Επιστήμη

Αστροναύτες με… λέπια και ουρά!

Ένα μικρό κοπάδι από νεογνά ψάρια αποτελεί το πλήρωμα τού μη επανδρωμένου διαστημοπλοίου Foton Μ-3, που αυτές τις ημέρες βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Τα ψάρια, χωρίς φυσικά να το γνωρίζουν, λαμβάνουν μέρος σε ένα πείραμα που πραγματοποιούν επιστήμονες από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος.

Το πείραμα σχετίζεται με τους μηχανισμούς προσανατολισμού που βρίσκονται στο εσώτερο αυτί του ανθρώπου και ονομάζονται ωτόλιθοι… Με άλλα λόγια, οι Ευρωπαίοι ερευνητές θέλουν να παρατηρήσουν την αύξηση του μεγέθους των ωτόλιθων των ψαριών, οι οποίοι αποτελούν αισθητήρια όργανα με ενεργό ρόλο όχι μόνο στην ακοή, αλλά και στην ισορροπημένη πλεύση των ψαριών.

Το ερώτημα, βέβαια, που προκύπτει είναι πως συνδέονται αυτά τα ανατομικά όργανα των ψαριών με τα αντίστοιχα του ανθρώπου. Ο Ρέινχαρντ Χίλμπινγκ και ο Ραλφ Άνκεν, νευροβιολόγοι στο Πανεπιστήμιο του Χόκενχαϊμ της Γερμανίας, εξηγούν στην Επιστημονική Επιθεώρηση «Νature» ότι οι ωτόλιθοι βρίσκονται και στο εσωτερικό τμήμα του αυτιού των ανθρώπων και είναι ευαίσθητοι στην επίδραση της βαρύτητας, ενώ παράλληλα καθορίζουν και την ισορροπία του ανθρώπου την ώρα που κινείται.

Ο λαβύρινθος των ψαριών.
Τα ψάρια του γλυκού νερού, που ανήκουν στο είδος Οreochromis mossambicus και τα οποία διάλεξαν οι επιστήμονες για να στείλουν στο Διάστημα για μια 12ημερη πτήση, έχουν ένα ακουστικό σύστημα που αποτελείται από το εσωτερικό αυτί και τους αγωγούς, οι οποίοι σχηματίζουν το σύμπλεγμα της πλευρικής γραμμής. Τα ψάρια, σε αντίθεση με τα θηλαστικά, δεν έχουν ενδιάμεσους και εξωτερικούς λαβύρινθους στα αυτιά τους.

Ο λαβύρινθος του αυτιού τους είναι οστέινος και υμενώδης. Ο υμενώδης λαβύρινθος αποτελείται από τρεις θαλάμους και τρεις ημικυκλικούς αγωγούς. Στο κάτω μέρος των αγωγών αυτών υπάρχουν τρεις διογκώσεις, οι οποίες ονομάζονται ακουστικές κηλίδες. Κάθε ακουστική κηλίδα αποτελείται από κύτταρα που φέρουν τριχίδια, πάνω στα οποία βρίσκονται τοποθετημένοι τρεις μικροί κρύσταλλοι που ονομάζονται ωτόλιθοι.

Οι ωτόλιθοι είναι συμπαγή ασβεστολιθικά οστάρια που φέρουν τις ονομασίες τοξοειδής, χαλικοειδής και βελοειδής. Ο τοξοειδής ωτόλιθος είναι ο μεγαλύτερος και χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της ηλικίας του ψαριού. Ο λειτουργικός ρόλος που έχουν τα αφτιά των ψαριών σχετίζεται τόσο με την ισορροπία τους όσο και με την ακοή και λήψη των ήχων.

Παράδειγμα μελέτης. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ένας ωτόλιθος που δεν λειτουργεί σωστά αποτελεί την αιτία παθήσεων όπως οι ζαλάδες και ο ίλιγγος στους ανθρώπους. Το πρόβλημα, όμως, που παραμένει είναι ότι κανείς δεν ξέρει με ακρίβεια πώς λειτουργεί αυτό το όργανο. Τα 26 μικρά ψάρια που τοποθετήθηκαν σε ειδική δεξαμενή, χωρητικότητας τριών λίτρων, και εστάλησαν στο Διάστημα από το κοσμοδρόμιο Μπαϊκονούρ του Καζαχστάν, ελπίζεται πως θα αποτελέσουν ένα επιτυχημένο παράδειγμα μελέτης, καθώς οι ωτόλιθοί τους λειτουργούν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όπως και οι ανθρώπινοι. Ωστόσο, είναι πολύ μεγαλύτεροι στα ψάρια, επειδή αυτά πρέπει να προσανατολίζονται κάτω από το νερό. Λειτουργούν, δηλαδή, σαν πυξίδα. Όργανο πλοήγησης. Οι Γερμανοί ειδικοί θεωρούν ότι η ανάπτυξη των ωτόλιθων ελέγχεται ως έναν βαθμό από το νευρικό σύστημα. Κατά έναν τρόπο ο εγκέφαλος των ψαριών στέλνει σήμα στον ωτόλιθο να αναπτυχθεί λιγότερο όταν το ψάρι βρίσκεται σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Αυτό σημαίνει ότι ο ωτόλιθος ενός ψαριού που εκτίθεται σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας θα μεγαλώσει λιγότερο απ΄ ό,τι αν το ψάρι βρισκόταν στο φυσικό του περιβάλλον. Επίσης, σημαίνει ότι θα είναι λιγότερο ευαίσθητος. Επομένως, θα πρόκειται για ένα όργανο πλοήγησης με περιορισμένη δράση.

Για τους επιστήμονες έχει μεγάλη σημασία να κατανοήσουν τον μηχανισμό ανάπτυξης των ωτολίθων. Από τα ψάρια που έστειλαν στο Διάστημα περιμένουν να δουν τους ωτόλιθούς τους να μεγαλώνουν ασύμμετρα και ακανόνιστα. Αν αποδειχτεί ότι υπάρχει άμεση σχέση του νευρικού συστήματος και της ανάπτυξης των ωτολίθων, τότε αυτό σημαίνει ότι, με κάποιον τρόπο, μελλοντικά θα μπορεί να επηρεαστεί το σύστημα που μορφοποιεί τους ωτόλιθους και έτσι να γιατρευτούν ανθρώπινες ασθένειες που έχουν σχέση με την κίνηση και την ισορροπία.


Με το μοιραίο Κολούμπια το πρώτο πείραμα

Ήδη από τη δεκαετία του 1970, οι επιστήμονες είχαν εκδηλώσει την περιέργειά τους για το πώς επηρεάζει η βαρύτητα τους ωτόλιθους. Εκείνη την εποχή, η ΝΑSΑ είχε στείλει στο Διάστημα δύο είδη φρύνων της Βόρειας Αμερικής για να μελετήσει αυτήν ακριβώς την επίδραση σε συνδυασμό με την κινησιολογία τους. Το 1998, η ΝΑSΑ είχε ανακοινώσει ότι θα πραγματοποιούσε ένα αντίστοιχο πείραμα με ψάρια, στο πλαίσιο ενός ταξιδιού του διαστημικού λεωφορείου Κολούμπια. Η πτήση αυτή αποδείχτηκε τελικά μοιραία. Πραγματοποιήθηκε στις αρχές του 2003 και το διαστημικό λεωφορείο εξερράγη, με αποτέλεσμα τον θάνατο τού επταμελούς του πληρώματος. Τώρα, οι επιστήμονες έχουν τοποθετήσει μικροκάμερες μέσα στην ειδική δεξαμενή και με τον τρόπο αυτό παρακολουθούν τη συμπεριφορά των ψαριών από τη Γη.


Στο έσω ους των ανδρών αποδίδεται ο καλύτερος προσανατολισμός τους

Σύμφωνα με μια έρευνα που έγινε πρόσφατα από Καναδούς επιστήμονες, οι άντρες έχουν καλύτερη αντίληψη του χώρου γύρω τους, επειδή πιθανώς διαθέτουν μεγαλύτερο έσω ους. Οι άνδρες διαθέτουν μεγαλύτερους ωτόλιθους, μικροσκοπικούς κόκκους που κινούνται μέσα στο έσω ους- λόγω αδρανειακών δυνάμεων, όπως η βαρύτητα- και ενημερώνουν τον εγκέφαλο για τη θέση του σώματος στον χώρο. Για παράδειγμα, αν οι ωτόλιθοι μετακινηθούν ξαφνικά στην «οροφή», ο εγκέφαλος καταλαβαίνει ότι το σώμα είναι γυρισμένο ανάποδα, με το κεφάλι προς τα κάτω.

Ο Λουκ Τρέμπλεϊ του Πανεπιστημίου του Τορόντο θέλησε να εξετάσει κατά πόσον η γνωστή διαφορά στην ικανότητα προσανατολισμού μεταξύ ανδρών και γυναικών οφείλεται σε ψυχολογικούς (νοητικούς) παράγοντες ή σε διαφορές στη φυσιολογία τους. Συμπέρανε ότι η διαφορά είναι οργανική, καθώς οι επιδόσεις των γυναικών που συμμετείχαν στο πείραμα δεν βελτιώθηκαν σημαντικά όταν τους δόθηκαν προφορικές οδηγίες για το πώς να προσανατολιστούν.

«Οι οδηγίες δεν έκαναν τους άνδρες και τις γυναίκες να προσανατολιστούν διαφορετικά στον χώρο», ανέφερε ο Τρέμπλεϊ.

Το πείραμα. Για τις ανάγκες της έρευνας, 11 άνδρες και 13 γυναίκες κλήθηκαν να στοχεύσουν μια δέσμη λέιζερ ευθεία μπροστά (κάθετα προς το σώμα τους), ενώ στέκονταν κι ενώ βρισκόταν ξαπλωμένοι υπό γωνία 45 μοιρών. Ο ερευνητής έδωσε οδηγίες στους εθελοντές να στοχεύσουν το λέιζερ είτε με βάση εξωτερικά ερεθίσματα είτε με βάση την εσωτερική τους αντίληψη (για παράδειγμα, με κλειστά τα μάτια). Όταν οι γυναίκες ακολουθούσαν την εσωτερική τους αντίληψη, οι επιδόσεις τους βελτιωνόταν, παρέμεναν όμως χειρότερες από των ανδρών. Σε κάθε περίπτωση, έτειναν να στοχεύουν τη δέσμη χαμηλότερα απ΄ ό,τι έπρεπε.


1.000.000 σκοτεινά χρόνια…

Στην έρευνα της προέλευσης του ανθρώπου, η Παλαιοανθρωπολογία ταλαιπωρείται από μια μαύρη τρύπα ενός εκατομμυρίου χρόνων. Είναι το διάστημα μεταξύ δύο και τριών εκατομμυρίων ετών πριν από τη σημερινή εποχή, το οποίο ακόμα δεν έχει αποδώσει απολιθώματα των προγόνων μας.

Γι΄ αυτό τον λόγο οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πότε, πώς και πού εμφανίστηκε ο πρώτος εκπρόσωπος του δικού μας γένους Ηοmο. Η προέλευση του Ηomo είναι ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στην αλυσίδα της ανθρώπινης εξέλιξης. Ακόμα και τα νέα ευρήματα υπενθυμίζουν στους ειδικούς ότι οι απαντήσεις στα ερωτήματά τους κρύβονται σε εκείνο το διάστημα των «σκοτεινών» χρόνων.

Είναι γνωστό πως εκείνη την εποχή οι πρώτοι ανθρωπίδες, οι πρόγονοι του ανθρώπου και οι συγγενείς τους, σήκωσαν το ανάστημά τους και περπάτησαν στα δύο άκρα, στις πεδιάδες της Αφρικής. Πιθανώς ήταν μεγαλύτερα σε μέγεθος μέλη του γένους Αυστραλοπίθηκου, από το οποίο ο γνωστότερος εκπρόσωπος είναι το είδος της Λούσι, Αustralopithecus afarensis, που ζούσε πριν από τρία εκατ. χρόνια.

Δεν υπάρχουν αποδείξεις. Πριν από 2,6 εκατ. χρόνια, κάποια πιο έξυπνα ανθρωποειδή έφτιαχναν εργαλεία από πέτρα. Τότε ή λίγο αργότερα, κάποιοι επιστήμονες πιστεύουν πως εμφανίστηκε ο πρώτος Ηomo, αλλά δεν υπάρχουν αποδείξεις. Διαδοχικά ευρήματα που ξεκινούν πριν από 1,9 εκατ. χρόνια, αποκάλυψαν έναν από τους πρώτους Ηomo, γνωστό ως Ηomo habilis «ο μάστορας». Είναι ένα είδος με λίγο μεγαλύτερο εγκέφαλο και πιο ανθρώπινη εμφάνιση στο πρόσωπο, τα δόντια και το μπόι από ό,τι ο Αυστραλοπίθηκος που θυμίζει περισσότερο χιμπαντζή.

Αμφισβήτηση θεωριών. Ο habilis θεωρείται ο πρώτος εκπρόσωπος του ανθρωπίνου γένους, που εμφανίστηκε πριν από τον πιο προηγμένο Ηomo erectus και τον σύγχρονο άνθρωπο, τον Ηomo sapiens. Ωστόσο, αυτή η θεωρία αμφισβητείται. Μια νέα μελέτη στην επιθεώρηση «Νature» ανανεώνει τη συζήτηση για τη θέση του habilis στην ανθρώπινη εξέλιξη.

Ο Γουίλιαμ Κίμπελ, παλαιοανθρωπολόγος στο Ινστιτούτο Ανθρώπινης Καταγωγής στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνας, λέει ότι αυτή η περίοδος του ενός εκατομμυρίου ετών αφήνει πολλά κενά στο αρχείο των απολιθωμάτων των ανθρωπιδών. «Υπάρχουν πολλές τοποθεσίες που έχουν πετρώματα εκείνης της εποχής και έχουν γίνει πολλές έρευνες στην Ανατολική Αφρική. Το πρόβλημα είναι ότι τα απολιθώματα που έχουμε βρει είναι πολύ λίγα σε σύγκριση με άλλες περιόδους».

Μόνο 200.000 χρόνια. Μία σειρά πρόσφατων ανακαλύψεων πιστοποιεί πως οι ανθρωπίδες ίσως εμφανίστηκαν πριν από έξι εκατομμύρια χρόνια, κοντά στο χρονικό σημείο που έχουν υπολογίσει οι ειδικοί πως διαχωρίστηκαν οι άνθρωποι από τους χιμπαντζήδες. Το μονοπάτι τους τα τελευταία δύο εκατομμύρια χρόνια είναι αρκετά γνωστό και δουλεμένο, αλλά οι κυνηγοί των απολιθωμάτων, οι γενετιστές και οι αρχαιολόγοι μελετούν τις μεταναστεύσεις από την Αφρική και σε όλη την Ευρασία. Οι ερευνητές έχουν καταλήξει πως ο ανατομικά σύγχρονος Ηomo sapiens εμφανίστηκε στην Αφρική πριν από 200.000 χρόνια.

Πιθανολογήσεις. Ο Φίλιπ Ράιτμαϊαρ, ειδικός στην έρευνα των Ηomo habilis και erectus στο Χάρβαρντ, επισημαίνει πως τα περισσότερα απολιθώματα της «σκοτεινής περιόδου» ανήκουν στον Αυστραλοπίθηκο, το γένος που εξαφανίστηκε πριν από ένα εκατομμύριο χρόνια. Με μία πιθανή εξαίρεση, δεν έχει βρεθεί κανένα απολίθωμα του γένους Ηomo. «Ίσως να μην υπήρχαν και πολλοί Ηomo τότε».

Ο Τιμ Γουάιτ από το Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ και ένας από τους πιο έμπειρους κυνηγούς απολιθωμάτων ανθρωπιδών προσπαθεί να ερευνήσει στην Αιθιοπία και την Κένυα υποψήφιες τοποθεσίες, που ίσως δώσουν δείγματα των πρώτων ανθρώπων. Πολλές από αυτές όμως, βρίσκονται κάτω από ηφαιστειακή λάβα ή παρουσιάζουν άλλα γεωλογικά εμπόδια για ανασκαφές.


Η Γεωργία πιθανή πατρίδα του habilis

ΜΙΑ ΤΟΠΟΘΕΣΙΑ στη Γεωργία αποκτά μεγάλη σημασία στην ιστορία της Παλαιοανθρωπολογίας.

Τη δεκαετία του 1990, επιστήμονες βρήκαν απολιθώματα Ηomo στο χωριό Ντμανίσι, που επιβεβαίωσαν την ύπαρξη του Εrectus στην άκρη της Ευρώπης πριν από 1,7 εκατ. χρόνια. Τα κρανία μοιάζουν με αυτά ενός erectus, αλλά είναι μικρά σαν του habilis. Κάποιοι ερευνητές λένε πως ο Ηomo habilis εξελίχθηκε σε Εrectus στη Γεωργία και όχι στην Αφρική. «Ίσως αυτά τα πλάσματα μετακόμισαν στην Ευρασία πριν από 1,8 εκατ. χρόνια και εξελίχθησαν σε erectus», λέει ο Φίλιπ Ράιτμαϊαρ από το Χάρβαρντ. Ίσως, όμως, πρόκειται απλώς για μικρότερους σε μέγεθος erectus λόγω προσαρμογής τους στο περιβάλλον και όχι για νεώτερο είδος Ηomo.


Συνυπήρξαν ο Ηomo habilis και ο Ηomo erectus

ΟΙ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΙ παλαιοανθρωπολόγοι πιστεύουν πως το μοναδικό απολίθωμα της μυστηριώδους περιόδου που μάλλον ανήκει σε Ηomo, είναι η άνω σιαγόνα που βρέθηκε στην Αιθιοπία το 1996 από την ομάδα του Γουίλιαμ Κίμπελ. Το εύρημα είναι ηλικίας 2,3 εκατ. ετών και βρέθηκε κοντά στον σκελετό της Λούσι. «Θα μπορούσε να προέρχεται από έναν πληθυσμό των πρώτων Ηomo στη γενεαλογία του habilis. Ή θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει ένα παρακλάδι από το οποίο προήλθαν τελικά όλα τα είδα του Ηomo που γνωρίζουμε σήμερα», εξηγεί ο Κίμπελ. Από τη σιαγόνα φαίνεται πως το άτομο είχε κοντό πρόσωπο και τετραγωνισμένο ουρανίσκο όπως ο Ηomo, αλλά τα δόντια του ήταν μεγαλύτερα. Στο «Νature» δημοσιεύονται δύο νέα ευρήματα ηλικίας 1,44 και 1,55 εκατ. ετών, που ανήκουν σε έναν habilis και σε έναν erectus αντίστοιχα. Οι συγγραφείς της εργασίας υποστηρίζουν πως τα ευρήματά τους δείχνουν ότι ο habilis και ο erectus δεν εξελίχθηκαν ο ένας μετά τον άλλο σε μια γραμμική διαδοχή. Σύμφωνα με την έρευνα, οι δυο τους συνυπήρξαν για μισό εκατομμύριο χρόνια και ενδεχομένως να εμφανίστηκαν πριν δύο εκατομμύρια χρόνια, μοιραζόμενοι έναν κοινό πρόγονο.