Επιστήμη

Μεταλλαγμένοι και οι άνθρωποι

Οι ιστορικοί συχνά υποθέτουν πως δεν χρειάζεται να δώσουν προσοχή στην ανθρώπινη εξέλιξη, γιατί η διαδικασία σταμάτησε στο μακρινό παρελθόν. Αυτή η υπόθεση, όμως, φαίνεται πως καταρρίπτεται με βάση νέα ευρήματα κατά την αποκωδικοποίηση του DΝΑ.

Oι άνθρωποι έχουν συνεχίσει να εξελίσσονται από τότε που άφησαν την προγονική τους γη στη Βορειοανατολική Αφρική πριν από 50.000 χρόνια, τόσο μέσα από την τυχαία γενετική διαδικασία όσο και μέσω της φυσικής επιλογής. Το γονιδίωμα κουβαλά αποτυπώματα σε σημεία όπου η φυσική επιλογή έχει σημαδέψει τον «ανθρώπινο πηλό», όπως έχουν βρει οι ερευνητές. Αυτό συμβαίνει καθώς οι άνθρωποι στις διάφορες ηπείρους προσαρμόστηκαν σε νέες ασθένειες, κλίματα, διατροφή και ίσως συμπεριφορικές απαιτήσεις.

Κοινό χαρακτηριστικό όλων ότι είναι τοπικές μεταβολές. Τα γονίδια που βρίσκονται υπό επιλεκτική πίεση (δηλαδή αυτά που παρουσιάζουν μεταλλάξεις) στον πληθυσμό μιας ηπείρου ή φυλής διαφέρουν σχεδόν ολοκληρωτικά από τις μεταλλάξεις που συναντώνται σε άλλες ηπείρους ή φυλές. Αυτά τα γονίδια μέχρι τώρα αποτελούν ένα μικρό κομμάτι του ανθρώπινου DΝΑ. Ανοχή ή δυσανεξία στη λακτόζη. Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα πρόσφατης φυσικής επιλογής είναι η εμφάνιση της ανοχής στη λακτόζη, η δυνατότητα αφομοίωσης της λακτόζης μετά την ενηλικίωση στους κτηνοτρόφους της Βόρειας Ευρώπης πριν από 5.000

χρόνια. Η λακτάση, το ένζυμο που συντελεί στη χώνεψη του κύριου σακχάρου του γάλακτος, συνήθως απενεργοποιείται

ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ Ή ΑΦΑΝΙΣΜΟΣ; Ο πληθυσμός μιας ηπείρου χάρη σε γενετικές αλλαγές αποκτά νέες ιδιότητες ή και χρώμα…

μετά τη διακοπή του θηλασμού. Αλλά χάρη στο σημαντικό διατροφικό όφελος που πρόσφερε το γάλα στους ενήλικες κτηνοτρόφους, μία γενετική αλλαγή, που αφήνει ανοιχτό το γονίδιο της λακτάσης, εξαπλώθηκε στον πληθυσμό.

Η ανοχή στη λακτόζη δεν είναι αποκλειστικότητα των Ευρωπαίων. Πέρυσι, η Σάρα Τίσκοφ από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ μελέτησε 43 εθνικές ομάδες στην Ανατολική Αφρική και βρήκε τρεις μεταλλάξεις, διαφορετικές μεταξύ τους και από των Ευρωπαίων, που κρατούν το γονίδιο της λακτάσης ενεργοποιημένο. Μία από τις μεταλλάξεις σε πληθυσμούς της Κένυας και της Τανζανίας εμφανίστηκε πριν από 3.000 χρόνια.

Τοπικές συνθήκες. Η εμφάνιση της ανοχής στη λακτόζη σε τέσσερις διαφορετικές περιπτώσεις αποτελεί παράδειγμα συγκλίνουσας εξέλιξης. Η φυσική επιλογή χρησιμοποίησε τις διαφορετικές μεταλλάξεις στους Ευρωπαίους και τους Ανατολικοαφρικανούς για να τους βοηθήσει να αναπτύξουν το χαρακτηριστικό αυτό. Στην Αφρική, όσοι είχαν τη μετάλλαξη, άφησαν δέκα φορές περισσότερους απογόνους, δημιουργώντας ένα ισχυρό επιλεκτικό πλεονέκτημα.

Πέρυσι, οι Μπέντζαμιν Βόιτ, Τζόναθαν Πρίτσαρντ και συνάδελφοί τους στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου βρήκαν περίπου 200 γονίδια που είχαν σημάδια φυσικής επιλογής στους Αφρικανούς, τους Ευρωπαίους και τους Ασιάτες της Ανατολής. Μεταξύ τους η επικάλυψη ήταν μικρή, κάτι που σημαίνει πως οι πληθυσμοί σε κάθε ήπειρο προσαρμόζονταν σε τοπικές συνθήκες.

Αρκετά από τα γονίδια που σχετίζονται με το χρώμα του δέρματος υπέστησαν επιλεκτική επιλογή στους Ευρωπαίους και τους Ασιάτες της Ανατολής. Φαίνεται πως οι Ευρωπαίοι απέκτησαν το ανοιχτόχρωμο δέρμα τους πριν από 7.000 χρόνια.


Σημάδια στο γονιδίωμα αφήνουν και πολιτιστικά γεγονότα

ΟΙ ΛΙΣΤΕΣ επιλεκτικά μεταλλαγμένων ανθρώπινων γονιδίων μπορούν να δώσουν στους επιστήμονες νέα στοιχεία για την αλληλεπίδραση ιστορίας και γενετικής. «Τα σημαντικότερα εξελικτικά γεγονότα των τελευταίων 5.000 χρόνων είναι πολιτισμικά, όπως η εξάπλωση της γεωργίας ή η εξαφάνιση πληθυσμών από πολέμους και ασθένειες», λέει ο Μάρκους Φέλντμαν, πληθυσμικός γενετιστής στο Στάνφορντ. Αυτά τα πολιτισμικά γεγονότα ίσως έχουν αφήσει το σημάδι τους στο ανθρώπινο γονιδίωμα.

Από μία γονιδιωματική έρευνα παγκόσμιων πληθυσμών από τον Φέλντμαν, τον Νόα Ρόσενμπεργκ και συνεργάτες τους το 2002 προέκυψε ότι οι άνθρωποι ομαδοποιούνται γενετικά βάσει μικρών διαφορών στο DΝΑ τους σε πέντε ομάδες που αντιστοιχούν στους πληθυσμούς πέντε ηπείρων: Αφρικανοί, Αυστραλοί ιθαγενείς, Ασιάτες της Ανατολής, Ινδιάνοι της Αμερικής και Καυκάσιοι (λευκή φυλή), γκρουπ που περιλαμβάνει Ευρωπαίους, Μεσανατολίτες και ανθρώπους στην Ινδική Χερσόνησο της ασιατικής ηπείρου.

Οι νέοι έλεγχοι του γονιδιώματος για την επιλογή δείχνουν πως οι πληθυσμοί σε κάθε ήπειρο εξελίχθηκαν ανεξάρτητα σε θέματα σχετικά με το τοπικό κλίμα, τις ασθένειες και ενδεχομένως τις συμπεριφορές.

Η ιδέα ότι οι φυλές έχουν βιολογική βάση είναι αμφισβητούμενη και οι περισσότεροι γενετιστές δεν δέχονται να χρησιμοποιήσουν τον όρο αυτό. Ωστόσο, κάποιοι επιστήμονες λένε πως η γενετική ομαδοποίηση σε πληθυσμούς ηπείρων αντιστοιχεί σε γενικές γραμμές στον συνηθισμένο διαχωρισμό των φυλετικών ομάδων.


Η κραυγή του Κόκκινου Πλανήτη

Έχουμε δει χιλιάδες φωτογραφίες από την επιφάνεια του Άρη. Ξέρουμε το χρώμα που έχουν οι κοιλάδες και τα φαράγγια του. Αλλά δεν έχουμε ακούσει ποτέ το σφύριγμα του αέρα, τη βροντή του κεραυνού ή τον ήχο της θύελλας από σκόνη που σηκώνει ο άνεμος στον Κόκκινο Πλανήτη.

Oι ήχοι του Διαστήματος είναι ανεξερεύνητοι. Ελάχιστα από τα διαστημόπλοια που έστειλε ο άνθρωπος σε άλλους κόσμους είχαν μικρόφωνα για να ηχογραφήσουν τα μυστικά που μας ψιθυρίζουν. Κι όμως, λένε οι επιστήμονες, οι ήχοι από άλλα ουράνια σώματα μπορούν να μας προσφέρουν πολύτιμες γνώσεις για το τι συμβαίνει στην επιφάνεια και την ατμόσφαιρά τους. Ακόμα και να μας πουν αν υπάρχει ζωή εκεί έξω.

«Μου θυμίζει την κατάσταση που βρισκόταν η διαστημική απεικόνιση πριν από 30 ή 40 χρόνια», λέει στο περιοδικό «Νew Scientist» ο Γκρεγκ Ντελόρι, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ στην Καλιφόρνια. «Με τα πρώτα διαστημικά οχήματα, το μόνο που μας ένοιαζε ήταν να λάβουμε ακριβείς μετρήσεις της φυσικής πραγμάτων όπως η θερμοκρασία και η πίεση. Κανείς δεν ενδιαφερόταν για τις φωτογραφίες».

Πανίσχυρο εργαλείο. Οι ακουστικοί αισθητήρες είναι πολύ πιο μικρές, ελαφριές και φθηνές συσκευές από ό,τι οι κάμερες και καταναλώνουν πολύ λιγότερη ενέργεια. «Μπορούμε να κάνουμε πολύ περισσότερα με ένα μικρόφωνο από το να ακούσουμε απλά έναν θόρυβο και να πούμε “α, ένας κεραυνός”. Ένας βρόντος μπορεί να μας δηλώσει το πάχος ενός στρώματος πάγου ή τη θερμοκρασία σε έναν ολόκληρο ωκεανό. Ο ήχος ταξιδεύει μέσα από αυτά σε μεγάλες αποστάσεις και φτάνει προς το μέρος μας μεταφέροντας πολλές εκπληκτικές πληροφορίες», εξηγεί ο Τιμ Λέιτον, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον. «Εφ΄ όσον η ΝΑSΑ θέλει να στείλει ανθρώπους στο φεγγάρι και τον Άρη, τα ακουστικά όργανα μπορούν να γίνουν ένα πανίσχυρο εργαλείο».

Οι ήχοι του Τιτάνα. Το 2005, η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία έστειλε το διαστημόπλοιο Χιούγκενς στον Τιτάνα, το γιγαντιαίο φεγγάρι του Δία. Πάνω του μετέφερε ακουστικά όργανα που λειτούργησαν στην εντέλεια. Ήταν η πρώτη φορά σε 20 χρόνια, που ο άνθρωπος άκουγε τον ήχο ενός άλλου κόσμου. Ένα από τα μικρόφωνά του ηχογράφησε την κάθοδο του οχήματος στην επιφάνεια. Ένα άλλο έδειξε ότι το Χιούγκενς προσεδαφίστηκε σε επίπεδη επιφάνεια κι ένα τρίτο αποκάλυψε πυκνά σύννεφα βροχής από μεθάνιο. Οι σεισμοί στη Σελήνη. Η πρώτη απόπειρα καταγραφής ήχων στο Διάστημα έγινε στη Σελήνη από το 1969 μέχρι το 1972, όταν οι αστροναύτες του προγράμματος «Απόλλων» άφησαν σεισμόμετρα για να ηχογραφήσουν τα σεισμικά κύματα. Λειτουργώντας μέχρι το 1977, έδωσαν σημαντικές πληροφορίες για τους συχνούς σεισμούς στο φεγγάρι, που φτάνουν τα 5 Ρίχτερ σε βάθος 20 χιλιομέτρων και διαρκούν έως 10 λεπτά. «Αν η ΝΑSΑ θέλει να εγκαταστήσει βάση στη Σελήνη, χρειάζεται τέτοια όργανα για να τη θωρακίσει από τους σεισμούς», λέει ο Κλάιβ Νιλ από το Πανεπιστήμιο του Νοτρ Ντέιμ στην Ιντιάνα.

Οι άνεμοι στην Αφροδίτη. Το 1982, σοβιετικά μικρόφωνα έφτασαν στην Αφροδίτη με τα οχήματα Βενέρα και κατέγραψαν τον ήχο του ανέμου. Με βάση τον ήχο, οι επιστήμονες υπολόγισαν την ταχύτητά τους στα δύο χιλιόμετρα την ώρα. Αλλά το ενδιαφέρον ήταν κάποιοι βρόντοι που έπιασε το μικρόφωνο, ενδεχομένως από κεραυνούς.

Ηχογραφώντας την αρειανή ατμόσφαιρα. Πέντε οχήματα της ΝΑSΑ έχουν προσεδαφιστεί στον Άρη, κανένα όμως δεν κουβαλούσε μικρόφωνα. Το μοναδικό που ήταν εξοπλισμένο συγκρούστηκε στην επιφάνειά του από κακό υπολογισμό και καταστράφηκε το 1999. Πριν από μία εβδομάδα έφυγε ο Φοίνιξ από τη Φλόριντα με προορισμό τον Κόκκινο Πλανήτη, μεταφέροντας ακουστικά όργανα που θα ηχογραφήσουν τον ήχο της αρειανής ατμόσφαιρας στη διάρκεια της καθόδου του οχήματος με αλεξίπτωτο. Οι επιστήμονες ελπίζουν πως επόμενη αποστολή της ΝΑSΑ θα μεταφέρει περισσότερα μικρόφωνα, για να καταγράψουν τους ήχους των ανέμων. Σύμφωνα με υπολογισμούς, λόγω της κυριαρχίας του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του πλανήτη, ο ήχος καλύπτει μικρές αποστάσεις. Μια ανθρώπινη κραυγή που στη Γη μπορεί και να ακουγόταν ένα χιλιόμετρο μακριά, εκεί θα διανύσει μόλις 16 μέτρα.


Τι ονειρεύονται οι επιστήμονες

Μια μέρα, οι επιστήμονες ονειρεύονται να ακούσουν: ● ΤΟΝ ΗΧΟ των ηφαιστείων στην Ιώ, το φεγγάρι του Δία ● ΘΕΡΜΟΠΙΔΑΚΕΣ υγρού αζώτου στον Τρίτωνα, το φεγγάρι του Ποσειδώνα ● ΚΥΜΑΤΑ ΥΓΡΟΥ μεθανίου να χτυπούν τις ακτές των τεράστιων λιμνών από υδρογονάνθρακα στον Τιτάνα ● ΜΕΤΕΩΡΙΤΕΣ να συγκρούονται στην επιφάνεια πλανητών ή φεγγαριών χωρίς ατμόσφαιρα ● ΚΑΤΑΙΓΙΔΕΣ στον Δία, τον Κρόνο ή τον Ουρανό ● ΤΗΝ ΑΦΙΞΗ κομητών που βράζουν από την ηλιακή θερμότητα ● ΤΕΡΑΣΤΙΟΥΣ υδάτινους θερμοπίδακες που ξεπηδούν από χαραμάδες του Εγκέλαδου, του δορυφόρου του Κρόνου ● ΤΗΝ ΚΡΑΥΓΗ των ανέμων στους τεράστιους τυφώνες του Δία ● ΤΟΝ ΗΧΟ παγωμένων μικρών ουράνιων σωμάτων όπως ο Πλούτωνας
Κρυφακούγοντας στο ηλιακό μας σύστημα

1969: Οι αστροναύτες της ΝΑSΑ αφήνουν το πρώτο σεισμόμετρο στο φεγγάρι για να ακούσουν τα ηχητικά κύματα σεισμών στη Σελήνη 1970: Ο Αμερικανός αστρονόμος Καρλ Σέιγκαν προσπαθεί να πείσει τη ΝΑSΑ να τοποθετήσει μια ακουστική συσκευή στα οχήματα Βίκινγκ που πάνε στον Άρη 1982: Τα σοβιετικά οχήματα Βενέρα 13 και 14 προσεδαφίζονται στην Αφροδίτη. Τα μικρόφωνά τους ακούνε τον ήχο του ανέμου και πιθανώς κεραυνών 1999: Το όχημα Πόλαρ Λάντερ της ΝΑSΑ, εξοπλισμένο με μικρόφωνα, χάνεται πριν προσεδαφιστεί στον Κόκκινο Πλανήτη 2004: Ακυρώνεται η εκτόξευση του Νετλάντερ της Γαλλικής Διαστημικής Υπηρεσίας, που θα μετέφερε μικρόφωνα στον Άρη 2005: Ένα μικρόφωνο στο όχημα Χιούγκενς της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας καταγράφει ήχους των ανέμων στον Τιτάνα, τον δορυφόρο του Κρόνου 2008: Ο Φοίνιξ της ΝΑSΑ θα καταγράψει ήχους στη διάρκεια της καθόδου του στην ατμόσφαιρα του Άρη