Σάββατο, 16 Φεβρουαρίου 2013

Ευρήματα για την κάμβρια έκρηξη ζωής


Ο «σχηματισμός Ντουσάντουο» και τα εκπληκτικά του απολιθώματα , μεγεθυμένα 30 φορές

          


Επί δεκαετίες, ένα πλούσιο σε φωσφόρο στρώμα βράχων, που διατρέχει τις λοφοσειρές της επαρχίας Γκουιζού, εξορυσσόταν για να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα στις καλλιέργειες ρυζιού. Στη δεκαετία του 1980, αρκετοί γεωλόγοι παρατήρησαν ότι μέσα στο στρώμα αυτό, που ονόμασαν «σχηματισμό Ντουσάντουο», βρίσκονταν πολλά μικροσκοπικά απολιθώματα κάποιου είδους ζωής. Κάτω από το μικροσκόπιο, αυτά τα απολιθώματα εμφάνιζαν εξαιρετικά καθαρή μορφή: Σφαιρικά ως σύνολο, με μικρά ημισφαίρια στην επιφάνειά τους, όπως ένα βατόμουρο. Πολλοί επιστήμονες θεώρησαν ότι πρόκειται για αρχαία είδη φυκών (άλγες).Εντυπωσιασμένος από το σχήμα αυτό, ο παλαιοντολόγος Σουχάι Ζιάο βάλθηκε να αναλύσει μια ποσότητα των πετρωμάτων, στο πλαίσιο του διδακτορικού του στο Χάρβαρντ, κατά τη δεκαετία του 1990. Παρατήρησε ότι τα απολιθώματα, αν και είχαν όλα το ίδιο μέγεθος, αποτελούνταν από διαφορετικό αριθμό κυττάρων: Αλλο είχε ένα κύτταρο, άλλο δύο, άλλο τέσσερα, άλλο οχτώ κ.ο.κ. μέχρι περίπου τον αριθμό των 1.000 κυττάρων και πάντα με διπλασιασμό του αριθμού τους σε κάθε βήμα. Ο Ζιάο ήξερε ότι είναι ασυνήθιστο για έναν ώριμο οργανισμό να διατηρεί το ίδιο εξωτερικό μέγεθος, ενώ εσωτερικά πραγματοποιεί αλλεπάλληλους γύρους κυτταρικής διαίρεσης. Αντίθετα, αυτό είναι συνηθισμένο για τα έμβρυα των ζώων. Σύγκρινε τα απολιθώματα με σύγχρονα έμβρυα και συμπέρανε ότι αυτό που έβλεπε δεν ήταν φύκη, αλλά κάτι πολύ πιο σημαντικό: Εμβρυα μερικών από τα πρώτα ζώα στη Γη.

Ο κρίκος που έλλειπε;

Η ανακάλυψη του Ζιάο φώτισε ένα μυστήριο αιώνων. Οι κύριες ομάδες ζώων - ένα ολόκληρο βασίλειο από πολυκύτταρες μορφές ζωής που σήμερα περιλαμβάνει τα έντομα, τα σκουλήκια, τα οστρακοειδή, τους αστερίες, τις θαλάσσιες ανεμώνες, τα κοράλλια, τις μέδουσες και τα σπονδυλωτά όπως ο άνθρωπος - «άνθισε» ξαφνικά, όπως αποδεικνύει το «ημερολόγιο» των απολιθωμάτων, κατά τη διάρκεια μιας εξαιρετικής εξελικτικής περιόδου, γνωστής ως Κάμβρια έκρηξη, πριν από 530 εκατομμύρια χρόνια. Ομως, οι γενετικές μελέτες των σύγχρονων ζώων είχαν δείξει ότι όλα αυτά τα είδη εξελίχτηκαν από έναν μοναδικό μονοκύτταρο πρόγονο, που έζησε τουλάχιστον 100 εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα, αφήνοντας ένα μεγάλο κενό ανάμεσα στην έναρξη της εμφάνισης των ζώων και την εμφάνιση των πιο πρώιμων απολιθωμάτων τους. Τα έμβρυα του Ζιάο βοήθησαν να καλυφθεί αυτό το κενό.
Τα απολιθώματα από την Κίνα γέννησαν νέα ερωτήματα: Γιατί δεν βρέθηκαν ποτέ δείγματα από ενήλικα ζώα; Παραπέρα, είναι επιστημονικά σωστό να συγκρίνονται αλλοιωμένοι απολιθωμένοι ιστοί με ζωντανά έμβρυα; Ο Φίλιπ Ντόναχιου, συνάδελφος του Ζιάο στο πανεπιστήμιο του Μπρίστολ στην Αγγλία, αμφέβαλε θεωρώντας ότι ενδέχεται η αλλοίωση των ιστών που απολιθώθηκαν να άλλαξε τη δομή τους. Το 2005 αποφάσισε να ανακαλύψει αν τα έμβρυα των σύγχρονων ζώων αλλοιώνονται, όταν νεκρωθούν, σε κάτι που να μοιάζει με αυτό που βρήκε ο Ζιάο. Προκάλεσε ασφυξία σε μερικά έμβρυα καλαμαριού και τα παρακολούθησε επί 18 μήνες καθώς αποσυντίθονταν. Το τελικό αποτέλεσμα έμοιαζε ακριβώς όπως τα απολιθώματα του Ντουσάντουο, άρα η υπόθεση των εμβρύων ζώων έμοιαζε να είναι βάσιμη.

Αμφιβολίες

Ωστόσο, μερικά χρόνια αργότερα, το 2011, ένας μεταδιδακτορικός φοιτητής του Ντόναχιου, ο Τζον Κάνινχαμ υπέβαλε τα απολιθώματα του Ντουσάντουο σε τομογραφία ακτίνων-Χ, σχηματίζοντας μια αναλυτική εικόνα του εσωτερικού τους. Ενα απ' αυτά ήταν λίγο διαφορετικό από τα υπόλοιπα. Είχε σχήμα φυστικιού αντί για σφαιρικό και μια πρώτη εξήγηση ήταν ότι το συγκεκριμένο έμβρυο συμπιέστηκε πριν απολιθωθεί. Αλλά η τρισδιάστατη απεικόνιση της τομογραφίας έδειξε ότι το εσωτερικό του δεν είχε καμία ένδειξη συμπίεσης. Ηταν εξαιρετικά διατηρημένο, όπως και τα υπόλοιπα απολιθώματα, αλλά αντί για λιγότερα από 1.000 κύτταρα περιείχε περίπου μισό εκατομμύριο! Αυτό το μεμονωμένο απολίθωμα φαινόταν να ανατρέπει την υπόθεση του Ντόναχιου, παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα από τη μελέτη με τα έμβρυα καλαμαριού.
Σε ένα έμβρυο υπάρχουν ιστοί, ακόμη και όργανα, όταν ο αριθμός των κυττάρων, μετά από αλλεπάλληλες διαιρέσεις φτάσει τις 500.000. Ομως τα κύτταρα στο απολίθωμα σχήματος φυστικιού δεν εμφάνιζαν καμιά διαφοροποίηση, ήταν πανομοιότυπα. Ετσι ο Ντόναχιου συμπέρανε ότι τα απολιθώματα δεν αφορούν έμβρυα ζώων, αλλά μια πιο πρωτόγονη μορφή ζώων. Μοιάζουν με τους σάκους σπόρων που σχηματίζουν σύγχρονοι μονοκύτταροι οργανισμοί, που ονομάζονται μεσομυκητόζωα και βρίσκονται στο «δέντρο της ζωής» κάπου ανάμεσα στα ζώα και στους μύκητες. Τα μεσομυκητόζωα αναπαράγονται με πολλαπλασιασμό μέσα σε ένα σάκο, που τελικά σκάει, απελευθερώνοντας χιλιάδες άτομα του είδους. Αν τα απολιθώματα του Ντουσάντουο είναι πιο κοντά σε αυτούς τους σάκους σπόρων παρά στα έμβρυα ζώων, τότε αυτό εξηγεί γιατί δεν βρέθηκαν απολιθώματα ενήλικων εκδοχών των ζώων.

Σπόρος στον ωκεανό

Ο Ζιάο επιμένει στην αρχική του ερμηνεία. Θεωρεί ότι τα απολιθωμένα σφαιρίδια που εξέτασε το 1993 είναι έμβρυα πρώιμων ζώων και υποστηρίζει ότι τα απολιθώματα με μορφή φυστικιού αντιπροσωπεύουν έναν άλλο, άσχετο οργανισμό. Ισως υπάρχει αλήθεια και στις δύο απόψεις: Τα πρώτα ζώα μπορεί να έμοιαζαν περισσότερο με τους σάκους των μεσομυκητόζωων, παρά με οποιοδήποτε σύγχρονο πολυκύτταρο οργανισμό.
Ανεξάρτητα πού θα κατατάξουν τελικά οι επιστήμονες τα απολιθώματα του Ντουσάντουο, η παρατήρηση του Ντόναχιου για την ομοιότητά τους με τα μεσομυκητόζωα ίσως λέει πολλά για την εξέλιξη των αρχαίων ζώων. Το γονιδίωμα αρκετών μεσομυκητόζωων έχει αποκωδικοποιηθεί με εκπληκτικά αποτελέσματα. Αυτοί οι μονοκύτταροι οργανισμοί έχουν γονίδια που κάποτε θεωρούνταν μοναδικό εξελικτικό χαρακτηριστικό των ζώων. Μερικά από τα γονίδια αυτά ελέγχουν υποδοχείς που λέγονται ιντεγκρίνες και βοηθούν τα κύτταρα να προσκολληθούν το ένα στο άλλο και να επικοινωνούν μεταξύ τους, επιτρέποντας έτσι το σχηματισμό εξειδικευμένων οργάνων και γενικότερα σύνθετων οργανισμών. Ορισμένοι βιολόγοι θεωρούν ότι είναι οι ιντεγκρίνες που επιτρέπουν σε αυτούς τους απλούς οργανισμούς το σχηματισμό σάκων σπόρων.
Εκείνο που προβάλλει μέσα από όλη αυτή τη δουλειά είναι ένα συναρπαστικό σενάριο για την ταπεινή καταγωγή του πανίσχυρου ζωικού βασιλείου: Μερικές χιλιάδες κύτταρα σπόρων στον ωκεανό, που συνήθως διασκορπίζονταν στα τέσσερα σημεία του ορίζοντα, ίσως εξαιτίας κάποιας μετάλλαξης έμειναν προσκολλημένα το ένα στο άλλο και συνέχισαν να ζουν «ομαδική ζωή». Αν έτσι έγινε, τότε έντομα, αστερίες και άνθρωποι ίσως οφείλουν την εμφάνισή τους στη Γη σε κάποιο σάκο σπόρων, μεγέθους κόκκου σκόνης, που δεν έσπασε...

                                       Επιμέλεια:
                           Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
                                Πηγή: «Discover»

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου