Νέα μελέτη εξηγεί τώρα πώς το βδελλοειδές τροχόζωο, το παράξενο αυτό μικρό ζώο, έφτασε στο σημείο που βρίσκεται σήμερα
Με μήκος μισού χιλιοστού (όσο περίπου το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας), εύκολα προσπερνά κάποιος τα βδελλοειδή τροχόζωα. Αλλά αυτά τα μικροσκοπικά πλάσματα του γλυκού νερού είναι μερικά από τα πιο σκληρά ζώα στον πλανήτη. Είναι κατεξοχήν θηλυκά και ιδιαίτερα διαβόητα για την «κλοπή» γονιδίων από άλλους οργανισμούς. Αυτή η ικανότητα τους, τούς επέτρεψε να περάσουν 40 εκατομμύρια χρόνια χωρίς να κάνουν σεξ, για αυτό και κάποτε ο βιολόγος John Maynard Smith τα χαρακτήρισε ως «εξελικτικό σκάνδαλο»!
Νέα μελέτη εξηγεί τώρα πώς αυτό το παράξενο μικρό ζώο που ζει μέσα στην αγαμία έφτασε στο σημείο που βρίσκεται σήμερα. Η μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Nature Communications, υποδεικνύει πως ορισμένα βδελλοειδή μπορούν να προστατευτούν από μολύνσεις χρησιμοποιώντας χημικές «συνταγές» που κλέβουν από βακτήρια. Η ανακάλυψη είναι ένα «συναρπαστικό παράδειγμα ξένων γονιδίων που εξακολουθούν να λειτουργούν στα γονιδιώματα των ζώων», λέει στο Science η Isobel Eyres, εξελικτική βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ που δεν συμμετείχε στη μελέτη. Θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει πώς αυτή η ομάδα «αρχαίων ασέξουαλ» έχει επιβιώσει για τόσο καιρό, προσθέτει.
Bob Blaylock at English Wikipedia, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/
Τα βδελλοειδή τροχόζωα παρατηρήθηκαν με μικροσκόπιο και περιγράφηκαν για πρώτη φορά περισσότερα από 300 χρόνια πριν. Μοιάζουν λίγο με μικροσκοπικές, διαφανείς βδέλλες και βρίσκονται σχεδόν σε κάθε λίμνη, ρυάκι και λακκούβα στον κόσμο. Οι επιστήμονες έχουν πλέον εντοπίσει περισσότερα από 450 διαφορετικά είδη, και όλα θηλυκά!
«Είναι η μόνη μεγάλη κατηγορία ζώων όπου δεν έχει περιγραφεί ή αναφερθεί κανένα αρσενικό άτομο», λέει ο Chris Wilson, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και συν-συγγραφέας της νέας μελέτης. Κάθε κόρη βδελλοειδούς τροχόζωου είναι ένα τέλειο αντίγραφο της μητέρας της.
Αυτή η έλλειψη του σεξ έχει μπερδέψει εδώ και καιρό τους εξελικτικούς βιολόγους, λέει η Eyres, επειδή θα έπρεπε να καθιστά αυτούς του μικροσκοπικούς οργανισμούς εξαιρετικά ευάλωτους στην εξαφάνιση. Η σεξουαλική αναπαραγωγή δίνει στα είδη ένα πλεονέκτημα, επιτρέποντάς τους να ‘ανακατεύουν’ τα γονίδιά τους και να αναπτύσσουν γρήγορα άμυνες εναντίον άλλων οργανισμών. Ένα χωράφι π.χ. με γενετικά πανομοιότυπες καλλιέργειες μπορεί εύκολα να εξαλειφθεί από ένα μόνο παθογόνο. «Αυτό δεν ισχύει για τα βδελλοειδή τροχόζωα», σημειώνει, τα οποία έχουν καταφέρει να επιβιώσουν κάτω από μια σειρά ακραίων συνθηκών, όπως ακραία ξηρασία, ακτινοβολία και 24.000 εκατομμύρια χρόνια παγωμένα στον μόνιμο πάγο της Σιβηρίας.
Ένας βασικός λόγος που τα βδελλοειδή είναι τόσο σκληρά, λέει ο Wilson, είναι επειδή διαθέτουν «ένα από τα πιο παράξενα γονιδιώματα που υπάρχει σε ζώο». Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και δεκαετίες ότι το DNA τους περιέχει μια ασυνήθιστη ποσότητα «δανεικού» γενετικού υλικού από άλλα είδη μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως οριζόντια μεταφορά γονιδίων. Στην πραγματικότητα, ένα τεράστιο 10% των ενεργών γονιδίων των βδελλοειδών φαίνεται να προέρχεται από άλλους οργανισμούς, όπως βακτήρια, μύκητες και φυτά.
«Ένα στα 10 γονίδια δεν είναι καν ζωικά», λέει ο Wilson. «Δεν έχουν καμία δουλειά να βρίσκονται εκεί». Είναι σαν να χαϊδεύεις μια γάτα, εξηγεί, και να ανακαλύπτεις ότι από το δέρμα της φυτρώνει γρασίδι αντί για γούνα!
Επειδή πολλά από αυτά τα ξένα γονίδια αποδείχθηκαν αρκετά χρήσιμα, προστατεύοντας τα βδελλοειδή από τοξικές χημικές ουσίες και άλλες επιβλαβείς δράσεις, ο Wilson αναρωτήθηκε εάν κάποιο άλλο επίσης «δανεικό» DNA θα μπορούσε να βοηθήσει αυτά τα ζώα να καταπολεμήσουν τις ασθένειες. Ο ίδιος και οι συνάδελφοί του παρατήρησαν ότι, αν και πολλά βδελλοειδή είδη είναι ευάλωτα σε ένα μυκητιακό παθογόνο γνωστό ως Rotiferophthora globospora, το οποίο τα «τρώει» ουσιαστικά από μέσα προς τα έξω, μερικά φαινόταν να επιβιώνουν αλώβητα.
Για να μάθουν γιατί συμβαίνει αυτό, η ομάδα ψέκασε εκατοντάδες δείγματα από δύο συγγενικά βδελλοειδή είδη με το παθογόνο R. globospora . Ο μύκητας κατέστρεψε γρήγορα τα ζώα που ανήκαν στο είδος Adineta vaga , ενώ αυτά που ανήκαν στο άλλο είδος A. Ricciae απλά κουλουριάστηκαν και σταμάτησαν να κινούνται. «Αλλά μετά από λίγες μέρες», λέει ο Wilson, «ξύπνησαν και άρχισαν να κινούνται».
Περίεργοι, ο Wilson και οι συνάδελφοί του αναρωτήθηκαν τι ήταν αυτό που έκανε τα άτομα του δεύτερου είδους να αναστηθούν και κοιτώντας πιο προσεκτικά, ανακάλυψαν εκατοντάδες γονίδια που τα βδελλοειδή φαίνεται να είχαν «κλέψει» από βακτήρια. Αυτά τα γονίδια κωδικοποιούν τεράστια ένζυμα γνωστά ως συνθετάσες, τα οποία χρησιμεύουν ως «συνταγές» για πολύπλοκες χημικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων με αντιμικροβιακές ικανότητες. Αν και τα βακτήρια χρησιμοποιούν συχνά αυτές τις συνταγές για να αποκρούσουν τους ανταγωνιστές, εξηγεί ο Wilson, αυτή είναι η πρώτη φορά που παρατηρήθηκαν σε ζώα.
Αλλά παρόλο που αυτά τα γονίδια είχαν αρχικά «κλαπεί» από βακτήρια, φαίνεται ότι εξελίχθηκαν μέσα στα βδελλοειδή για να παράγουν ενώσεις που είναι τοξικές για ορισμένα παθογόνα, χωρίς να είναι τοξικές για τα ίδια. Αυτό το χαρακτηριστικό θα μπορούσε να παράσχει ενδείξεις για την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών αντιβιοτικών, λέει ο Wilson, καθώς πολλά υποσχόμενα αντιμικροβιακά χημικά λειτουργούν τέλεια σε βακτήρια και μύκητες, αλλά καταλήγουν να είναι τοξικά για τα ζωικά κύτταρα.
Ωστόσο, τα ευρήματα εγείρουν ακόμη περισσότερα ερωτήματα σχετικά με τα βδελλοειδή τροχόζωα και τα 40 εκατομμύρια χρόνια αγαμίας τους, λέει η Amanda Gibson, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια που δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη. Μπορεί π.χ. η οριζόντια μεταφορά γονιδίων να λειτουργεί ως υποκατάστατο του γονιδιακού «ανακατέματος» που συμβαίνει κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή, επιτρέποντας στα βδελλοειδή να συμβαδίζουν με τους εχθρούς τους; Υπάρχει κάτι ιδιαίτερο στις σκληρές συνθήκες του περιβάλλοντός τους που τους παρέχει διόδους διαφυγής; Περαιτέρω έρευνα πιθανώς να δώσει απαντήσεις.
