(Κεντρική εικόνα άρθρου: Καλλιτεχνική απεικόνιση του tiktaalik, ενός ψαριού που περπατούσε, το οποίο έχει εξαφανιστεί. Dotted Yeti/Shutterstock)
Όταν σας έρχεται στο μυαλό η ανθρώπινη εξέλιξη, το πιθανότερο είναι να φαντάζεστε χιμπατζήδες που εξερευνούν αρχαία δάση ή πρώιμους ανθρώπους να ζωγραφίζουν μαμούθ στους τοίχους των σπηλαίων. Όμως, εμείς οι άνθρωποι -όπως και οι αρκούδες, οι σαύρες, τα κολίμπρι και ο Τυραννόσαυρος Ρεξ- στην πραγματικότητα είμαστε σαρκοπτερύγια ψάρια (Sarcopterygii ή lobe-finned fishes).
Μπορεί να ακούγεται παράξενο, οι αποδείξεις γι αυτό, ωστόσο, βρίσκονται στα γονίδια, στην ανατομία μας και στα απολιθώματα. Ανήκουμε σε μια ομάδα ζώων που ονομάζονται σαρκοπτερύγιοι της ξηράς, όμως οι τεράστιες εξελικτικές αλλαγές το έχουν κρύψει αυτό από την εμφάνισή μας.
Γνωρίζουμε ότι τα ψάρια είναι εξαίρετοι κολυμβητές, στην πραγματικότητα ωστόσο έχουν εξελίξει την ικανότητα να “περπατούν” τουλάχιστον πέντε φορές. Κάποια είδη έλκουν τον εαυτό τους προς τα εμπρός χρησιμοποιώντας ανεπτυγμένα μπροστινά πτερύγια, ενώ άλλα “περπατούν” επάνω στον πυθμένα του ωκεανού.
Οι σαρκοπτερύγιοι πρόγονοί μας, προτού αποτολμήσουν να βγουν την στεριά, εξέλιξαν πνεύμονες και άλλους μηχανισμούς αναπνοής, οστέινα άκρα και μία δυνατότερη σπονδυλική στήλη. Οι προσαρμογές αυτές δεν ήταν μόνο χρήσιμες για τα υδάτινα περιβάλλοντα, αλλά επέτρεψαν επίσης στους προγόνους μας να εξερευνήσουν τη γη – ήταν “προ-προσαρμογές” για τη ζωή στην ξηρά.
Η μετάβαση από το νερό στη γη αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά γεγονότα στην εξέλιξη των σπονδυλωτών. Μπορεί να ξεκίνησε ως τρόπος διαφυγής από τα αρπακτικά, εντούτοις το τοπίο που ανακάλυψαν οι πρόγονοί μας ήταν ήδη πλούσιο σε φυτά όπως βρύα και φτέρες, καθώς και σε αρθρόποδα (σαρανταποδαρούσες) που είχαν αποικίσει τη γη εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα.
Δεν είμαστε μόνοι
Το περπάτημα εξελίχθηκε ανεξάρτητα αρκετές φορές στα ψάρια· αποτελεί δηλαδή παράδειγμα εξελικτικής σύγκλισης (παρόμοια χαρακτηριστικά που εξελίσσονται ανεξάρτητα, όπως τα φτερά στις νυχτερίδες και ατα πουλιά). Παρ’ όλα αυτά, η εξέλιξη του περπατήματος στα ψάρια είναι κάτι το σπάνιο. Υπάρχουν περισσότερα από 30.000 είδη ψαριών -όπως τα γνωρίζουμε σήμερα (όχι με την εξελικτική έννοια)- εκ των οποίων ελάχιστα μόνο (περίπου δέκα) μπορούν να “περπατήσουν”.
Οι σαρκοπτερύγιοι ιχθύες εμφανίζουν πολλές και σημαντικές διαφορές από τα άλλα είδη ψαριών. Για παράδειγμα, τα πτερύγια (άκρα) μας διαθέτουν οστέινα στηρίγματα και μυϊκούς λοβούς, τα οποία μας επιτρέπουν να κινούμαστε στη στεριά.
Η προσαρμογή αυτή πιστεύεται ότι ήταν κρίσιμη για την εξέλιξη των Τετραπόδων (Tetrapods, δηλαδή αμφίβια, θηλαστικά, ερπετά και πτηνά) κατά τη μετάβασή μας από το νερό στη γη, στην Ύστερη Δεβόνια περίοδο, πριν από περίπου 375 εκατομμύρια χρόνια. Πολλά από τα γονίδια που εμπλέκονται στο σχηματισμό των άκρων και των δακτύλων στα Τετράποδα, τα βρίσκουμε επίσης και στους αποκλειστικά υδάτινους σαρκοπτερύγιους -όπως οι Δίπνοοι- κάτι που σημαίνει πως τα χαρακτηριστικά αυτά είχαν εξελιχθεί στον αρχαίο κοινό μας πρόγονο.
Δεν γνωρίζουμε ποιο είδος ήταν ο πρόγονός μας αυτός, αλλά πιθανότατα έμοιαζε με τον κοιλάκανθο, για τον οποίο διαθέτουμε ένα πλούσιο αρχείο απολιθωμάτων, και που ο ίδιος αποτελεί ένα “ζωντανό απολίθωμα” που ζει στον Δυτικό Ινδικό Ωκεανό και στην Ινδονησία.
Οι σαρκοπτερύγιοι ιχθύες που περπατούν είτε έχουν εξαφανιστεί -όπως το Tiktaalik- είτε έχουν εξελιχθεί τόσο πολύ ώστε να μην τους αναγνωρίζουμε πλέον ως ψάρια (Τετράποδα).
Παράδειγμα ζωντανών ψαριών που περπατούν, αποτελούν οι οξυδερκίνες (mudskippers). Τα συγκεκριμένα ψάρια ζουν σε βάλτους με μαγγρόβια και σε παλιρροϊκά επίπεδα, και χρησιμοποιούν τα θωρακικά τους πτερύγια για να περπατούν στη στεριά. Τα πτερύγια αυτά βοηθούν τις οξυδερκίνες να ξεφεύγουν από τα υδρόβια αρπακτικά, να αναζητούν τροφή (καταναλώνουν οργανική ύλη μέσα στη λάσπη), ακόμα και να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους στη στεριά, βρίσκοντας συντρόφους.
Ένα ακόμα παράδειγμα αποτελεί το γατόψαρο που περπατά (Clarias batrachus), το οποίο χρησιμοποιεί τα θωρακικά του πτερύγια για να κινηθεί στη στεριά, κάτι που το βοηθάει στο να αποχωρεί από τις υδάτινες περιοχές που ζει όταν αυτές αρχίζουν να ξεραίνονται, αναζητώντας νέους βιότοπους.
Πώς εξελίχθηκαν αρχικά τα γονίδια που σχετίζονται με το περπάτημα;
Ο βάτος Leucoraja erinacea είναι ένας χονδριχθύς (ψάρι με χόνδρινους σπόνδυλους), που συγγενεύει με τα σαλάχια και τους καρχαρίες (σε αντίθεση με τους οστεϊχθύες, συμπεριλαμβανομένων των σαρκοπτερύγιων). Είναι ένα ακόμη ψάρι που “περπατάει” υποβρυχίως με πτερύγια που μοιάζουν με πόδια, η κίνηση των οποίων θυμίζει την αντίστοιχη των ζώων της ξηράς.
Ο Leucoraja erinacea παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τους επιστήμονες που ερευνούν την εξέλιξη της κίνησης, καθώς εξέλιξε το περπάτημα με βάση τα πτερύγια ανεξάρτητα από τους σαρκοπτερύγιους. Μέχρι τώρα, ωστόσο, ήταν δύσκολο να μελετηθεί η γενετική που βρίσκεται πίσω από το περπάτημά του, λόγω έλλειψης ποιοτικών δεδομένων.
Αυτό άλλαξε πρόσφατα, όταν ερευνητές από τη Σεούλ και τη Νέα Υόρκη, χρησιμοποιώντας τεχνολογία αιχμής, κατάφεραν για να κατασκευάσουν μία υψηλής ποιότητας αναπαράσταση του γονιδιώματος του βάτου αυτού. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι χρησιμοποιεί μόνο δέκα μύες για το -μέσω πτερυγίων- περπάτημά του, όταν τα Τετράποδα χρησιμοποιούν συνήθως 50 μύες για να κινήσουν τα άκρα τους.
Ένα μεγάλο ερώτημα σχετικά με την εξέλιξη των σπονδυλωτών είναι το εξής: ποια γονίδια παίζουν κύριο ρόλο στην ανάπτυξη των μυών που επιτρέπουν το περπάτημα; Για να το ανακαλύψει αυτό, η ομάδα εξέτασε ποια γονίδια είναι ενεργά στα νεύρα που ελέγχουν τους μύες των άκρων (κινητικοί νευρώνες) σε ένα ποντίκι, σε ένα κοτόπουλο και σε έναν βάτο Leucoraja erinacea.
Ανακάλυψαν πως υπάρχουν παρόμοια μοτίβα της γονιδιακής έκφρασης στα κινητικά νεύρα που βοηθούν αυτούς τους μύες να λειτουργούν. Έτσι, μπορεί τα ψάρια που περπατούν να έχουν ακολουθήσει κάμποσα διαφορετικά εξελικτικά μονοπάτια, η πρόσφατη όμως αυτή μελέτη δείχνει πως υπάρχει ένας κοινός γενετικός μηχανισμός.
Οι άνθρωποι εξελίχθηκαν στους καλύτερους περιπατητές
Μέχρι το τέλος της Τριασικής περιόδου, περίπου 201 εκατομμύρια χρόνια πριν, τόσο οι δεινόσαυροι όσο και τα θηλαστικά είχαν αναπτύξει εξαιρετικές ικανότητες τρεξίματος. Οι άνθρωποι βελτίωσαν αυτές τις κινητικές ικανότητες, εξελίσσοντας πολυάριθμες προσαρμογές που μας καθιστούν ένα από τα πιο αποτελεσματικά και ικανά -όσον αφορά στο τρέξιμο- είδη στον πλανήτη.
Αυτές οι προσαρμογές περιλαμβάνουν έναν αχίλλειο τένοντα ο οποίος βοηθά -σαν ελατήριο- στην αποθήκευση ενέργειας, έναν μακρύ βηματισμό με ισορροπημένο κέντρο βάρους, και την εφίδρωση ώστε να αποβάλλουμε θερμότητα. Αυτές οι προσαρμογές μας επιτρέπουν να τρέχουμε μεγάλες αποστάσεις επιδεικνύοντας μεγάλη αντοχή· αν και με αργές ταχύτητες.
Οι πρόγονοί μας χρησιμοποιούσαν το τρέξιμο για το κυνήγι, για να ξεφύγουν από τα αρπακτικά και για να αναζητήσουν τροφή. Το τρέξιμο έχει διαμορφώσει την ανατομία, τη φυσιολογία και τον πολιτισμό μας. Και είναι αρκετές οι μελέτες που δείχνουν ότι το περπάτημα και το τρέξιμο έχουν ζωτική σημασία για την ευημερία και τη σωματική μας υγεία.
Ήταν μεγάλη η διαδρομή από την απαρχή του περπατήματος στους ιχθυόμορφους προγόνους μας που αποίκησαν για πρώτη φορά τη γη, έως σήμερα. Όμως, το περπάτημα και το τρέξιμο εξακολουθούν να αποτελούν ένα κεντρικό κομμάτι της ζωής μας και της εξελικτικής μας επιτυχίας.
Πηγή: https://theconversation.com/
