Det bästa med jobbet, säger Bridget Wade, är studenterna: en labbgrupp med master- och doktorandforskare, många av dem från andra länder, som arbetar med klimatförändringar, evolution och med att reparera den geologiska tidsskalan. Den andra halvan är mikroskopet. Varje dag är olik den förra, och de flesta av dem lutar hon sig över okularet och betraktar märkliga fossila plankton från miljontals år tillbaka. Hon hade inte planerat något av det. Hon sökte till universitetet för att läsa engelsk litteratur men kom inte in på betygen, vilket hon i dag räknar som vändpunkten i sitt liv. Samtidigt påpekar hon att hon fortfarande ägnar största delen av sin tid åt att läsa och skriva, så kanske ligger de två världarna inte så långt ifrån varandra.
Det som ligger under linsen är planktoniska foraminiferer, encelliga marina protister ungefär stora som ett sandkorn. Skalen består av kalciumkarbonat, och när djuren dör sjunker skalen ner i havets sediment och lagras år efter år till ett långt och läsbart arkiv. Wade arbetar med borrkärnor som International Ocean Discovery Program tagit upp ur detta arkiv. Hon räknar arter för att mäta takten i evolution och utdöende, och läser av syre- och kolisotoperna i skalen för att rekonstruera havstemperaturer, istider och mellanistider samt forntida havs produktivitet.
Gruppen är enorm och mycket gammal. Foraminifera betyder hålbärare på latin, efter de porer som förbinder kamrarna i ett flerkammarskal, och mer än 50 000 arter är kända, både fossila och nu levande. De flesta är mindre än en millimeter och lever på eller i havsbottnen. Bara ett fyrtiotal nu levande arter svävar fritt i vattenmassan, utlämnade åt strömmarna, och det är de som regnar ner överallt. Deras skal täcker havsbottnen över hela jorden i ett arkiv som går omkring 560 miljoner år tillbaka.
Någonstans i det arkivet ligger en gåta som varit olöst i sjuttio år. Många planktoniska foraminiferer bygger snäckliknande spiralskal, och vissa arter föredrar starkt att vrida sig åt ett håll, vänster eller höger. I början av 1950-talet, när borrning i havsbotten för första gången lät forskare arbeta sig lager för lager genom sedimenten, lade den schweiziske mikropaleontologen Hans Bolli märke till att preferensen inte var fast: hos flera arter ändrades den över tid. År 1959 sorterade maringeologen David Ericson, kärnspecialist vid Columbia University’s Lamont Geological Observatory, hundratals skal av Neogloboquadrina pachyderma från Nordatlanten och fann det som såg ut som ett svar. Under istiderna vred sig skalen åt vänster, under varmare perioder åt höger. Varför en spiral skulle bry sig om klimatet kunde han inte förklara, men han misstänkte att temperaturen styrde.
Temperaturidén höll i decennier och föll sedan samman från två håll. År 2006 publicerade Kate Darling, i dag hedersprofessor vid University of Stirling, genetiska resultat som visade att de vänster- och högervridna formerna av N. pachyderma inte är varianter alls, utan två skilda arter med var sin vridningsriktning. År 2013 undersökte den evolutionära paleobiologen Yurika Ujiié, i dag professor vid Kochi University i Japan, vridningsriktningen hos flera foraminiferarter från flera hav och fann att den inte följde temperaturen. Dessutom fanns en rent principiell svårighet: det är svårt att se vilken fördel en vridningsriktning skulle kunna ge en encellig organism utan någon tydlig höger- eller vänstersida. Redan tidigare hade arbete vid en borrplats i södra Stilla havet varnat för att N. pachyderma inte fick sitt nuvarande mönster förrän i tidig pliocen, och därför inte alls kan användas för att avläsa temperaturer i äldre faunor.
Det som drog in Wade var geografin. Efter decennier med sedimentkärnor märkte hennes grupp att flera foraminiferarter tycktes byta vridningsriktning ungefär samtidigt på olika breddgrader i Atlanten, Indiska oceanen och Stilla havet. Hos en art såg bytet nästan ögonblickligt ut, både i tropikerna och på höga breddgrader. Vad det än var som hände var det inte begränsat till ett havsbäcken. Gruppen samlade därför fem decenniers publicerade räkningar av vridningsriktning och analyserade mönstren hos flera planktoniska arter 56 miljoner år tillbaka. I samtliga fall fann de byten spridda över flera bäcken och klimatzoner. Paragloborotalia siakensis gick från blandad till vänstervriden för 15 miljoner år sedan. Globorotalia scitula bytte två gånger: till vänstervriden för 15 miljoner år sedan och till högervriden för 10 miljoner år sedan. Det framstår som verkligt gåtfullt, skriver författarna, att en art kan existera i miljontals år med en vridningsriktning och sedan plötsligt vända utan synbar anledning.
Det bästa fallet var Pulleniatina obliquiloculata, med ett ovanligt detaljerat fossilt arkiv, fortfarande levande och spridd över alla tropiska hav. De senaste 860 000 åren har den nästan uteslutande vridit sig åt höger. Dessförinnan bytte den riktning, globalt, med några tusen års mellanrum. ”Det var en ganska stor överraskning, för om det hade varit en lokal händelse vore det lättare att tänka sig en lokal miljöförändring”, sade Wade. Lokalt var det inte.
Släktet är en ovanligt bra testbänk. Pulleniatina uppstod i sen miocen, och dess sex morfoarter har tillsammans med vridningsförändringarna och en betydande lucka i det atlantiska arkivet i decennier använts för att korrelera tropiska och subtropiska djuphavsavlagringar. En ny studie kalibrerade om 183 publicerade Pulleniatina-bioevent världen över mot ett arkiv över släktets hela historia, borrat mitt i utbredningsområdet i den västra Stillahavsvarmpölen. Mer högupplösta räkningar från två kärnor på var sin sida om genomströmningen genom Indonesien, en i Stilla havet och en i Indiska oceanen, visade sedan något ännu märkligare. Genom att mäta isotoper i enskilda exemplar fann forskarna att vänster- och högervridna skal ur exakt samma sedimentprov kunde skilja sig markant i både kol och syre. Det tyder på att de två populationerna levde åtskilda ekologiskt, och i ett fall skilde de sig även i storlek. Förklaringen man föreslog var att stora svängningar i vridningsförhållandet orsakas av kryptiska populationer som ersätter varandra i konkurrenssvep, ett evolutionssätt som annars brukar förknippas med asexuella organismer.
Det är i huvudsak den hypotes som Wades sammanställning för fram. Haven ser enhetliga ut men är det inte: de är uppdelade i livsmiljöer som skiljer sig i temperatur, strömmar, ultraviolett ljus, kemi och syre, och en till synes global art kan dölja flera genetiskt skilda, kryptiska arter. Om en av dessa dolda arter fick någon bred fördel kunde den spridas med strömmarna och på egen framgång i ett gigantiskt populationssvep, föra en enda vridningsriktning till dominans och prägla in händelsen i fossilarkivet. ”Att de byter riktning betyder enligt min mening att de har bildat nya arter”, sade Darling, som inte deltog i studien. Wade valde en mer nutida jämförelse: det påminner om hur en covid-19-variant blev vanlig på ett ställe och sedan, med ett litet övertag i livskraft gentemot en annan genetisk variant, svepte fram till dominans nästan överallt.
Sett så är vridningsriktningen ingen anpassning alls utan en markör: en synlig etikett på en osynlig händelse. Sådana utbyten skulle normalt inte lämna några spår och blir läsbara bara när de konkurrerande grupperna råkar skilja sig i vridningspreferens. Det är också därför bytena talar för ekologisk artbildning driven av uppdelade livsmiljöer i det öppna havet, snarare än för reproduktiv isolering ensam. Det finns tecken på samma uppdelning på annat håll: hos Globorotalia truncatulinoides bygger vänstervridna exemplar sina skal djupare ner i vattenmassan än de högervridna, och perioder då de vänstervridna dominerade pekar mot att den permanenta språngskiktsgränsen låg djupare.
Alla är inte beredda att lösa upp skal i arter. Vridningsriktningen tycks ha en genetisk grund, varnar Ujiié, men det betyder inte nödvändigtvis att höger- och vänstervridna individer utgör skilda genetiska populationer. Och den äldre frågan är fortfarande obesvarad: varför skulle en hel population vrida sig åt ett håll från början, när gott om arter delar upp sig ungefär femtio-femtio? Julie Meilland, forskare vid Cerege i Frankrike och inte heller hon delaktig i studien, odlar foraminiferer och ser att hennes vridningsförhållanden inte alltid stämmer med vad fossilstudier skulle förutsäga. ”Jag tror att det kan handla om gener, om rekombination, om att de försöker utvecklas, om miljön, och också om tur och helt enkelt om livet”, sade hon.