Περισσότερο από 500 εκατομμύρια χρόνια πριν, οι μονοκύτταροι οργανισμοί που βρίσκονταν στην επιφάνεια της Γης ξεκίνησαν να δημιουργούν πολυκύτταρα συμπλέγματα τα οποία εξελίχθηκαν σε φυτά και ζώα. Το ερώτημα, ωστόσο, πως έγινε αυτό, παραμένει αναπάντητο για τους επιστήμονες στον τομέα της εξέλιξης.
Όμως επιστήμονες στον τομέα των Βιολογικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Μιννεσότα κατάφεραν να "αντιγράψουν"το βήμα-κλειδί στην όλη διαδικασία μέσα στο στο εργαστήριο. Στην πραγματικότητα χρησιμοποίησαν τη γνωστή φυσική επιλογή και έναν πολύ κοινό μονοκύτταρο οργανισμό, αυτόν της ζύμης. Ο ζυμομύκητας εξελίχθηκε σε ένα σύμπλεγμα πολλών κυττάρων που συνεργάζονταν μεταξύ τους, αναπαράγονταν και προσαρμόζονταν στο περιβάλλον τους.
Η επιτυχία τους δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, στο τεύχος της 16ης Ιανουαρίου.
Όλα ξεκίνησαν πριν περίπου 2 χρόνια με ένα σχόλιο του Will Ratcliff και του βοηθού καθηγητή Michael Travisano από το τμήμα Οικολογίας-Εξέλιξης και Συμπεριφοράς.."το να γεφυρώσουμε το χάσμα από τους μονοκύτταρους στους πολυκύτταρους οργανισμούς θα είναι ίσως το πιο κουλ πράγμα που μπορούμε να κάνουμε"..
Και έτσι αποφάσισαν να το δοκιμάσουν. Μετά ήρθε η μεγάλη έκπληξη. Δεν ήταν και τόσο δύσκολο...Χρησιμοποιώντας μόνο κύτταρα ζύμης, ένα θρεπτικό μέσο καλλιέργειας και μια φυγόκεντρο σε ένα μόνο πείραμα πριν από περίπου 2 μήνες, κατάφεραν να γεφυρώσουν ένα χάσμα 100 και παραπάνω χρόνων στην επιστημονική γνωση γύρω από την εξέλιξη.
"Δεν νομίζω ότι το χει προσπαθήσει κανείς ως τώρα", λέει ο Ratcliff, πρώτο όνομα στη δημοσίευση. "Δεν υπάρχουν πολλοί στον τομέα της πειραματικής εξέλιξης και αυτοί που υπάρχουν προσπαθούν κατά βάση να απαντήσουν ερωτήματα και όχι να τα αναπαράγουν".
"Για να καταλάβει κανείς πως ο κόσμος μας είναι γεμάτος με φυτά και ζώα, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου, θα πρέπει να γνωρίζουμε πως έγινε η μετάβαση από τους μονοκύτταρους στους πολυκύτταρους οργανισμούς" είπε ο Sam Scheiner, Διευθυντής Προγράμματος στο Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών του τομέα Περιβαλλοντικής Βιολογίας. "Η μελέτη αυτή είναι η πρώτη που προσπάθησε πειραματικά να παρατηρήσει αυτή τη μετάβαση, δίνοντάς μας τη δυνατότητα να "δούμε" κάτι που συνέβη εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν"
Ας δούμε στην ουσία τι έγινε σε αυτά τα πειράματα. Χρησιμοποιήθηκε ο ζυμομύκητας Saccharomyces cerevisiae, ένα είδος μύκητα που έχει χρησιμοποιηθεί από αρχαιοτάτων χρόνων για την παραγωγή ψωμιού και μπύρας, λόγω του ότι είναι άφθονος στη φύση και αναπτύσσεται εξαιρετικά εύκολα. Έπειτα καλλιέργησαν το μύκητα σε ειδικό θρεπτικό μέσο που περιείχε όλα τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά και τον άφησαν να αναπτυχθεί για μία μέρα. Με φυγοκέντριση στη συνέχεια διαχώρισαν τα συστατικά της καλλιέργειας (μαζί και τους μύκητες) με βάση το βάρος τους. Τα συμπλέγματα κυττάρων, έχοντας μεγαλύτερο βάρος, κάθονται στο κάτω μέρος του σωλήνα φυγοκέντρισης. Μετέφεραν τα συμπλέγματα αυτά σε νέο θρεπτικό υλικό και τα άφησαν να αναπτυχθούν ξανά. Μετά από 6 επαναλαμβανόμενους κύκλους αυτής της διαδικασίας τα συμπλέγματα, που αποτελούνταν πλέον από εκατοντάδες κύτταρα έμοιαζαν με σφαιρικές νιφάδες χιονιού.
Από την ανάλυση προέκυψε ότι τα συμπλέγματα δεν ήταν απλά ομάδες τυχαίων κυττάρων που προσκολλόνταν το ένα το άλλο, αλλά στενά συνδεδεμένα κύτταρα που παρέμεναν προσκολλημένα μετά την κυτταρική διαίρεση. Αυτό είναι σημαντικό καθώς σημαίνει πως ήταν γενετικά όμοια και άρα μπορούσαν να συνεργαστούν μεταξύ τους. Όταν τα συμπλέγματα αποκτούσαν ένα συγκεκριμένο μέγεθος ορισμένα από τα κύτταρα οδηγούνταν στην απόπτωση (είναι ένα είδος προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου ή αλλιώς "αυτοκτονίας") προκειμένου να επιτρέψουν στους απογόνους τους να διαιρεθούν. Οι απόγονοι αναπαράγονταν μόνο αφότου αποκτούσαν το μέγεθος των γονιών τους.
"Ένα απλό σύμπλεγμα κυττάρων δε σημαίνει ότι πρόκειται για πολυκύτταρο οργανισμό" λέει ο Ratcliff "όμως όταν τα κύτταρα συνεργάζονται, αυτοθυσιάζονται για το κοινό καλό και προσαρμόζονται στην αλλαγή, τότε αυτό συνιστά την εξελικτική μετάβαση σε πολυκύτταρη ζωή".
Σύμφωνα με τον Ratcliff προκειμένου να σχηματιστούν οι πολυκύτταροι οργανισμοί, τα περισσότερα κύτταρα θα πρέπει να θυσιάσουν την ικανότητά τους να αναπαράγονται, κάτι που συνιστά αλτρουιστική πράξη του ενός προς όφελος του συνόλου. Για παράδειγμα όλα τα κύτταρα του ανθρώπινου οργανισμού είναι στην πραγματικότητα ενα υποστηρικτικό σύστημα που επιτρέπει στο ωαριο και το σπερματοζωάριο να περάσουν το DNA τους στην επόμενη γενιά. Έτσι η έννοια πολυκύτταρος σημαίνει κατ' ανάγκη συνεργασία.
Αυτό, ωστόσο, που δυσκολεύει ακόμη τους 2 επιστήμονες, Ratcliff και Travisano, είναι γιατί η μετάβαση αυτή να μη συμβαίνει πιο συχνά στη φύση. Αν είναι τόσο εύκολο να γίνει στο εργαστήριο και δεδομένου ότι τρισεκατομμύρια μονοκύτταρων οργανισμών ζούσαν στη Γη για εκατομμύρια χρόνια, τότε θα πρεπε να το βλέπουμε να συμβαίνει πιο συχνά.
Ίσως με τις πληροφορίες που έχουν στα χέρια τους να καταφέρουν να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα στο μέλλον.
"Ο πολυκύτταρος ζυμομύκητάς μας αποτελεί ένα ανεκτίμητο εργαλείο για την έρευνα βιοιατρικών θεμάτων" λέει ο Travisano. "Ο καρκίνος, για παράδειγμα, περιγράφεται ως ένα απολίθωμα με πηγή προέλευσης την πολυκύτταρη ζωή, και ως τέτοιο μπορεί να διερευνηθεί χρησιμοποιώντας το σύστημα της ζύμης. Ακόμη η προέλευση του γήρατος, της ανάπτυξης και της εξέλιξης των μορφολογικών συμπλόκων μπορούν να εξεταστούν πειραματικά πλέον, κάτι που παλαιότερα φάνταζε δύσκολο, ίσως και αδύνατο".
Διαβάστε την λεπτομερέστερη αγγλική πηγή εδώ
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου