Κυριακή, 25 Δεκεμβρίου 2011

Εκτη αίσθηση


Αν αφήσουμε κατά μέρος τη μεταφυσική, εμείς οι άνθρωποι έχουμε πέντε αισθήσεις. Κάποτε όμως οι πολύ μακρινοί μας πρόγονοι είχαν και μια «έκτη» αίσθηση. Αυτή δεν είχε καμία σχέση με το υπερπέραν. Αντιθέτως, ήταν απολύτως απτή: είχε να κάνει με την ικανότητα ανίχνευσης ηλεκτρικών φορτίων στο περιβάλλον. Οπως φαίνεται δε, το «ηλεκτρικό» παρελθόν δεν είναι αποκλειστικά δικό μας προνόμιο. Οι επιστήμονες που έκαναν τη σχετική ανακάλυψη υποστηρίζουν ότι τουλάχιστον το 98% των σπονδυλωτών ζώων που ζουν σήμερα στον πλανήτη κατάγεται από έναν κοινό υδρόβιο πρόγονο με μια ιδιαίτερα ανεπτυγμένη αίσθηση «ηλεκτροδεκτικότητας»
Αν και χαμένη για τον άνθρωπο και το μεγαλύτερο μέρος των θηλαστικών, η «ηλεκτρική» αυτή αίσθηση εξακολουθεί να υπάρχει σήμερα σε άλλα ζώα - ζώα που ζουν κυρίως στο νερό ή σε υγρά, σκοτεινά περιβάλλοντα και για τα οποία η ηλεκτροδεκτικότητα είναι πολύτιμη, αφού τους επιτρέπει να επικοινωνούν μεταξύ τους, να κινούνται αποφεύγοντας εμπόδια, να προσανατολίζονται σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο της Γης και να βρίσκουν ευκολότερα την τροφή τους.

Ζουν ανάμεσά μας
Η μεξικανική σαλαμάνδρα αξολότλ επελέγη για την έρευνα ως εκπρόσωπος των σημερινών σπονδυλωτών της ξηράς
Τα ηλεκτροευαίσθητα πλάσματα δεν είναι όλα εξωτικά ή σπάνια. Σε αυτά περιλαμβάνονται, για παράδειγμα, πολλά ψάρια, όπως οι καρχαρίες, τα σελάχια και ο οξύρρυγχος, ή αμφίβια, όπως κάποιες σαλαμάνδρες. Το βέβαιο είναι ότι τα περισσότερα έχουν «αρχαία» καταγωγή - βρίσκονται προς τα κάτω στο εξελικτικό γενεαλογικό δέντρο των σημερινών ειδών της Γης -, ενώ το σύστημα που υποστηρίζει αυτή την ικανότητά τους παρουσιάζει μεγάλες ομοιότητες. Αυτό ακριβώς κέντρισε το ενδιαφέρον των επιστημόνων, οι οποίοι αποφάσισαν να διερευνήσουν μήπως αυτή η «έκτη» αίσθηση είναι κληρονομική και ανάγεται σε κάποιον κοινό πρόγονο.
Για να διεξαγάγουν τις μελέτες τους επέλεξαν ως «μοντέλα» δύο είδη: τον πολύδοντο της Βόρειας Αμερικής - ένα ψάρι που συγγενεύει με τον οξύρρυγχο και μοιάζει με τον ξιφία -, ο οποίος προτιμήθηκε ως άκρως ηλεκτροδεκτικός εξελικτικός «εκπρόσωπος» των σύγχρονων ακτινοπτερύγιων ψαριών, και το αξολότλ, μια σαλαμάνδρα του Μεξικού η οποία ανήκει στη γενεαλογική «γραμμή» που οδήγησε στην εμφάνιση των χερσαίων σπονδυλωτών - των πτηνών και των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου. Αν το ηλεκτροαισθητικό σύστημα των δύο ειδών αναπτυσσόταν με τον ίδιο τρόπο, τότε αυτό θα σήμαινε ότι η «ηλεκτρική» αίσθηση έχει κληρονομηθεί.

Τα ηλεκτροδεκτικά όργανα
Ο αμερικανικός πολύδοντος είναι το πιο «ηλεκτροδεκτικό» ψάρι: διαθέτει 70.000 ηλεκτροϋποδοχείς στο ρύγχος και στο κεφάλι του
«Ο πολύδοντος έχει περίπου 70.000 ηλεκτροδεκτικά όργανα στο ρύγχος του, τον μεγαλύτερο αριθμό από κάθε άλλο σπονδυλωτό ζώο» εξηγεί μιλώντας στο «Βήμα» ο Γουίλι Μπέμις του Πανεπιστημίου Κορνέλ, ένας εκ των επικεφαλής της μελέτης. Οπως μας λέει ο καθηγητής, οι έρευνές του στο συγκεκριμένο είδος ψαριού και το σύστημα των ηλεκτροϋποδοχέων του ξεκίνησαν πριν από 25 χρόνια, τη δεκαετία του 1980, όταν ήλθε σε «επαφή» με ένα καλοδιατηρημένο απολίθωμά του. Σύντομα άρχισε να συνεργάζεται με τον Γκλεν Νόρθκατ του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο, επίσης εκ των επικεφαλής της παρούσας ερευνητικής δουλειάς που δημοσιεύθηκε στο «Nature Communications». Ο κ. Νόρθκατ μελετούσε παράλληλα την ηλεκτροδεκτικότητα του αξολότλ και στα μέσα της δεκαετίας του 1990 περιέγραψε για πρώτη φορά τον ακριβή τρόπο ανάπτυξης του συστήματος που την υποστηρίζει.
Αν και οι δύο επιστήμονες είχαν διατυπώσει κάποιες υποθέσεις για την εξελικτική βάση της «ηλεκτρικής» αίσθησης των σημερινών ζώων, για πολύ μεγάλο διάστημα δεν είχαν τα κατάλληλα μέσα ώστε να τις ελέγξουν. Εδώ και μερικά χρόνια όμως η πρόοδος της μοριακής βιολογίας τούς τα πρόσφερε και έτσι στην ομάδα προσετέθη η τρίτη επικεφαλής, η Κλερ Μπέικερ του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ. Χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνικές στο εργαστήριό της, μπόρεσε μαζί με την ομάδα της να διαφωτίσει πολλές σκοτεινές πλευρές και να προσφέρει κάποιες πολυπόθητες αποδείξεις. «Πολλά από αυτά που περιλαμβάνονται στο άρθρο είναι πράγματα στα οποία είχαμε καταλήξει εδώ και καιρό, αυτό όμως το οποίο απαντά πραγματικά στο ερώτημα είναι ότι μπορέσαμε να δείξουμε πως οι ηλεκτροϋποδοχείς σε αυτά τα δύο είδη έχουν το ίδιο αναπτυξιακό μοτίβο» λέει ο κ. Μπέμις.
Ποιο είναι αυτό το μοτίβο; «Ολα τα ψάρια» απαντά η κυρία Μπέικερ μιλώντας στο «Βήμα» «έχουν την ικανότητα να ανιχνεύουν τις κινήσεις του νερού με μηχανοαισθητικά όργανα». Τα όργανα αυτά βρίσκονται συνήθως κατανεμημένα σε σειρές στο κεφάλι και στην πλευρική γραμμή - τη γραμμή που παρατηρούμε στις πλευρές του σώματός τους - και περιλαμβάνουν τριχωτά κύτταρα τα οποία διεγείρονται από τη ροή των ρευστών (όπως αυτά που εμείς έχουμε στο εσωτερικό του αφτιού μας για τη ρύθμιση της ακοής και της ισορροπίας μας). «Ορισμένα ψάρια και ουροδελή αμφίβια» προσθέτει η ειδικός «έχουν όμως επίσης ηλεκτροαισθητικά όργανα, κατανεμημένα δίπλα στις σειρές των μηχανοαισθητικών οργάνων, τα οποία τους επιτρέπουν να ανιχνεύουν μεταβολές σε ασθενή ηλεκτρικά πεδία, της κλίμακας του νανοβόλτ και του μικροβόλτ».

Ο κοινός μας πρόγονος
Στα πειράματά τους οι επιστήμονες έδειξαν ότι αυτά τα ηλεκτροαισθητικά όργανα αναπτύσσονται κατά το εμβρυϊκό στάδιο με τον ίδιο ακριβώς τρόπο στον πολύδοντο και στο αξολότλ. «Γεννιούνται» μάλιστα από το ίδιο πλακοειδές (μάζα κυττάρων από την οποία σχηματίζονται τα αισθητήρια όργανα) από το οποίο σχηματίζεται η πλευρική γραμμή. Αυτό, υποστηρίζουν, αποτελεί μια ισχυρή ένδειξη υπέρ του ότι τα δύο αυτά αισθητήρια συστήματα έχουν ένα κοινό εξελικτικό παρελθόν - τα είδη που τα φέρουν είναι μακρινοί απόγονοι του ίδιου προγόνου.
Αυτός ο κοινός πρόγονος έζησε σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους πριν από περίπου 600 δισεκατομμύρια χρόνια και ήταν ένα ψάρι-θηρευτής με πολύ καλή όραση και δυνατά σαγόνια και δόντια. Διέθετε ένα μηχανοαισθητικό σύστημα για να ανιχνεύει τις διαφορές στα ρεύματα του νερού το οποίο ήταν ορατό στις πλευρές του σαν την πλευρική γραμμή των σημερινών ψαριών και, πλάι σε αυτό και στο κεφάλι, ένα ηλεκτροαισθητικό σύστημα για να ανιχνεύει τις διαφορές στα ηλεκτρικά πεδία. 
Το 98% των σημερινών σπονδυλωτών, θαλάσσιων και μη, κατάγεται από αυτό το ηλεκτροευαίσθητο ψάρι, υποστηρίζουν οι ερευνητές. Μαζί με αυτά και εμείς οι άνθρωποι. Απλώς όταν οι μακρινοί μας πρόγονοι βγήκαν στη στεριά έχασαν την πλευρική γραμμή και το ηλεκτροαισθητικό σύστημα, πιθανώς επειδή δεν τα είχαν πλέον ανάγκη. Ποια σπονδυλωτά μένουν «έξω», στο υπόλοιπο 2%; Μάλλον όχι πολλά. Οπως μας λέει ο κ. Μπέμις, υπάρχει μια μικρή διχογνωμία στους «ηλεκτροβιολόγους» σχετικά με το αν το ηλεκτροαισθητικό σύστημα της οικογένειας των καρχαριών ανήκει στην ίδια κατηγορία.«Σε αυτό εργαζόμαστε αυτή τη στιγμή» τονίζει. «Πιστεύω όμως ότι πρόκειται για το ίδιο σύστημα. Μόλις το λύσουμε και αυτό και συμπεριληφθούν και οι καρχαρίες θα μιλάμε για το 99,9% των σημερινών σπονδυλωτών. Τα μόνα που θα εξαιρούνται θα είναι οι λάμπραινες και τα πετρόχελα».

ΘΗΛΑΣΤΙΚΑ «ΧΑΜΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ»
Στα μονότρημα θηλαστικά όπως η έχιδνα το ηλεκτροαισθητικό σύστημα εξελίχθηκε ξανά εξαιτίας των ειδικών συνθηκών διαβίωσής τους
Τα μόνα θηλαστικά που έχουν ηλεκτρική αίσθηση ανήκουν στην κατηγορία των μονότρημων και είναι ο ορνιθόρυγχος πλατύπους και η έχιδνα της Αυστραλίας, καθώς και η έχιδνα της Νέας Γουινέας. Πρόσφατα ανακαλύφθηκε ότι και κάποια ποταμίσια δελφίνια είναι ηλεκτροευαίσθητα. Το ηλεκτροαισθητικό σύστημα αυτών των ειδών ωστόσο διαφέρει, γεγονός το οποίο σημαίνει ότι εξελίχθηκε ανεξάρτητα. «Ενα από τα πιο ενδιαφέροντα πράγματα στην ηλεκτροδεκτικότητα» λέει ο καθηγητής Γουίλι Μπέμις «είναι ότι έχει χαθεί επανειλημμένως στην πορεία της εξέλιξης των σπονδυλωτών. Και αργότερα εξελίχθηκε ξανά σε ορισμένες ομάδες».
Οι λόγοι της απώλειας αυτής δεν είναι πάντοτε γνωστοί, αυτό όμως που έχουν παρατηρήσει οι ειδικοί είναι ότι η επανεμφάνιση της «έκτης αίσθησης» συνδέεται με συγκεκριμένες συνθήκες διαβίωσης. Το νερό και γενικότερα το υγρό περιβάλλον είναι ένα απαραίτητο συστατικό - ευνοεί άλλωστε την αγωγιμότητα των ασθενών ηλεκτρικών φορτίων.  Ο ορνιθόρυγχος πλατύπους, που είναι το καλύτερα μελετημένο από αυτή την άποψη θηλαστικό, έχει 40.000 ηλεκτροϋποδοχείς στο ράμφος του. Οπως και στα υπόλοιπα μονότρημα, αυτοί αποτελούν τροποποιημένους βλεννογόνους ή άλλους αδένες και, από νευρολογικής απόψεως, δεν απορρέουν από το ακουστικό-πλευρικό σύστημα όπως το «αρχαίο» ηλεκτροαισθητικό σύστημα των ψαριών και των αμφίβιων.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΨΑΡΙΑ
Υποθετική αναπαράσταση του κοινού «ηλεκτρικού» προγόνου μας. Το ηλεκτροαισθητικό σύστημα αναπαρίσταται με ροζέτες
Κάποια ψάρια δεν επιδεικνύουν απλώς μια «παθητική» ηλεκτροδεκτικότητα αλλά περνούν σε πιο ενεργητικές λειτουργίες παράγοντας τα ίδια ηλεκτρικό ρεύμα με ένα ειδικό ηλεκτρικό όργανο. Τα συστήματα αυτά έχουν εξελιχθεί εντελώς ανεξάρτητα - και μεταγενέστερα - από το αρχέγονο ηλεκτροαισθητικό σύστημα που παρατηρούμε σήμερα στα υπόλοιπα ψάρια. Η ηλεκτρογένεση, όπως αποκαλείται, έχει πολλαπλές λειτουργίες. Τα ζώα που τη διαθέτουν τη χρησιμοποιούν ως μέσο επικοινωνίας - ηλεκτροεπικοινωνίας -, ως ένα είδος GPS  (ηλεκτροεντοπισμός), αλλά και, όταν μπορούν να παραγάγουν ισχυρά φορτία, ως όπλο για να εξοντώσουν τη λεία ή τους κυνηγούς τους. Από τα πιο ισχυρά τέτοια ψάρια είναι το ηλεκτρικό χέλι της Νότιας Αμερικής (το οποίο παράγει φορτία ως και 500 βολτ), διάφορα είδη ηλεκτρικών σαλαχιών (με πιο «θανατηφόρο» το σαλάχι μουδιάστρα ή torpedo, που έδωσε το όνομά του στις στρατιωτικές τορπίλες), το τροπικό ηλεκτρικό γατόψαρο και οι σκαρμοί.  Τα «αδύναμα» ηλεκτρικά ψάρια, που παράγουν φορτία μερικών μόνο βολτ ή μινιβόλτ, ανάγονται σε αρκετές εκατοντάδες, με πιο γνωστά τα σαλάχια ράσες και τα ψάρια ελέφαντες.

ΠΩΣ ΤΟ ΝΙΩΘΟΥΜΕ;
Για να κατανοήσουμε τη «χαμένη» ηλεκτρική αίσθηση και τη συνοδευτική της μηχανοαισθητική θα πρέπει, όπως λέει ο Γουίλι Μπέμις του Πανεπιστημίου Κορνέλ, να προσπαθήσουμε να μπούμε στη θέση των ψαριών. Αν και, όπως επιμένει να τονίζει, «η αναλογία είναι πολύ χονδρική», συνιστά να τη φανταστούμε σαν κάποιος να περνάει το χέρι του απλά επάνω από τις τρίχες στο μπράτσο μας. Ακόμη και αν έχουμε κλειστά τα μάτια, καταλαβαίνουμε την κατεύθυνση της κίνησης επειδή αυτή ενεργοποιεί τα νεύρα που έχουμε στο μπράτσο μας. «Τα ψάρια έχουν μια μικροσκοπική εκδοχή οργάνων, τα όργανα της ακρολοφίας, που κάνουν ακριβώς το ίδιο» εξηγεί ο καθηγητής. «Μοιάζουν με αυτά που έχετε στο αφτί σας, αναπτύχθηκαν και ενσωματώθηκαν εκεί κατά την ανάπτυξή σας στη μήτρα». Η ομοιότητα όμως σταματά εκεί και η ταύτιση, όπως αναγνωρίζει ο ειδικός, είναι δύσκολη. «Ξέρετε, δυσκολευόμαστε να κατανοήσουμε αυτή την αίσθηση, όπως και την ηλεκτροδεκτικότητα, γιατί όταν γίναμε απόλυτα χερσαία ζώα, στην ύστερη Παλαιοζωική περίοδο, χάσαμε αυτό το αισθητήριο σύστημα. Λείπει λοιπόν από την κληρονομιά μας εδώ και 60 εκατομμύρια χρόνια».