Δευτέρα, 21 Μαΐου 2018

Σπόγγος: ο αρχαιότερος πρόγονος

Όλα τα είδη εδώ στη Γη πιστεύουν οι επιστήμονες  ότι προέρχονταν από έναν κοινό πρόγονο: ένα μικρόβιο που ζούσε περίπου 3,5 δισεκατομμύρια έως 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν και (ευτυχώς για εμάς) από αυτόν αναπαράχθηκαν με  την εξέλιξη όλα τα ζωντανά πράγματα που βλέπουμε και δεν βλέπουμε γύρω μας. Οι βιολόγοι αποκαλούν αυτόν τον πρόγονο, τον τελευταίο καθολικό κοινό πρόγονο ή τον LUCA. 
 
Απ’ όλους τους σπόγγους, η Λευκοσωλήνια είναι το απλούστερο σύστημα διήθησης νερού. Το εύθραυστο σώμα της έχει λεπτά διάτρητα τοιχώματα. Τα μικρά μαστιγωτά χοανοκύτταρα που διαθέτει, ωθούν το νερό και τα σωματίδια τροφής μέσα από τους πόρους σε μια κεντρική κοιλότητα και τελικά σε ένα και μοναδικό μικρό στόμιο. Οι ακίδες της Λευκοσωλήνιας – ουσιαστικά ο σκελετός της – είναι προεξοχές ανθρακικού ασβεστίου αγκιστρωμένες μέσα σε μια σκληρή ινώδη πρωτε?νη, τη σπογγίνη.
 
Χαράξτε μια γραμμή μέσα στο χρόνο, αρχίζοντας από τον άνθρωπο και κάθε άλλο σύγχρονο ζώο και εκεί που οι γραμμές θα τέμνονται στο παρελθόν θα βρείτε τον αρχαιότερο κοινό πρόγονο όλων. Από πού προήλθε αυτό το αρχικό πρωτόγονο ζώο και τι μορφή είχε; Ποιοι είναι οι κοντινότεροι συγγενείς του;
 
Ο υδροβιολόγος Mitchell Sogin και οι συνεργάτες του αναζήτησαν τις απαντήσεις στα ερωτήματα αυτά, εφαρμόζοντας την τεχνολογία αυτόματης ταυτοποίησης του DNA σε πολλά υδρόβια ζωικά είδη. Οταν ομαδοποίησαν τα είδη, με βάση τη χρονική σειρά εμφάνισής τους στη Γη, από τα πιο απλά στα πιο σύνθετα, κατέληξαν ότι ο κοινός πρόγονος όλων ήταν …ο σπόγγος! Ακόμα και οι ίδιοι ξαφνιάστηκαν. Οι σπόγγοι δε μοιάζουν με ζώα. Δεν αναζητούν την τροφή τους και δεν έχουν καν πόδια. Οι περισσότεροι άνθρωποι θα έλεγαν ότι οι σπόγγοι είναι φυτά. Κι όμως δεν είναι φυτά. Είναι ζώα.
 
Συγκρίνοντας το DNA, ο Sogin ανακάλυψε και κάτι ακόμα πιο παράξενο στο γενεαλογικό δέντρο των ζώων: Οι μύκητες, είδος ζωής που επίσης – αν όχι και περισσότερο από τους σπόγγους – θεωρείται φυτό παρά ζώο, βρίσκονται δυο θέσεις πίσω από τους σπόγγους στη ζωική εξελικτική γραμμή. Το εύρημά του αυτό έχει σοβαρή επίπτωση στις μελέτες για την εξέλιξη των ειδών και ενδέχεται ακόμα και να φωτίσει ζητήματα που ερευνά η εξωβιολογία, όπως η μορφή της πιο πρώιμης εξωγήινης μη φυτικής ζωής.
 
 Ο σπόγγος συναντάται σε θάλασσες με γρήγορα κινούμενες παλίρροιες. Αν και μοιάζει με θάμνο, είναι στην πραγματικότητα μια αποικία χαλαρά συνδεδεμένων κυττάρων, που περιβάλλουν τις ακίδες και άλλα μη ζωντανά υλικά, που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του σώματος του σπόγγου. Άγνωστο πώς, αυτά τα κύτταρα «γνωρίζουν» το ένα το άλλο και δεν αναμειγνύονται ποτέ με τα κύτταρα άλλων σπόγγων.
 
Υπάρχουν 9.000 είδη σπόγγων, που ζουν από τους τροπικούς έως την Αρκτική, μερικά από τα οποία φτάνουν σε ύψος τα 2,5 μέτρα. Δεν κινούνται εμφανώς, ούτε και παραμονεύουν τη λεία τους. Απλώς στέκονται εκεί καθώς ο ωκεανός περνάει μέσα από τους πόρους τους, διηθώντας μόλις μερικές δεκάδες γραμμάρια τροφής από κάθε τόνο θαλασσινού νερού. Ορισμένα ζουν ακόμα και στο γλυκό νερό. Οι σπόγγοι είναι πολυκύτταροι οργανισμοί, αλλά τα κύτταρά τους δεν ομαδοποιούνται όπως στα ανώτερα ζώα: Δε σχηματίζουν ιστούς, μύες, όργανα, νεύρα ή εγκέφαλο. Αυτή η απλότητα, όμως, είναι απατηλή. Μερικοί σπόγγοι είναι οπλισμένοι με μυτερές ακίδες, μικροσκοπικές και όμορφες σαν τις νιφάδες. Αλλοι, όπως ο σπόγγος της φωτιάς που ζει στα νησιά της Χαβάης, έχουν επιφανειακές τοξίνες που προκαλούν αφόρητο πόνο στον άνθρωπο που θα τους ακουμπήσει. Αυτοί οι ίδιοι σπόγγοι είναι αντικείμενο μελέτης για την απομόνωση βιολογικών παραγόντων με αντικαρκινική και αντιφλεγμονώδη δράση.
 
Ο σπόγγος είναι το πιο πρωτόγονο πολυκύτταρο ζώο, υποστηρίζει ο Sogin. Μερικοί επιστήμονες θεωρούν ότι η ικανότητά τους να αναπτύσσουν διαφοροποιημένα κύτταρα, οδήγησε στη δημιουργία του βιολογικού δέντρου των ζώων. Εχοντας λιγοστά είδη κυττάρων, χαλαρά συνδεδεμένα μεταξύ τους, ο σπόγγος καταφέρνει να παίρνει διάφορα ασύμμετρα σχήματα. Οι σπόγγοι ζουν άνετα μόνοι τους και συχνά προσφέρουν κατάλυμα σε άλλα θαλάσσια είδη. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα μεγάλο σπόγγο στον Κόλπο του Μεξικού, που φιλοξενούσε 16.000 γαρίδες και 1.000 άλλα θαλάσσια ζώα. Τα κύτταρα του σπόγγου, οι ασβεστολιθικές ή χαλαζιακές ακίδες τους και η μάζα του κολλαγόνου που σχηματίζει το ορατό σώμα του, δημιουργούν ένα δίκτυο από θαλάμους και διαδρόμους, καλυμμένους με τριχίδια γνωστά σαν βλεφαρίδες, που κυματίζουν, ωθώντας το νερό και φιλτράροντας απ’ αυτό το πλαγκτόν και τα απορρίμματα. Οσο μεγάλος κι αν είναι ο σπόγγος μπορεί να φάει μόνο όσα τα μεμονωμένα κύτταρά του μπορούν να απορροφήσουν.
 
Οι σπόγγοι είναι οι πιο πρωτόγονοι οργανισμοί που εμφανίζουν δύο φύλα. Οι περισσότεροι μάλιστα είναι ερμαφρόδιτοι, δηλαδή παράγουν και ωάρια και σπέρμα. Το σπέρμα διαχέεται μέσα από το νερό μέχρι ένα μέρος του να βρεθεί στους διαδρόμους και τους θαλάμους κάποιου άλλου σπόγγου. Αλλά οι σπόγγοι έχουν και μια δεύτερη επιλογή αναπαραγωγής. Αν περάσετε έναν απ’ αυτούς μέσα από κόσκινο, χωρίζοντας τα κύτταρά του το ένα από το άλλο, τότε αυτά θα περιπλανηθούν μέχρι να ξανασυναντηθούν και να ξανακολλήσουν, σχηματίζοντας ένα ή περισσότερα γενετικά ακριβή αντίγραφα του αρχικού σπόγγου. Αν ένας σπόγγος πληγωθεί, δε χρειάζεται να αναπτύξει νέο «ιστό». Απλά μετακινεί μερικά κύτταρα στην πληγή για να την κλείσει. Αυτές οι τεχνικές επέτρεψαν στους σπόγγους να επιζήσουν για 500 εκατομμύρια χρόνια. Μερικοί, μάλιστα, έχουν αξιοσημείωτες ικανότητες. Ενας που ζει στη Μεσόγειο μέσα σε υποθαλάσσιες σπηλιές, παγιδεύει μικρά καρκινοειδή με τις μυτερές σαν γυάλινες ακίδες που προεξέχουν από το σώμα του και μετά τα περιβάλλει με τα κύτταρά του και τα χωνεύει.
 
Ο βιολόγος Calhoun Bond, που τότε ήταν στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill,, ανακάλυψε το 1986 ότι κι η αντίληψη πως οι σπόγγοι παραμένουν ακίνητοι δεν είναι ακριβής. Αρκετοί απ’ αυτούς κινούνται! Διαπίστωσε στο εργαστήριο ότι σπόγγοι του γλυκού νερού έρπουν εξαιρετικά αργά στο βυθό των δοχείων μέσα στα οποία τοποθετήθηκαν. Μεγαλύτεροι σπόγγοι των θαλασσών κάνουν το ίδιο, βγάζοντας προεξοχές σαν κουπιά και σπρώχνουν, φτάνοντας ορισμένες φορές να σκαρφαλώσουν στα τοιχώματα των δοχείων. Ενα είδος σπόγγου διαπιστώθηκε ότι μπορεί να κινείται με ταχύτητα 4 χιλιοστών την ημέρα!
 
Με τόσα παράξενα χαρακτηριστικά, οι σπόγγοι ήταν πάντοτε δύσκολο να ταξινομηθούν. Αν και μερικοί βιολόγοι υποπτεύονταν από παλιά ότι είναι περισσότερο ζώα παρά φυτά, άλλοι τους θεωρούσαν σαν έναν κλάδο έξω από την εξελικτική γραμμή που οδήγησε στα πολυκύτταρα μετάζωα, δηλαδή τα σημερινά ζώα. Μέχρι την εφαρμογή της μεθόδου εξέτασης του DNA, δεν υπήρχε κάποιος τρόπος για να διαπιστωθεί ποιο από τα δύο ισχύει.
 
Μια θέση πίσω από τους σπόγγους στη ζωική εξελικτική γραμμή βρίσκονται τα χοανομαστιγωτά, μονοκύτταροι οργανισμοί, που μοιάζουν πολύ με ένα από τα είδη κυττάρων που διαθέτουν και οι σπόγγοι: Τα χοανοκύτταρα. Μερικά χοανομαστιγωτά σχηματίζουν και συσσωματώματα που κάνουν πιο ευδιάκριτο το πέρασμα από τα μονοκύτταρα στα πολυκύτταρα ζώα. Οσο για τους μύκητες, αυτοί βρίσκονται ένα κλικ ακόμα πιο πίσω. Αν και αναπαράγονται με σπόρους, είναι πιο κοντά στα ζώα παρά στα φυτά. Πρόκειται μάλλον για το πρώτο τμήμα του ενός από τους δύο κλάδους που δημιουργήθηκαν, από κάποιο κοινό πρόγονο των μυκήτων και των ζώων. Η απρόσμενη γενετική εγγύτητα μυκήτων και ζώων ίσως εξηγεί και τη δυσκολία θεραπείας των μυκητιάσεων, αφού τα φάρμακα είναι τόσο πιο αποτελεσματικά όσο διαφορετικότερος είναι ο παθογόνος οργανισμός από τον ξενιστή του.

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου