ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Νέα κλαδιά στο δέντρο της ζωής

Στην τελευταία καταμέτρηση, τα είδη που γνωρίζουν οι επιστήμονες ήταν 1,8 εκατ. Μπορεί ο αριθμός να ακούγεται μεγάλος, αλλά σε λίγο καιρό θα μοιάζει σταγόνα στον ωκεανό. Στα μεγάλου μεγέθους είδη μάς έχουν ξεφύγει τόσα πολλά, αλλά στα μικρά απλώς έχουμε ξύσει την επιφάνεια.

Ένα κουταλάκι του γλυκού με θαλασσινό νερό, χώμα ή πάγο περιέχει εκατομμύρια μικροοργανισμούς, τους οποίους δεν έχουμε ονομάσει ούτε καταμετρήσει ποτέ. Σύντομα όμως αυτό θα αλλάξει χάρη σε μια γενετική τεχνική, τη μεταγονιδιωματική, που υπόσχεται να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε

ΕΝΑ ΚΟΥΤΑΛΑΚΙ του γλυκού με θαλασσινό νερό, χώμα ή πάγο περιέχει εκατομμύρια μικροοργανισμούς, τους οποίους δεν έχουμε ονομάσει ούτε καταμετρήσει ποτέ.
Σύντομα αυτό θα αλλάξει χάρη σε μια γενετική τεχνική, τη μεταγονιδιωματική

τη ζωή στη Γη, να αποκαλύψει δισεκατομμύρια μορφές ζωής και απίστευτη βιοποικιλότητα.

Χρησιμοποιώντας την, οι επιστήμονες βρίσκουν νέα γονίδια, νέα είδη, νέα οικοσυστήματα και πιθανώς νέα κλαδιά στο δέντρο της ζωής. Ο νέος επιστημονικός κλάδος έχει τη δυνατότητα να μας δείξει πώς επιβιώνει η ζωή υπό ακραίες συνθήκες, να μας προμηθεύσει νέα μόρια για χρήση στη φαρμακευτική βιομηχανία και να αποκαλύψει τα μυστικά εξαφανισμένων ειδών, παίρνοντας ελάχιστα θραύσματα από το γενετικό τους υλικό και αναπαριστώντας το DΝΑ τους.

Αναγνωρίζουν μόνο το 1%! Οι βιολόγοι γνωρίζουν πως η μικροβιακή βιοποικιλότητα επεκτείνεται πέρα από τα είδη που έχουμε περιγράψει ήδη. Ωστόσο, η ανακάλυψη νέων ειδών δεν είναι εύκολη υπόθεση. Αν κοιτάξετε στο μικροσκόπιο ένα κουτάλι με νερό ή χώμα, θα δείτε πολλά μικρόβια που δύσκολα διαχωρίζονται. Οι επιστήμονες δεν μπορούν απλώς να βγάλουν ένα κύτταρο και να βρουν την αλληλουχία του DΝΑ του. Πρέπει πρώτα να καλλιεργήσουν στο εργαστήριο μεγάλο αριθμό μικροβίων, αλλά οι περισσότεροι μικροοργανισμοί δεν αναπτύσσονται στο εργαστήριο ή δεν καλλιεργούνται χωρίς άλλα είδη γύρω τους. Οι μικροβιολόγοι υπολογίζουν πως έχουν αναγνωρίσει μόλις 1% του συνόλου της μικροβιακής ζωής. Τα κομμάτια του παζλ. Με τη μεταγονιδιωματική, έχουν τον τρόπο να διαχωρίσουν τα κύτταρα. Ο ερευνητής παίρνει ένα δείγμα από το περιβάλλον, μαζεύει DΝΑ από όλα τα συγκεντρωμένα είδη, τα κατανέμει σε μείγμα από θραύσματα και μετά βρίσκει την αλληλουχία τους. Με αυτό τον τρόπο βάζει τα κομμάτια του παζλ το ένα δίπλα στο άλλο, ανασυνθέτοντας γονίδια ή ολόκληρα γονιδιώματα. Έτσι, συμπεραίνει ποιοι οργανισμοί βρίσκονταν στο αρχικό δείγμα. Χάρη σε αυτή την τεχνική, οι επιστήμονες τραβούν μία γενετική φωτογραφία της μικροβιακής κοινότητας που επιτρέπει στους οικολόγους να παρακολουθούν τα αποτελέσματα της περιβαλλοντικής αλλαγής.

Δεκαετίες για την εκμετάλλευση της νέας γνώσης. «Ο μικροβιακός κόσμος είναι πολύ πιο πολύπλοκος από κάθε άλλο τομέα της βιολογίας και μέχρι τώρα δεν είχαμε τα εργαλεία να τον περιγράψουμε», λέει στο «Νew Scientist» ο Τζο Χάντελσμαν, φυτο-παθολόγος στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν. «Από το 1998, η τεχνική έχει βρει εκατομμύρια νέα γονίδια και λίγα ολόκληρα γονιδιώματα. Θα χρειαστούμε χρόνια ή δεκαετίες για να εκμεταλλευτούμε τον πλούτο της νέας γνώσης».

Το 2004, η Τζιλ Μπάνφιλντ από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ έκανε μια σπουδαία ανακάλυψη σε ένα τοξικό ορυχείο στην Καλιφόρνια, ερευνώντας με την τεχνική της γονιδιωματικής μια ολόκληρη μικροβιακή κοινότητα. Νόμιζε ότι θα υπήρχαν ελάχιστα δείγματα ζωής στις ακραίες συνθήκες του ορυχείου, αλλά τελικά βρέθηκε μια νέα, άγνωστη ομάδα οργανισμών- πιθανώς οι μικρότεροι ζωντανοί οργανισμοί που έχουν βρεθεί ποτέ.


Τι αποκαλύπτει το DΝΑ του Νεάντερταλ

Η ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ χαμένων DΝΑ από το μακρινό παρελθόν είναι ακόμα μία πιθανή χρήση της νέας τεχνικής.

Πέρυσι, διεθνής ομάδα ερευνητών στην Καλιφόρνια ανέκτησε γενετικό υλικό από οστό Νεάντερταλ, ηλικίας 38.000 ετών. Οι επιστήμονες βρήκαν 65.000 ζευγάρια βάσης του DΝΑ του Νεάντερταλ, που αντιστοιχεί σε 0,002% ολόκληρου του γονιδιώματος. Στη συνέχεια, τα συνέκριναν με το ανθρώπινο γονιδίωμα και βρήκαν πως το 99,5% των δύο γονιδιωμάτων ήταν πανομοιότυπα. Οι ερευνητές συμπέραναν πως ο τελευταίος κοινός πρόγονός τους έζησε πριν από 700.000

χρόνια.

Ανάλογη μέθοδο χρησιμοποίησαν άλλοι ερευνητές για να βρουν τμήμα του DΝΑ ενός μαμούθ στη Σιβηρία και μιας αρκούδας των σπηλαίων, που έχει εξαφανιστεί πλέον.


1,2 εκατομμύρια νέα γονίδια

ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΠΡΩΤΕΡΓΑΤΕΣ της αποκωδικοποίησης του ανθρωπίνου γονιδιώματος, ο Κρεγκ Βέντερ έβαλε στόχο να βρει νέα γονίδια με τη μεταγονιδιωματική. Το 2003, ξεκίνησε ένα πιλοτικό πρόγραμμα στη Θάλασσα των Σαργασσών στις Βερμούδες.

Συλλέγοντας μερικές εκατοντάδες λίτρα θαλασσινού νερού, ανακάλυψε 1,2 εκατομμύρια νέα γονίδια από χιλιάδες μικροβιακά είδη- σε μια θάλασσα που όλοι νόμιζαν ότι είναι το αντίστοιχο της… Σαχάρας.

Ο Βέντερ αποφάσισε να επεκτείνει το πρόγραμμα σε όλο τον πλανήτη. Τον Αύγουστο του ίδιου χρόνου ξεκίνησε τον γύρο του κόσμου με το επιστημονικά εξοπλισμένο ιστιοπλοϊκό του. Στόχος του, να χαρτογραφήσει τη ζωή στους ωκεανούς με μεγάλη λεπτομέρεια. Το ταξίδι κράτησε 10 μήνες, περνώντας από την ανατολική ακτή των ΗΠΑ στην Καραϊβική, από τη Διώρυγα του Παναμά στον Ειρηνικό, γύρω από τα Νησιά Γκαλάπαγκος και στη Γαλλική Πολυνησία, συλλέγοντας νερό από σημεία που απείχαν μεταξύ τους μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα.

Στην πορεία, ο Βέντερ ανακάλυψε 6 εκατ. νέα γονίδια. Τα περισσότερα έμοιαζαν με γονίδια που ήδη ξέρουμε, αλλά περίπου 2.000 από αυτά είναι μοναδικά. Νέα ταξινόμηση; Οι ανακαλύψεις αυτές ενδέχεται να αλλάξουν μέχρι και τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες ταξινομούν τα είδη. «Πλέον η ταξινόμηση των ειδών βρίσκεται υπό αμφισβήτηση», λέει ο Τζο Χάντελσμαν. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο του περιβάλλοντος. Με τη χρήση της μεταγονιδιωματικής, επιστήμονες παρακολουθούν τις μικροβιακές κοινότητες σε κοραλλιογενείς ατόλες του Ειρηνικού, βλέποντας εμφανείς αλλαγές λόγω των ανθρώπινων δραστηριοτήτων.


Στραγγίζουν τα Ιμαλάια

Οι παγετώνες των Ιμαλαΐων λειώνουν σιγά σιγά, προδιαγράφοντας αβέβαιο το μέλλον ενός δισεκατομμυρίου ανθρώπων που εξαρτώνται από το νερό των μεγάλων ποταμών που αυτοί τροφοδοτούν.

Σε υψόμετρο περίπου 5.000 μέτρων πάνω από τη θάλασσα, στη σκιά μιας απόκρημνης κορυφής των Ιμαλαΐων, ένας τοίχος από μαύρο πάγο λειώνει σιγά σιγά από τις ακτίνες του ήλιου. Ένας βράχος που κατρακυλά σπάει τη σιωπή των βουνών. Μπορεί όμως να είναι και νερό που κελαρύζει κάτω από το έδαφος, σημάδι που δείχνει ότι ο παγετώνας λειώνει από μέσα. Εκεί που εκβάλλει, ένα αφρισμένο ρεύμα νερού τρέχει προς τα κάτω για να συναντήσει τον ποταμό Γάγγη.

Τρομάζουν οι ειδικοί. Ο Ντ. Π. Ντομπχάλ, που είναι ειδικός στους παγετώνες, έχει περάσει τα τελευταία τρία χρόνια σκαρφαλώνοντας και σκαλίζοντας τον παγετώνα Chorabari. Στέκεται εκεί όπου το νερό απορρέει και κοιτάζει μπροστά. Πριν από τρία χρόνια το σημείο απορροής του νερού ήταν περίπου 30 μέτρα πιο πίσω. Σε έναν χάρτη του 1962, το ίδιο σημείο απεικονιζόταν περίπου 300 μέτρα πιο μακριά. Το αδιάλειπτο ενδιαφέρον του Ντομπχάλ να μετρά τον όγκο και το μέγεθος του παγετώνα αποτελεί μέρος ενός ολοένα και πιο έκδηλου παγκοσμίου ενδιαφέροντος με ιδιαίτερες επιπτώσεις για την Ινδία και τους γείτονές της.

Τα πάνω-κάτω. Οι χιλιάδες παγετώνες που βρίσκονται σε ακτίνα 2.200 χιλιομέτρων στα Ιμαλάια αποτελούν τα αποθέματα σε νερό της Νότιας Ασίας, καθώς τροφοδοτούν περισσότερα από 12 μεγάλα ποτάμια, επηρεάζοντας άμεσα τη ζωή ενός δισεκατομμυρίου ανθρώπων. Η φαινομενική τους μάλιστα συρρίκνωση απειλεί να φέρει τα πάνω κάτω, όχι μόνο στην υδροδότηση των πόλεων με πόσιμο νερό, αλλά και στην άρδευση εκατομμυρίων καλλιεργούμενων στρεμμάτων. Οι παγετώνες της Ινδίας ανήκουν σε εκείνους που έχουν μελετηθεί λιγότερο στον κόσμο. Για τον λόγο αυτό, οι επιστήμονες δεν έχουν στα χέρια τους τα απαραίτητα δεδομένα των προηγούμενων δεκαετιών, ώστε να μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα τη συμπεριφορά τους.

Παρ΄ όλα αυτά, η έρευνα που έχει ήδη αρχίσει να γίνεται προσφέρει ορισμένες σημαντικές ενδείξεις για τις συνέπειες που θα υπάρξουν για τη συγκεκριμένη χώρα από την υπερθέρμανση του πλανήτη. Κι επιπλέον εγείρει κρίσιμα ερωτήματα για το πώς η Ινδία θα μπορέσει να αντιμετωπίσει τις συνέπειες του φαινομένου.

Δορυφορική επισκόπηση. Σύμφωνα με τις μετρήσεις του Ντόπχαλ, το σημείο απορροής του παγετώνα Chorabari έχει υποχωρήσει περίπου κατά 10 μέτρα τον χρόνο κατά τη διάρκεια της τελευταίας τριετίας. Μία πρόσφατη μελέτη από τον Ινδικό Οργανισμό Διαστημικής Έρευνας που έγινε με το σύστημα της δορυφορικής τηλεπισκόπισης σε 466 παγετώνες με σκοπό να καταμετρηθούν οι αλλαγές στον όγκο τους, έδειξε ότι οι παγετώνες είχαν απολέσει ποσοστό μεγαλύτερο του 20% του όγκου τους από το 1962 μέχρι το 2001 και πως οι μεγαλύτεροι παγετώνες είχαν σπάσει σε μικρότερα κομμάτια, καθένα από τα οποία έλειωνε με γρηγορότερο ρυθμό από τον αρχικό.

Δεκάδες μέτρα λεπτότεροι. Μία ξεχωριστή μελέτη που έγινε στους παγετώνες της περιοχής έδειξε ότι ο παγετώνας Ρarbati, που είναι ένας από τους μεγαλύτερους, έχει υποχωρήσει μέχρι και 50 μέτρα τον χρόνο από τη δεκαετία του 1990. Ένας άλλος παγετώνας, γνωστός ως Dokriani, έχασε 20% του μεγέθους του μέσα σε τρεις δεκαετίες. Από το 1991 μέχρι το 1995, ο παγετώνας υποχώρησε περίπου κατά 20 μέτρα τον χρόνο. Αντίστοιχες απώλειες παρατηρούνται σε ολόκληρο τον κόσμο. Ο Λόνι Τόμσον που είναι ειδικός στους παγετώνες από το Πανεπιστήμιο του Οχάιο των ΗΠΑ διαπίστωσε ότι ο παγετώνας Qori Κalis στο Περού, απώλεσε το 22% του όγκου του μεταξύ 1963 και 2002. «Είναι το ίδιο ακριβώς πράγμα που συμβαίνει στις τροπικές Άνδεις, στα Ιμαλάια ή στο Κιλιμάντζαρο της Αφρικής», λέει σε αμερικανική εφημερίδα.


Τα βαρόμετρα του πλανήτη

ΕΝΑ ΤΕΡΑΣΤΙΟ και αρχέγονο στρώμα πάγου. Αυτό είναι με δυο λόγια ο παγετώνας. Και έχει μια ξεχωριστή ιδιότητα. Είναι ένα από τα πιο ευαίσθητα όργανα του πλανήτη μας, γιατί μπορεί και αντιλαμβάνεται τις επερχόμενες κλιματικές μεταβολές και δρα αντιστοίχως. Σαν ορισμένους ανθρώπους, δηλαδή, που κάθε φορά που αλλάζει ο καιρός τους πιάνουν πόνοι στα γόνατα ή τη μέση. Όταν κάνει κρύο, ο παγετώνας συγκεντρώνει χιόνι στην κορυφή του. Όταν κάνει ζέστη, αρχίζει και λειώνει στη βάση του. Η μακροπρόθεσμη επιβίωση ενός παγετώνα εξαρτάται από την ισορροπία των δύο μερών. Οι παγετώνες χρησιμεύουν παγκοσμίως ως βαρόμετρα για την υπερθέρμανση του πλανήτη, η οποία, όπως υπογραμμίζεται σε φετινή αναφορά της Διεθνούς Διακυβερνητικής Διάσκεψης για το Κλίμα, έχει επιταχυνθεί τις τελευταίες δεκαετίες εξαιτίας των αυξημένων επιπέδων εκπομπής θερμοκηπικών αερίων.


Από τις πλημμύρες στην ξηρασία

Η ΟΡΟΣΕΙΡΑ ΤΩΝ ΙΜΑΛΑΪΩΝ δεν έχει γλιτώσει από την άνοδο της θερμοκρασίας του πλανήτη. Πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι η μέση θερμοκρασία του αέρα στο βορειοδυτικό τμήμα της οροσειράς έχει αυξηθεί κατά 2,2 βαθμούς Κελσίου σε διάστημα δύο δεκαετιών. Η Διεθνής Διακυβερνητική Διάσκεψη για το Κλίμα επεσήμανε σε πρόσφατη αναφορά της ότι καθώς οι παγετώνες των Ιμαλαΐων λειώνουν θα αυξήσουν την πιθανότητα να δημιουργηθούν πλημμύρες τις επόμενες δεκαετίες και καθώς αυτές θα αποτραβιούνται θα αποξηράνουν τα ποτάμια που μέχρι τότε τροφοδοτούσαν. Τη σοβαρότητα της κατάστασης μπορεί κανείς να αντιληφθεί αν αναλογιστεί ότι σήμερα περισσότερο από το 1/6 του παγκόσμιου πληθυσμού ζει στις περιοχές που τροφοδοτούν με πόσιμο νερό από τους παγετώνες τα ποτάμια συστήματα.