Νέα μελέτη υποστηρίζει ότι τα σύγχρονα ανθρώπινα δάχτυλα έχουν την καταγωγή τους από μια εντελώς απρόσμενη πηγή - και συγκεκριμένα μια αρχαία πεπτική δομή. Πώς είναι δυνατόν κάτι που συνδεόταν κάποτε με την απέκκριση και την αναπαραγωγή να οδήγησε στη δημιουργία των πολύπλοκων ανθρώπινων χεριών;
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature τον περασμένο Σεπτέμβριο, αμφισβητεί μακροχρόνιες θεωρίες σχετικά με την εξέλιξη των άκρων των σπονδυλωτών. Υπό την καθοδήγηση του Denis Duboule στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης και με τη συνεργασία επιστημόνων από το Harvard και το EPFL, η ομάδα εντόπισε έναν γενετικό μηχανισμό που συνδέει άμεσα την ανάπτυξη των ανθρώπινων δαχτύλων με την προϊστορική κλοάκη - η κοινή έξοδος για το πεπτικό,το ουροποιητικό και το αναπαραγωγικό σύστημα στα αμφίβια, ερπετά και πτηνά.
Η ευφυΐα της εξέλιξης: επαναχρησιμοποίηση παλιών γονιδίων
Η εξέλιξη σπάνια δημιουργεί κάτι από το μηδέν. Αντίθετα, επανασχεδιάζει και επαναχρησιμοποιεί ήδη υπάρχοντα γενετικά προγράμματα - μια διαδικασία που οι βιολόγοι αποκαλούν «συνεπιλογή» (co-option). Έτσι εξηγείται πώς νέες και πολύπλοκες δομές μπορούν να προκύψουν από παλαιότερα γενετικά «σχέδια» που αρχικά εξυπηρετούσαν διαφορετικούς ρόλους.
Τα γονίδια Hoxd, βασικοί «αρχιτέκτονες» της εμβρυϊκής ανάπτυξης, αποτελούν χαρακτηριστικό παράδειγμα. Αυτές οι αλληλουχίες DNA καθοδηγούν με ακρίβεια τη διαμόρφωση των μερών του σώματος, συμπεριλαμβανομένων των άκρων και των δαχτύλων. Στα θηλαστικά ελέγχουν τον σχηματισμό των δαχτύλων, όμως αρχικά ήταν ενεργά σε εντελώς διαφορετική περιοχή του σώματος.
Στο επίκεντρο της διαδικασίας βρίσκεται μια ρυθμιστική ζώνη που ονομάζεται 5DOM, ένας γενετικός «μαέστρος» που ελέγχει πολλαπλά γονίδια ταυτόχρονα. Η ίδια αυτή περιοχή - σήμερα καθοριστική για τη μορφοποίηση των χεριών - αρχικά συνέβαλε στη δημιουργία μιας δομής με εντελώς διαφορετική λειτουργία στους υδρόβιους προγόνους μας.
Έμβρυα που αφηγούνται την ιστορία της εξέλιξης
Χρησιμοποιώντας φθορίζοντες ιχνηθέτες σε έμβρυα ποντικών και ψαριών-ζέβρα, οι επιστήμονες παρατήρησαν κάτι εντυπωσιακό. Στα θηλαστικά, οι φωτεινοί δείκτες εμφανίζονταν στα αναπτυσσόμενα δάχτυλα. Στα ψάρια, αντίθετα, ενεργοποιούνταν κοντά στην κλοάκη, το μοναδικό ανατομικό άνοιγμα που χρησιμοποιείται τόσο για την αποβολή αποβλήτων όσο και για την αναπαραγωγή.
Πειράματα με τη μέθοδο CRISPR επιβεβαίωσαν τη σύνδεση: η αφαίρεση βασικών ρυθμιστικών αλληλουχιών διατάραξε και τα δύο συστήματα. Στα ποντίκια παρατηρήθηκε ανώμαλη ανάπτυξη δαχτύλων, ενώ στα ψάρια-ζέβρα εμφανίστηκαν δυσμορφίες της κλοάκης. Και στις δύο περιπτώσεις επηρεάστηκαν τα ίδια γενετικά μονοπάτια.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι τα γονίδια που ευθύνονται για τον σχηματισμό των δαχτύλων υπήρχαν πολύ πριν εξελιχθούν τα άκρα, καθώς αρχικά ρύθμιζαν το οπίσθιο τμήμα του πεπτικού συστήματος. Με την πάροδο εκατομμυρίων ετών, η εξέλιξη απλώς ανέθεσε στα ίδια γονίδια έναν νέο ρόλο: τη δημιουργία χεριών και ποδιών.
Δάχτυλα και κλοάκη μοιράζονται ένα βασικό χαρακτηριστικό - βρίσκονται στα άκρα του σώματος - γεγονός που επιτρέπει τον έλεγχό τους από τον ίδιο αρχαίο γενετικό «χάρτη». Παρόμοιοι ρυθμιστικοί μηχανισμοί συμμετέχουν και στην ανάπτυξη των γεννητικών οργάνων, αποκαλύπτοντας ότι η εξέλιξη συχνά επανασυνδέει υπάρχοντα συστήματα για να δημιουργήσει νέες μορφές και λειτουργίες.
Ουσιαστικά, το γονιδίωμα λειτουργεί ως μια τεράστια εργαλειοθήκη, της οποίας τα στοιχεία μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν και να επανασχεδιαστούν. Αυτή η ευελιξία μετατρέπει τους περιορισμούς σε ευκαιρίες, επιτρέποντας στην εξέλιξη να δημιουργεί σύνθετα χαρακτηριστικά, όπως το ανθρώπινο χέρι, από γενετικές οδηγίες που κάποτε εξυπηρετούσαν πολύ απλούστερους οργανισμούς.
Τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν με κομψό τρόπο τη δημιουργική δύναμη της εξέλιξης: τη μετατροπή του αρχαίου σε κάτι εντελώς νέο και την αποκάλυψη των βαθιών, κρυφών συνδέσεων που ενώνουν όλα τα έμβια όντα.
Πηγή: futura-sciences.com
