter)

(Skratt)

I imagine them floating out there,

så tänker jag att de flyter runt

doing their job,

och gör sitt jobb,

maintaining the planet,

håller planeten igång

feeding the animals.

och ger mat till djuren.

But also I inevitably end up

Men oundvikligen börjar jag också

thinking about what a masterpiece they are,

tänka på vilka mästerverk de är

finely tuned by millions of years of evolution.

och hur de har finjusterats under miljontals år av evolution.

With 2,000 genes,

Med 2000 gener

they can do what all of our human ingenuity

kan de göra det som människans samlade påhittighet

has not figured out how to do yet.

inte har hittat en lösning på ännu.

They can take solar energy, CO2

De kan ta solenergi och koldioxid

and turn it into chemical energy in the form of organic carbon,

och omvandla det till kemisk energi i form av organiskt kol,

locking that sunlight in those carbon bonds.

och sluta in solljuset i kolbindningarna.

If we could figure out exactly how they do this,

Om vi kunde ta reda på exakt hur de gör

it could inspire designs

skulle det kunna inspirera lösningar

that could reduce our dependency on fossil fuels,

som kunde minska vårt beroende av fossila bränslen

which brings my story full circle.

och då är vi tillbaka där vi började.

The fossil fuels that are buried that we're burning

De fossila bränslena som vi tar upp ur jorden och förbränner

took millions of years for the earth to bury those,

uppstod under miljontals år,

including those ancestors of Prochlorococcus,

bland annat tack vare förfäderna till Prochlorococcus,

and we're burning that now in the blink of an eye

och nu förbränner vi dem på vad som är ett ögonblick

on geological timescales.

ur ett geologiskt perspektiv.

Carbon dioxide is increasing in the atmosphere.

Halten av koldioxid i atmosfären ökar.

It's a greenhouse gas.

Det är en växthusgas.

The oceans are starting to warm.

Haven börjar värmas upp.

So the question is, what is that going to do

Så frågan är hur det kommer att påverka

for my Prochlorococcus?

mina Prochlorococcus.

And I'm sure you're expecting me to say that my beloved microbes are doomed,

Ni förväntar er säkert att jag ska säga att det är ute med mina älskade mikrober

but in fact they're not.

men det är det faktiskt inte.

Projections are that their populations will expand as the ocean warms

Prognoser visar att deras populationer ökar när haven blir varmare

to 30 percent larger by the year 2100.

och att de år 2100 kommer att vara 30 procent större.

Does that make me happy?

Gör det mig glad?

Well, it makes me happy for Prochlorococcus of course --

Nja, jag blir så klart glad för Prochlorococcus skull –

(Laughter)

(Skratt)

but not for the planet.

men inte för planetens.

There are winners and losers

Det finns vinnare och förlorare

in this global experiment that we've undertaken,

i det globala experiment som vi är i färd med,

and it's projected that among the losers

och enligt prognoserna hittar vi bland förlorarna

will be some of those larger phytoplankton,

några av de större växtplanktonen,

those charismatic ones

de där karismatiska arterna

which are expected to be reduced in numbers,

som väntas bli allt bli färre,

and they're the ones that feed the zooplankton that feed the fish

och de äts av djurplankton som sedan äts av fiskar

that we like to harvest.

som vi själva gärna fångar.

So Prochlorococcus has been my muse for the past 35 years,

Prochlorococcus har varit min musa de senaste 35 åren,

but there are legions of other microbes out there

men det finns otaliga mikrober där ute

maintaining our planet for us.

som tar hand om planeten åt oss.

They're out there

De finns där ute

ready and waiting for us to find them so they can tell their stories, too.

och bara väntar på att bli upptäckta och få berätta sina historier.

Thank you.

Tack.

(Applause)

(Applåder)