Ο κοντινότερος σύγχρονος συγγενής του πρώτου ζώου

Στα βάθη του γεωλογικού χρόνου, πριν από 600 ή 700 εκατομμύρια χρόνια, τα πρώτα ζώα έκαναν την εμφάνισή τους στη Γη, μέσα στις θάλασσες του πλανήτη. Οι κοντινότεροι συγγενείς τους που ζουν σήμερα, είναι οι σπόγγοι, οι θαλάσσιες ανεμώνες και τα μικροσκοπικά διαφανή κτενοφόρα (ασπόνδυλα ευμετάζωα). Το ερώτημα ποια απ’ αυτές τις κατηγορίες είναι πραγματικά ο κοντινότερος ζων συγγενής των πρώτων ζώων, παρέμενε αντικείμενο έντονης συζήτησης στην εξελικτική βιολογία, καθώς η διατήρηση ελάχιστων απολιθωμάτων των πρώτων ζώων τα οποία δεν διέθεταν σκελετό, δεν προσφέρει πολλά δεδομένα για να συναχθεί η εξελικτική τους πορεία. Μελέτη που δημοσιεύτηκε πριν λίγες μέρες στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό «Nature», έδωσε τελικά την απάντηση, εξετάζοντας τα χρωμοσώματα των σπόγγων, των θαλάσσιων ανεμώνων, των κτενοφόρων, των μεδουσών και τριών άλλων μονοκύτταρων κοντινών συγγενών των ζώων.

Μελετώντας τα μοτίβα των χρωμοσωμάτων στη βάση του βιολογικού δέντρου των ζώων, καθώς αυτά έσπαγαν και συγκολλούνταν, ερευνητές από τις ΗΠΑ και την Αυστρία κατέληξαν ότι κοντινότεροι συγγενείς των πρώτων ζώων είναι τα σημερινά κτενοφόρα. Η κατανόηση των βαθύτερων συσχετίσεων στο ζωικό βασίλειο είναι καθοριστική για την κατανόηση της προέλευσης και της εξέλιξης σύνθετων χαρακτηριστικών, όπως το νευρικό σύστημα και η συμμετρία του σώματος των ζώων.

Για περισσότερο από 100 χρόνια οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι η εξέλιξη των ζώων ήταν κατά βάση μια βηματική προσθήκη σύνθετων χαρακτηριστικών. Με αυτή την έννοια, οι σπόγγοι θεωρούνταν ως οι πιο πρωτόγονοι, καθώς δεν διαθέτουν νευρώνες και μύες. Άρα ήταν λογικό να είχαν αποσπαστεί από το δέντρο των ζώων πριν αναπτυχθούν αυτά τα χαρακτηριστικά, τα οποία διαθέτουν τα κτενοφόρα.

Ένα μικροσκοπικό κτενοφόρο ζώο, που παρουσιάζει βιοφωταύγεια

Ήδη από το 2008, όταν καταγράφηκε ο γενετικός κώδικας των σπόγγων και των κτενοφόρων, είχαν αρχίσει να δημιουργούνται αμφιβολίες για τους σπόγγους, καθώς ο δικός τους κώδικας περιλαμβάνει γονίδια που μοιάζουν με εκείνα για την παρασκευή νευροδιαβιβαστών από τα κύτταρα, χημικών ουσιών που ίσως χρησιμοποιούνταν για απευθείας μετάδοση πληροφοριών ανάμεσα στα κύτταρα, πριν την εξελικτική εμφάνιση των νευρώνων, που εξειδικεύονται σε αυτή τη λειτουργία. Ωστόσο, το πράγμα παρέμενε ασαφές, καθώς το πρόβλημα αφορούσε κάτι που έγινε πριν από μισό δισεκατομμύριο χρόνια και έγινε σχετικά γρήγορα με την έννοια του γεωλογικού χρόνου, με αποτέλεσμα να μην έχουν φτάσει έως σήμερα πολλές σχετικές πληροφορίες.

Στο πέρασμα εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών, οι γενετικές ακολουθίες των γονιδίων μεταλλάσσονται τόσο πολύ, που χάνονται τα σημάδια της συσχέτισης μεταξύ διαφορετικών κλάδων. Γι’ αυτό οι ερευνητές αναζήτησαν κάποιο χαρακτηριστικό που να μεταβάλλεται σχετικά πιο αργά και αυτό είναι οι ομάδες γονιδίων στα χρωμοσώματα. Στο πέρασμα του γεωλογικού χρόνου η σειρά των γονιδίων σε ένα χρωμόσωμα αλλάζει, π.χ. με αντιμετάθεση των γονιδίων. Ωστόσο τα γονίδια σε ένα χρωμόσωμα τείνουν να παραμένουν σε αυτό. Σε σπάνιες περιπτώσεις, τα χρωμοσώματα σπάνε και συγκολλούνται εκ νέου, προκαλώντας ανάμειξη των ομάδων γονιδίων. Τέτοια γεγονότα είναι τόσο σπάνια, ώστε είναι δυνατή η ιχνηλάτησή τους ως τα πρώτα ζώα όπου αυτά εκδηλώθηκαν.

Η ανάμειξη χρωμοσωμάτων είναι διαδικασία μη αντιστρεπτή. Αν, λοιπόν, μπορούσαν να εντοπιστούν τέτοια κοινά γεγονότα ανάμειξης σε δύο διαφορετικούς κλάδους, τότε η ανάμειξη πρέπει να είχε εμφανιστεί σε έναν κοινό πρόγονο αυτών των κλάδων. Αξιοποιώντας την πληθώρα γενετικών δεδομένων που είχε αρχίσει στο μεταξύ να συσσωρεύεται, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τέσσερα γεγονότα σύντηξης και ανάμειξης είχαν εκδηλωθεί στους άλλους κλάδους απλών σύγχρονων ζώων, μεταξύ αυτών και στους σπόγγους, αλλά όχι στα κτενοφόρα. Άρα τα κτενοφόρα πρέπει να είχαν διακλαδωθεί από το δέντρο του ζωικού βασιλείου πριν από τους σπόγγους.

Η ανακάλυψη αυτή σημαίνει ότι ο πρόγονος όλων των ζώων, συμπεριλαμβανομένων των σπόγγων, είχε ήδη αναπτυγμένο ένα πρωτόλειο νευρικό σύστημα και πιθανότατα μπορούσε να κολυμπάει ελεύθερα. Μια άλλη συνέπεια της ανακάλυψης είναι ότι οι σπόγγοι έχασαν πολλά από τα στοιχεία ενός λειτουργικού νευρικού και μυικού συστήματος, επειδή απλώς φιλτράρουν το νερό για να συλλέξουν την τροφή τους, ενώ μένουν προσκολλημένοι στον βυθό. Τα στοιχεία νευρικού συστήματος στο γονιδίωμα των σπόγγων δεν είναι η αρχή του νευρικού συστήματος των ζώων, αλλά τα απομεινάρια ενός αρκετά ανεπτυγμένου νευρικού συστήματος στον πρόγονό τους.

Η βιολογική εξέλιξη δεν είναι μια σταδιακή αύξηση της πολυπλοκότητας. Οι απώλειες λειτουργικότητας αποτελούν μέρος της διαδικασίας της εξέλιξης. Επιπλέον, έγινε σαφές ότι τα πρώιμα ζώα ανέπτυξαν ασυνήθιστα νευρικά χαρακτηριστικά. Πρόσφατες ανακαλύψεις έδειξαν πως τα κτενοφόρα δεν διαθέτουν συνάψεις, τις μικροσκοπικές συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων. Αντίθετα, τα κύτταρα του πρωτόγονου νευρικού τους συστήματος, γνωστού ως νευρικό δίκτυο, είναι συνενωμένα μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα συγκυτιακό σύστημα. Και παρότι οι σπόγγοι δεν διαθέτουν νευρικά κύτταρα, διαθέτουν ωστόσο στο πεπτικό τους σύστημα κύτταρα με νευρικά χαρακτηριστικά, τα νευροειδή κύτταρα. Πιθανότατα, η παραπέρα επιστημονική έρευνα θα αποκαλύψει και άλλες «παραξενιές», πρωτοτυπίες και ιδιομορφίες, που σήμερα δεν μπορούμε να φανταστούμε.

Επιμέλεια: Σταύρος Ξενικουδάκης
Ριζοσπάστης
Πηγή: «Scientific American»