Προχωρώντας στην εξέλιξη Understand article

Μετάφραση από Παναγιώτης Στασινάκης (Panagiotis Stasinakis), Εκπαιδευτικός Β/θμιας Εκπαίδευσης, Βιολόγος-ΜΔΕ Η Lucy Patterson συζητά με την Èlia Benito Gutierrez, από το Ευρωπαϊκό…

Στους πυθμένες των παραλιών, ο σκουληκόμορφος αμφίοξυς είναι θαμμένος μέχρι τα βράγχιά του και φιλτράρει το πλαγκτόν από τα κύματα. Αυτό συμβαίνει εδώ και πάρα πολλάχρόνια. Μέρα με τη μέρα, για περισσότερα από 520 εκατομμύρια χρόνια, ο αμφίοξυς ή τέλος πάντων κάτι πολύ όμοιο με αυτόν, ανέπτυξε την ικανότητα να τρέφεται με φιλτράρισμα καθώς ο κόσμος άλλαζε τριγύρω του. Τα ψάρια προσπαθούσαν να μετακινηθούν στη στεριά, οι δεινόσαυροι φωνασκούσαν κατά μήκος των πεδιάδων, οι πρώτοι άνθρωποι έτριβαν πυρόλιθους μεταξύ τους για να ανάψουν φωτιά, και εν τω μεταξύ ο αμφίοξυς εξακολουθούσε να είναι εκεί. Την επόμενη φορά που θα πάτε για θαλάσσια κατάδυση ψάξτε να τους εντοπίσετε. Ίσως δεν σας φανούν πολύ δυναμικοί, όμως αυτά τα πλάσματα έχουν εκπλήξει τους φυσιοδίφες και τους επιστήμονες από τα μέσα του 19^ου αιώνα, μεταξύ αυτών και την Èlia Benito Gutierrez.

Το ενδιαφέρον της για τον αμφίοξυ προέκυψε στο μάθημα ζωολογίας, κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους των σπουδών της στο Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης^w1, στην Ισπανία. «Ο αμφίοξυς ήταν αυτό το σκουληκόμορφο πλάσμα στο τέλος της λίστας των ασπόνδυλων, πριν από τα σπονδυλωτά», θυμάται. Από την εποχή των μεγάλων αποκαλύψεων του Κάρολου Δαρβίνου 150 χρόνια πριν, αρκετοί θεωρούσαν πως ο αμφίοξυς ίσως αποτελεί τον σημαντικό κρίκο για να κατανοήσουμε την προέλευση των σπονδυλωτών, δηλ. της ομάδας των ζώων με σπονδυλική στήλη όπως είναι τα ψάρια, τα αμφίβια, τα ερπετά, τα πτηνά και τα θηλαστικά μεταξύ των οποίων και εμείς. Η σχολαστική περιέργεια της Èlia την οδήγησε στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας στη Χαϊλδεβέργη (the European Molecular Biology Laboratory – EMBL)^w2 της Γερμανίας, αφού είχε προηγηθεί ένα διδακτορικό στη Βαρκελώνη και μία επιστημονική θέση στο Λονδίνο, για να ασχοληθεί με ένα νέο πρωτοποριακό πρόγραμμα σχετικά με τον αμφίοξυ.

Το ερευνητικό πρόγραμμα της Èlia εντάσσεται στον νέο επιστημονικό κλάδο του ‘evo-devo’ – τη συνδυασμένη δηλαδή μελέτη της εξέλιξης (evolution) και της ανάπτυξης (development). Όλο και περισσότεροι επιστήμονες διαπιστώνουν πως τα περίπλοκα στάδια της ανάπτυξης – πώς δηλαδή ένα γονιμοποιημένο ωάριο αναπτύσσεται σε ενήλικο άτομο με απίστευτη ποικιλία κυττάρων και ιστών – επηρεάζουν σημαντικά την εξελικτική διαδικασία.

Τα νέα είδη δεν προκύπτουν κάθε φορά ανακαλύπτοντας ξανά τον τροχό, αλλά διευθετώντας και παραλλάσσοντας προϋπάρχοντα αναπτυξιακά σχέδια. Όσο νωρίτερα γίνει η μετατροπή, τόσο πιο δραματικές είναι οι τελικές αλλαγές. Οι μεταγενέστερες μετατροπές που προκαλούν αδρότερες αλλαγές, έχουν μικρότερη πιθανότητα να προκαλέσουν μεγάλης έκτασης μειονεκτήματα και για αυτό ήταν πάντα ευνοημένες. Αυτό δημιουργεί μία νοητική δυστοκία: όσο περισσότερο πίσω στην ανάπτυξη μελετάμε, τόσο περισσότερο όμοιοι είμαστε με τους εξελικτικούς μας προγόνους. Για παράδειγμα, ξέρατε πως ως έμβρυα περνάμε από ένα στάδιο κατά τη διάρκεια του οποίου αρχίζουμε να αναπτύσσουμε βράγχια όπως οι ιχθυόμορφοι προκάτοχοί μας; Όπως και τα έμβρυα των ψαριών, αναπτύσσουμε «φαρυγγικά τόξα», έξι σαρκώδη σακίδια σε κάθε πλευρά του λαιμού, καθένα από τα οποία περιέχει μία χόνδρινη ράβδο. Εξελικτικές προσαρμογές από το υδάτινό μας παρελθόν μας, ανάγκασαν αυτές τις δομές να αφομοιωθούν ξανά σχηματίζοντας την αναπτυσσόμενη γνάθο και τα μικροσκοπικά οστά του μέσου αυτιού.

Ο Αμφίοξυς ανήκει σε μία ιδιαίτερη κατηγορία πλασμάτων που ο ίδιος ο Δαρβίνος ονόμαζε «ζωντανά απολιθώματα» και έχουν μεγάλη επιστημονική αξία για τους ερευνητές που μελετούν το evo-devo. Πρόκειται για είδη που ζουν σήμερα αλλά είναι εξαιρετικά όμοια με τους απολιθωμένους προγόνους τους. Άλλα παραδείγματα τέτοιων οργανισμών είναι οι κροκόδειλοι και οι κοιλάκανθοι, μία μεγάλη ομάδα προϊστορικής μορφής ψαριών τα οποία είχε θεωρηθεί πως έχουν εξαφανιστεί μέχρι την ανακάλυψη ενός ζωντανού ψαριού το 1938. Κατά τη διάρκεια των χιλιετιών η Γη έγινε μάρτυρας μεγάλων περιβαλλοντικών αλλαγών, που διέγειραν την εξέλιξη νέων ειδών και προκάλεσαν την εξαφάνιση άλλων. Στην πραγματικότητα, έχει υπολογιστεί πως περίπου το 99,9% των ειδών που έχουν ζήσει ποτέ πάνω στη γη, έχουν πια εξαφανιστεί.

Παρ’ όλα αυτά, τα συγκεκριμένα ζωντανά απολιθώματα έχουν επιβιώσει και εμφανίζονται σχετικά απαράλλακτα. Αν και αυτό ίσως υπονοεί πως τα συγκεκριμένα είδη έχουν παραμείνει στάσιμα κατά τη διάρκεια του εξελικτικού χρόνου, στην πραγματικότητα το DNA τους έχει υποστεί τον ίδιο αριθμό μεταλλάξεων όπως έχει συμβεί και σε όλα τα υπόλοιπα είδη. Όμως, για κάποιο λόγο, οι μεταλλάξεις που προκαλούσαν αλλαγές στο σχήμα του σώματος δεν ήταν ποτέ ιδιαίτερα ευνοϊκές. Για τον αμφίοξυ – ένα ευπροσάρμοστο πλάσμα που νοιώθει το ίδιο άνετα σε αμμώδεις ή χαλικώδης πυθμένες, σε ζεστά ή ακόμα και ψυχρά νερά, ίσως ο τρόπος τροφής με τη διαδικασία φιλτραρίσματος που μοιράζεται με τους απογόνους τους, ακόμα και κατά τη διάρκεια των τελευταίων 520 εκατομμυρίων χρόνων, δεν ήταν ποτέ υπό τον κίνδυνο απειλής.

Παρ’ όλα αυτά, αυτό που κυρίως εντυπωσιάζει τους λάτρεις του αμφίοξυ είναι η θέση των αρχαίων προγόνων του στο εξελικτικό δέντρο. Όπως εξηγεί η Èlia «αυτό που είναι αρκετά ενδιαφέρον είναι πως ο αρχαίος πρόγονος που παρουσιάζει ο αμφίοξυς ήταν ένα είδος μινιμαλιστικού ή ‘στελεχιαίου’ σπονδυλωτού». Αν και επίσημα είναι ένα ασπόνδυλο, ο αμφίοξυς έχει πολλά κοινά με τα σπονδυλωτά. Διαθέτει μία κοιλότητα νευρικής χορδής που διατρέχει την πλάτη του, όπως ο δικός μας ο νωτιαίος μυελός, και σε συνέχεια αυτού μία νωτοχορδή, μία δύσκαμπτη αλλά ευέλικτη ράβδο που υποστηρίζει το σώμα, παίζοντας το ρόλο της σπονδυλικής στήλης των πρωτευόντων. Ως έμβρυα, κι εμείς διαθέτουμε μία νωτοχορδή, ένα κατάλοιπο από το ασπόνδυλό μας παρελθόν, αλλά όπως και με τα φαρυγγικά τόξα, η δικιά μας κατακερματίζεται και επαναχρησιμοποιείται για να δημιουργηθούν οι δίσκοι που εντοπίζονται μεταξύ των σπονδύλων. «Ως ο κοντύτερος ζωντανός συγγενής του προγόνου όλων των σπονδυλωτών, ο αμφίοξυς μας προσφέρει μία σπάνια ματιά για το πώς πιθανώς έμοιαζαν οι εξελικτικοί μας πρόγονοι», λέει η Èlia. Και πραγματικά, είναι φαινομενικά αδύνατη η πιθανότητα ενός τέτοιου σημαντικού εξελικτικά απολιθωμένου είδους να είναι ζωντανό σήμερα.

Επομένως, πώς κατόρθωσαν τα σπονδυλωτά και εξελίχθηκαν από αυτούς τους προγόνους που έμοιαζαν με τον αμφίοξυ; Φυσικά οι εξέλιξη των χόνδρων και των οστών ήταν πολύ σημαντικοί παράμετροι, αλλά η μετάβαση από τα ασπόνδυλα στα σπονδυλωτά είναι κάτι περισσότερο από μία απλή σπονδυλική στήλη. Ήταν επίσης και θέμα επιλογής τρόπου ζωής, ειδικότερα διατροφής. Αν και πλάσματα όπως ο αμφίοξυς κάθονται στον πυθμένα της θάλασσας και περιμένουν το φαγητό να τα προσεγγίσει, τα πρώιμα σπονδυλωτά εξέλιξαν μία νέα στρατηγική: την αρπαγή. Ξεκίνησαν να εξελίσσουν τρόπους για να βρίσκουν ενεργά την τροφή τους, αξιώνοντας μία ολόκληρη κατασκευή από πρωτότυπες καινοτομίες, σωματικά μέρη και ικανότητες. Σημαντικό ρόλο σε αυτά έπαιξε η εξέλιξη ενός νέου κεφαλιού.

Ίσως είναι προφανές, αλλά για να μπορέσεις να τραφείς ενεργά θα πρέπει κατ’ αρχάς να βρεις την τροφή σου. Για αυτό, χρειάζεσαι εκλεπτυσμένα αισθητήρια όργανα για να δεις, να μυρίσεις, να γευτείς και να ακούσεις την τροφή σου (αν και οι ασπόνδυλοι πρόγονοί μας διέθεταν αισθητήρια κύτταρα ή όργανα, τα πρώιμα σπονδυλωτά εξέλιξαν όργανα σε ζεύγη, όπως τα μάτια, επιτρέποντάς τους να αντιλαμβάνονται στον κόσμο σε τρεις διαστάσεις). Ήταν άραγε καλύτερα να εξελιχθούν αυτά τα νέα εργαλεία ανεύρεσης τροφής και ο εγκέφαλος πάνω από τον οποίο εντοπίζονταν ή δίπλα στο στόμα; Αυτές οι καινοτομίες, με τη σειρά τους, διεύρυναν το μενού διατροφής και οδήγησαν για τα περισσότερα σπονδυλωτά σε λιγότερο εύπεπτες δίαιτες που είχαν ως αποτέλεσμα την εξέλιξη μιας γνάθου με τα δόντια για να δαγκώνουν και να μασούν τα τρόφιμα πριν από την κατάληξή τους στο στομάχι.

Βασικό ρόλο τόσο για την ανάπτυξη όσο και για την εξέλιξη της κεφαλής επωμίζεται ένας ιστός που ονομάζεται «νευρική ακρολοφία» – ειδικά κύτταρα που προέρχονται από τον ίδιο ιστό που παράγει τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό μας. Μόλις διαμορφωθεί, αυτά τα κύτταρα αρχίζουν να μεταναστεύουν σε όλο το σώμα. Ο τελικός προορισμός πολλών είναι το κεφάλι, όπου δημιουργούν συνδετικό ιστό, μύες, δέρμα, προσωπικά νεύρα, οστά και χόνδρους, παρέχοντας στήριξη ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη των ματιών και των υποδοχέων της γεύσης και της οσμής στο στόμα και τη μύτη αντίστοιχα. Νευρικά κύτταρα της ακρολοφίας διασπείρονται επίσης (μέσω των φαρυγγικών τόξων) προς τις γνάθους, τα δόντια και τα μικροσκοπικά οστά του μέσου αυτιού που είναι απαραίτητα για την εξέλιξη της ακοής.

Όπως υποδηλώνει το όνομά του («amphis» σημαίνει «αμφί» και «oxys» σημαίνει «αιχμηρός», δηλαδή «αιχμηρός και από τα δύο άκρα»), ο αμφίοξυς δεν έχει κάποιο μεγάλο κεφάλι. Κυρίως, δεν διαθέτει νευρική ακρολοφία, όπως όλα τα σπονδυλωτά. Υπάρχουν κάποια στοιχεία πως τόσο ο αμφίοξυς όσο και τα χιτωνοφόρα (ομάδα ασπόνδυλων που σχετίζονται με τα προγονικά σπονδυλωτά) διαθέτουν κύτταρα που μεταναστεύουν, κάπως σαν μία πρωτόγονη νευρική ακρολοφία. Από τη μελέτη αυτών των κυττάρων, η Èlia ευελπιστεί να καταλάβει πώς η νευρική ακρολοφία, και κατ’ επέκταση το κεφάλι, εξελίχθηκε.

Μετά την ολοκλήρωση της ακολουθίας του γονιδιώματος του αμφίοξυ το 2008, η έρευνα έχει πραγματικά ωριμάσει. Οι επιστήμονες, όπως η Èlia μπορούν πλέον να εξασκηθούν σχετικά με το πώς θα φαινόταν το γονιδίωμα του στελεχιαίου σπονδυλωτού. Συγκρίσεις με γονιδιώματα σπονδυλωτών, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου, αποκαλύπτουν αξιοσημείωτη ομοιότητα. «Γνωρίζουμε πως ο αμφίοξυς διαθέτει όλες τις ίδιες σημαντικές οικογένειες γονιδίων που έχουν τα σπονδυλωτά», εξηγεί η Èlia. «Όλα τα βασικά δομικά στοιχεία που απαιτούνται για να σπονδυλωτά είναι διαθέσιμα. Έτσι, θα μπορούσατε να ρωτήσετε: γιατί ο αμφίοξυς δεν αναπτύσσεται σαν ένα σπονδυλωτό;» Η πιθανότερη απάντηση σε αυτό βρίσκεται επίσης στο γονιδίωμα. Σε αντίθεση με τα σπονδυλωτά, όπου πολλά γονίδια επαναλαμβάνονται, όλες οι οικογένειες γονιδίων στον αμφίοξυ εμφανίζονται ως μοναδικά αντίγραφα. Αυτό επιβεβαιώνει τις υποψίες μας ότι υπάρχει μία σημαντική απόκλιση μεταξύ των σπονδυλωτών και των αρχαίων προγόνων τους: στα πρώτα στάδια της εξέλιξης των σπονδυλωτών, ολόκληρο το προγονικό γονιδίωμα διπλασιάστηκε, δύο φορές.

Παράξενα γεγονότα στην εξελικτική μας ιστορία προκάλεσαν απότομη αύξηση του αριθμού των γονιδίων που διατίθενται για τη δράση της φυσικής επιλογής και επομένως τη δυνατότητα να εξελιχθούν. Με τα πρωτότυπα γονίδια να εργάζονται για τις συνήθεις διεργασίες της ανάπτυξης των ζώων, υπήρξε πολύ μεγαλύτερη ελευθερία για τη φυσική επιλογή να δοκιμάσει τα νέα αντίγραφα. Μέσω αυτής της δραστηριότητας, ολόκληρες οικογένειες και δίκτυα γονιδίων ανακυκλώθηκαν για να φτιαχτούν νέα σωματικά μέρη και συστήματα. Πράγματι, μόνο μετά τους διπλασιασμούς του γονιδιώματος η εξέλιξη της νευρικής ακρολοφίας απογειώθηκε και τα σπονδυλωτά ξεκίνησαν να αποκτούν κεφάλι. Πότε και πώς ακριβώς αυτοί οι διπλασιασμοί συνέβησαν είναι ασαφές, ενώ κατά τα εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης, τα περισσότερα από τα γονιδιακά αντίγραφα – ιδιαίτερα εκείνα που δεν δημιούργησαν νέα χαρακτηριστικά – έχουν χαθεί.

Έτσι, αντί απλά να κάθεται στην άμμο, με καμία πίεση για αλλαγή, ίσως ο αμφίοξυς απλά να εξελίχθηκε όσο περισσότερο μπορούσε με τα γονίδια που ήδη διέθετε. Χωρίς την εισροή νέων αντιγράφων γονιδίων, έχει φθάσει σε ένα σίγουρο τέλος. Ενώ, για πολλά άλλα είδη τέτοιος θανατηφόρο τέλος θα σήμαινε εξαφάνιση, υπάρχει πάντα ένα τμήμα της ακτής κάπου όπου ο αμφίοξυς μπορεί να θαφτεί μόνος του.

Ερευνητές όπως η Èlia είναι περισσότερο από ευτυχείς από το ότι ο αμφίοξυς αποτελεί θέμα συζήτησης σήμερα, καθώς προσφέρει μία μοναδική ευκαιρία για να μελετήσουμε πώς εξελίχθηκαν τα πρώτα σπονδυλωτά. Η ίδια δείχνει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την εξέλιξη του εγκεφάλου, και σχεδιάζει να κατασκευάσει έναν αναλυτικό χάρτη του εγκεφάλου του αμφίοξυ καθώς αυτός αναπτύσσεται, παρουσιάζοντας τις θέσεις των διαφορετικών νευρώνων καθώς και πια γονίδια εκφράζουν. «Συγκρίνοντας τον αμφίοξυ με τα σπονδυλωτά είδη μπορούμε να μάθουμε πώς ο βασικός μηχανισμός που υπήρχε ήδη στα στελεχιαία σπονδυλωτά αποκαταστάθηκε και ανασχηματίστηκε, δημιουργώντας τελικά περίπλοκα χαρακτηριστικά όπως η μνήμη ή η ικανότητά μας να μαθαίνουμε». «Έτσι, πηγαίνοντας πίσω για όλα αυτά τα χρόνια που έχουν περάσει, ο αμφίοξυς ίσως αποτελεί το κλειδί για ολόκληρο το εξελικτικό μας παρελθόν, βοηθώντας μας να κατανοήσουμε τα πλάσματα που είμαστε σήμερα».

Web References

• w1 – Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης (Universitat de Barcelona), δείτε: www.ub.edu
• w2 – Βρείτε περισσότερα στοιχεία σχετικά με το Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (European Molecular Biology Laboratory), εδώ: www.embl.org

Resources

• Για να διαβάσετε περισσότερα για την ερευνητική ομάδα του EMBL όπου εργάζεται η Èlia, καθώς και την ιστορία του υπευθύνου του εργαστηρίου της, Detlev Arendt, δείτε:
• Hodge R (2006) A search for the origins of the brain. Science in School 2: 68-71. www.scienceinschool.org/2006/issue2/brain
• Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη δημιουργία ενός νέου δέντρου της ζωής – το οποίο καταγράφει την εξελικτική διαδικασία, δείτε:
• Hodge R (2006) A new tree of life. Science in School 2: 17-19. www.scienceinschool.org/2006/issue2/tree
• Η ιστοθέση «Η Κατανόηση της Εξέλιξης» από το αμερικάνικο Πανεπιστήμιο Μπέρκλει, στην Καλιφόρνια, προσφέρει έγκυρες και επικαιροποιημένες πληροφορίες σχετικά με τους εξελικτικούς μηχανισμούς, τη θεωρία, τις αποδείξεις και τη σύγχρονη έρευνα. Η ιστοθέση περιλαμβάνει πλήθος πηγών για τη διδασκαλία της εξέλιξης, συμπεριλαμβανομένων και του evo-devo (απευθυνόμενο σε αμερικάνικο κοινό). Επισκεφθείτε την ιστοθέση της εξέλιξης στο Μπέρκλε (http://evolution.berkeley.edu) ή χρησιμοποιήστε τον απευθείας σύνδεσμο: http://tinyurl.com/yc27f4n
• Ένα καταπληκτικό χαρακτηριστικό άρθρο σχετικά με το evo-devo, από την εφημερίδα Νιου Γιορκ Τάιμς:
• Yoon CK (2007) From a Few Genes, Life’s Myriad Shapes. The New York Times 26 June. Δείτε την ιστοθέση της Νιου Γιορκ Τάιμς (www.nytimes.com) ή χρησιμοποιήστε άμεσα τον παρακάτω σύνδεσμο: http://tinyurl.com/34h675
• Δύο δημοφιλή επιστημονικά βιβλία σχετικά με την έρευνα για το evo-devo:
• Shubin N (2008) Your Inner Fish. A Journey into the 3.5 Billion-Year History of the Human Body. London, UK: Allen Lane. ISBN: 9780713999358
• Carroll SB (2005) Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom. New York, NY, USA: Norton. ISBN: 9780393060164
• Ένα σχόλιο σχετικά με τη σπουδαιότητα της δημοσίευσης του γονιδιώματος του αμφίοξυ, συμπεριλαμβανομένων και μερικών ακόμα πληροφοριών για τον αμφίοξυ, από το Nature:
• Gee H (2008) Evolutionary biology: The amphioxus unleashed. Nature 453: 999-1000. doi: 10.1038/453999a. Κατεβάστε δωρεάν το άρθρο εδώ, ή εγγραφείτε σήμερα στο Nature: www.nature.com/subscribe
• Το τραγούδι του αμφίοξυ: www.molecularevolution.org/mbl/resources/amphioxus
• Βίντεο ενός κοιλάκανθου: www.youtube.com/watch?v=NzzxOlFJtzg
• Παρακολουθείστε αυτή την απίστευτη ομιλία από τον παλαιοντολόγο Paul Sereno. Μόλις σε 20 λεπτά εξηγεί την έρευνά του – ανασκαφές για απολιθώματα σε ανεξερεύνητες μέχρι πρότινος περιοχές – πώς οι συναντήσεις του με ζωντανούς κροκόδειλους του έχουν αποκαλύψει πώς θα πρέπει να φαίνονταν οι τεράστιοι απολιθωμένοι αρχαίοι κροκόδειλοι, και πώς ελπίζει πως αυτού του είδους η έρευνα θα βοηθήσει να εμπνευστούν οι μελλοντικές γενιές επιστημόνων. Δείτε: www.ted.com/talks/view/id/428
• Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη φυσική επιλογή και τη μοριακή εξέλιξη, στο:
• Bryk J (2010) Φυσική επιλογή στο μοριακό επίπεδο. Science in School 14. www.scienceinschool.org/2010/issue14/evolution/greek
• Για μία παρουσίαση ενός βιβλίου για την εξέλιξη που είναι κατάλληλο για τους αρχάριους, δείτε:
• Haubold B (2010) Review of Why Evolution is True. Science in School 14. www.scienceinschool.org/2010/issue14/evotrue

Institutions

Author(s)

Το 2005 η Lucy Patterson ολοκλήρωσε το διδακτορικό της στο Βρετανικό Πανεπιστήμιο του Νότιγχαμ και από τότε έχει εργαστεί ως μεταδιδακτορικός ερευνητής, αρχικά στην Οξφόρδη μετά στο Φράιμπουρκ και την Κολωνία, στη Γερμανία. Καθ’ όλη αυτή τη χρονική περίοδο εργάζεται προσπαθώντας να δώσει απαντήσεις σε πλήθος διαφορετικών ερωτήσεων της αναπτυξιακής βιολογίας, τη μελέτη του πώς οι οργανισμοί μεγαλώνουν και αναπτύσσονται από ένα γονιμοποιημένο αυγό σε έναν ώριμο ενήλικα, χρησιμοποιώντας τα έμβρυα του zebrafish. Η ίδια έχει ευρύτερο ενδιαφέρον και ενθουσιασμό για την επιστήμη, και προς το παρόν αναπτύσσει τη δική της εμβρυική καριέρα ως επιστημονικός επικοινωνιολόγος.

Review

Το συναρπαστικό άρθρο εστιάζεται στη σπουδαιότητα της επιστήμης του evo-devo και πώς ο ασπόνδυλος αμφίοξυς έχει εξελικτικές συνδέσεις με τα σπονδυλωτά, που επεκτείνονται από την ανάπτυξη της κεφαλής ως την εξήγηση της δισκοπάθειας. Η ευρύτητα των πληροφοριών που καλύπτονται σε αυτό το άρθρο το καθιστούν μία ανεκτίμητη πηγή για εκπαιδευτικούς και μαθητές ηλικίας 16-18 ετών.

Η πληροφορία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διδαχθεί η εξέλιξη των σπονδυλωτών, ειδικότερα η ανάπτυξη του νευρικού συστήματος και των αισθητηρίων οργάνων και για ομαδική συζήτηση για να επισημανθεί γιατί ο αμφίοξυς είναι ένα αξιόλογο μοντέλο για την ανάπτυξη των σπονδυλωτών. Υπάρχουν δυνατότητες διεπιστημονικές συσχέτισης με τη γεωλογία (το μητρώο των απολιθωμάτων) και με την τεχνολογία πληροφοριών και επικοινωνίας (κατασκευάζοντας φυλογενετικά δέντρα).

Το συγκεκριμένο άρθρο θα μπορούσε να αποτελέσει μία καταπληκτική εργασία κατανόησης, χρησιμοποιώντας για παράδειγμα, τις παρακάτω ερωτήσεις.

1. Γιατί είναι σημαντικό το evo-devo για την επιστήμη;
2. Τι σημαίνει ζωντανό απολίθωμα;
3. Τι καταλαβαίνετε με τους όρους ‘στελεχιαίο σπονδυλωτό’ και ‘στελεχιαίο γονιδίωμα’;
4. Ποια ήταν η επιλεκτική πίεση που οδήγησε στην ανάπτυξη της κεφαλής;
5. Τι κατανοείτε με τον όρο ‘διπλασιασμός γονιδίου’ και γιατί φαίνεται να είναι κρίσιμος για την ανάπτυξη των σπονδυλωτών;

Για τους πιο τολμηρούς, υπάρχει η δυνατότητα σύγκρισης αλληλουχιών και φυλογενετική ανάλυση μεταξύ των γονιδίων του ανθρώπου και του αμφίοξυ.

Mary Brenan, Ηνωμένο Βασίλειο

License

CC-BY-NC-ND

Download

Download this article as a PDF