Σάββατο, 28 Αυγούστου 2010

Τά μυρμήγκια

Οἱ ὀργανωμένες κοινωνίες μυρμηγκιῶν περιλαμβάνουν τὶς βραχύβιες κάστες τῶν ἐργατῶν, ποὺ ἐπιδεικνύουν ἐξειδικευμένη μορφολογία καὶ συμπεριφορὰ καὶ τὶς μακρόβιες βασίλισσες ποὺ εἶναι ἀφιερωμένες στὴν ἀναπαραγωγή. Τὰ μυρμήγκια ζοῦν σὲ πυκνοκατοικημένες ἀποικίες στὶς ὁποῖες ἑκατομμύρια μεμονωμένα ἄτομα "ἀναθέτουν" ἀναπαραγωγικὸ ρόλο σὲ μία ἢ λίγες βασίλισσες, ἐνῶ οἱ ἐργάτες ποὺ δὲν ἀναπαράγουν ἐκτελοῦν ὅλες τὶς ὑπηρεσίες ποὺ ἀπαιτοῦνται γιὰ τὴ συντήρηση τῆς ἀποικίας [B. Holldobler, E. O. Wilson, The Ants (Harvard Univ. Press, Cambridge, MA, 1990]. Τὰ πρῶτα γονιμοποιημένα αὐγὰ ποὺ γεννιοῦνται ἀπὸ μία ἱδρύτρια βασίλισσα ἀναπτύσσονται σὲ ἐργάτες, ἀλλὰ καθὼς ἡ ἀποικία διευρύνεται, μερικὰ διπλοειδὴ ἔμβρυα παίρνουν μία διαφορετικὴ ἀναπτυξιακὴ πορεία καὶ γίνονται βασίλισσες, οἱ ὁποῖες ἐγκαταλείπουν τὴ φωλιά, ζευγαρώνουν, καὶ καθιερώνουν νέες ἀποικίες. Ἔτσι στὶς ὥριμες ἀποικίες οἱ βασίλισσες ἔχουν προέλθει ἀπὸ μυρμήγκια μὲ εὐρὺ συμπεριφοριστικὸ ρεπερτόριο (κυνηγοὶ τροφῆς, ἀνασκαφὴ φωλιᾶς) καὶ σταδιακὰ μετατράπηκαν σὲ μυρμήγκια τῶν ὁποίων ὁ ἀποκλειστικὸς ρόλος εἶναι νὰ γονιμοποιοῦν αὐγὰ καὶ ἡ ἐπιβίωσή τους ἐξαρτᾶται ἀπὸ τοὺς ἐργάτες.



Κάτω ἀπὸ τὸν ἴσκιο τῆς μουριᾶς, τοὺς ἤχους τῶν τζιτζικιῶν, τὴ θέα τῆς θάλασσας κι ἐνῷ ἐμφάνιζα συμπτώματα ναρκοληψίας σὰν ἐμβολιασμένος κατὰ τοῦ H1N1, ἡ Μίνα μὲ βασάνιζε μὲ τὶς ἐπίμονες παιδικές της ἐρωτήσεις. Ποῦ τὰ πάνε τὰ ψίχουλα, γιατί δὲν τὰ τρῶνε, πῶς θὰ τὰ μοιράσουν μετά; Τὰ μυρμήγκια εἶχαν προσελκύσει τὴν προσοχή της καὶ κάθε μέρα στὴ διάρκεια τῶν φετινῶν διακοπῶν της ἀφιέρωνε πολλὲς ὧρες στὴ μελέτη τους. Προσπαθοῦσε δὲ νὰ πείσει ὅλους τούς ὑπόλοιπους νὰ παρακολουθoῦν μὲ προσοχὴ τὶς κινήσεις τῶν μυρμηγκιῶν καθὼς μὲ ἀξιοθαύμαστη ὑπομονὴ καὶ ἀπίστευτα τέλεια ὀργάνωση μάζευαν τὰ ἀπομεινάρια τοῦ μεσημεριανοῦ φαγητοῦ κάτω ἀπὸ τὸ τραπέζι καὶ τὰ μετέφεραν σὲ κάποιο ἄγνωστο σημεῖο. Ἡ Μίνα κατάφερε νὰ ἀναγάγει σὲ σλόγκαν τοῦ φετινοῦ καλοκαιριοῦ τὴ φράση “προσέξτε τὰ μυρμήγκια”.

Τὰ διάφορα εἴδη μυρμηγκιῶν ποικίλλουν εὐρέως στὸ βαθμὸ τῆς ὀργάνωσης τῶν κοινωνιῶν τους ποὺ κυμαίνεται ἀπὸ τὶς μικρὲς καὶ λιγότερο ὀργανωμένες ἀποικίες στὶς ὀγκώδεις καὶ σύνθετες κοινωνίες. Ἡ περίπλοκη κοινωνικὴ ὀργάνωση τῶν ἀποικιῶν τῶν μυρμηγκιῶν ἀποδίδεται σὲ ἕνα περίπλοκο σύστημα ἐπικοινωνιῶν, δομημένο ἀπὸ χημικὰ σήματα ποὺ καθορίζουν τὶς συμπεριφοριστικὲς ἀντιδράσεις τοῦ νευρικοῦ τους συστήματος. Ἡ ποικιλομορφία καὶ ἡ εὐελιξία τῶν μυρμηγκιῶν ἔχει ἐδῶ καὶ χρόνια προσελκύσει τὸ ἐνδιαφέρον τῶν νευροβιολόγων ποὺ προσπαθοῦν νὰ ἐξετάσουν στὰ μυρμήγκια τὶς ἀπὸ μακροῦ ὑφιστάμενες ὑποθέσεις γιὰ τὶς σχέσεις μεταξὺ γονιδιακῶν χαρακτηριστικῶν καὶ συμπεριφορᾶς.

Σὲ μιὰ πρόσφατη μελέτη ποὺ δημοσιεύθηκε στὸ περιοδικὸ Science [Bonasio R, Zhang G, Ye C, Mutti NS, Fang X, Qin N, Donahue G, Yang P, Li Q, Li C, Zhang P, Huang Z, Berger SL, Reinberg D, Wang J, and Liebig J: Genomic Comparison of the Ants Camponotus floridanus and Harpegnathos saltator. Science 329 (2010) 1068-1071] συγκρίθηκαν τὰ γονιδιώματα δύο διαφορετικῶν ἀπὸ ἄποψη κοινωνικῆς ὀργάνωσης εἰδῶν μυρμηγκιῶν, τὰ Camponotus floridanus καὶ Harpegnathos saltator, γιὰ τὰ ὁποῖα οἱ ἀντιθέσεις στὴ συμπεριφοριστικὴ εὐελιξία, τὴν ἐξειδίκευση ἐργασιῶν, καὶ τὴν κοινωνικὴ ὀργάνωση εἶναι γνωστές. Τὰ μυρμήγκια C. floridanus ζοῦν σὲ μεγάλες ὀργανωμένες ἀποικίες, στὶς ὁποῖες μόνο ἡ βασίλισσα γεννᾶ αὐγὰ καὶ ὅταν ἡ βασίλισσα πεθάνει, πεθαίνει καὶ ἡ ἀποικία. Ἀντίθετα, στὰ H. saltator ὁ διμορφισμὸς μεταξὺ τῶν βασιλισσῶν καὶ τῶν ἐργατῶν εἶναι περιορισμένος, καὶ ὅταν πεθαίνει ἡ βασίλισσα ἀντικαθίσταται ἀπὸ ἐργάτες ποὺ γίνονται λειτουργικὲς βασίλισσες, ποὺ ἀποκαλοῦνται γαμεργάτες (gamergates) [C. Peeters, J. Liebig, B. Holldobler, Sexual reproduction by both queens and workers in the ponerine ant Harpegnathos saltator. Insectes Soc. 47, 325 (2000)]. Ἐπίσης τὰ C. floridanus εἶναι κυνηγοί, ἀναζητοῦν τροφὴ μέρα καὶ νύχτα χαράζοντας μὲ φερορμόνες τὶς πορεῖες πρὸς τὶς πηγὲς τροφίμων, ἐνῶ οἱ ἐργάτες τῶν H. saltator τρέφονται μὲ μικρὰ ἀρθρόποδα, ἡ ἐργασία τους ἔχει χαρακτήρα ἀτομικῆς ἐπιχείρησης καὶ ἐργάζονται μόνο κατὰ τὴ διάρκεια τῆς ἡμέρας. Τὰ C. floridanus ἐπιδεικνύουν ὑψηλὴ ἐξειδίκευση ὑπευθυνοτήτων, κτητικότητα ἐδαφῶν καὶ ἱκανότητα ἀναγνώρισης τῶν συγκατοίκων τους στὴν ἴδια φωλιὰ. Ἀντίθετα, τὰ H. saltator ἐπιδεικνύουν χαμηλὴ ἐδαφικὴ κτητικότητα, μικρὴ ἱκανότητα ἀναγνώρισης, καὶ ἡ ἐξειδίκευση ὑπευθυνοτήτων τοὺς περιορίζεται στὸ βασικὸ ἐπίπεδο.

Ἡ σύγκριση τῶν γονιδιωμάτων Camponotus floridanus καὶ Harpegnathos saltator ἔδειξε ὅτι τὰ ἀποκλειστικὰ μορφολογικὰ καὶ συμπεριφορικὰ χαρακτηριστικὰ στὶς κάστες τῶν δύο εἰδῶν μυρμηγκιῶν προκύπτουν ἀπὸ ἕνα ἑνιαῖο γονιδίωμα καὶ καθορίζονται ὄχι ἀπὸ γενετικὲς διαφορές, ἀλλὰ ἀπὸ περιβαλλοντικοὺς παράγοντες. Διαφορετικὴ ἔκφραση γονιδίων στὶς κάστες τῶν ἴδιων εἰδῶν (ἐργάτες, βασίλισσες) αὐτῶν τῶν μυρμηγκιῶν ὑπάρχει στὰ γονίδια ἐκεῖνα ποὺ ἐνέχονται στὴ νευρικὴ λειτουργία καὶ στὴ χημικὴ ἐπικοινωνία, καθὼς ἐπίσης καὶ ὑπερέκφραση γονιδίων ποὺ χαρακτηρίζουν τὴ μακροζωῒα (telomerase καὶ sirtuin deacetylases) στὰ μακρόβια Harpegnathos saltator.

Οἱ παρατηρήσεις αὐτὲς παρέχουν ἐνδείξεις γιὰ τὴν ὕπαρξη μοριακῶν διαφορῶν στὶς κάστες τῶν δύο εἰδῶν μυρμηγκιῶν καὶ ὑποδηλώνουν ὅτι τουλάχιστον στὰ δύο αὐτὰ εἴδη μυρμηγκιῶν ὑπάρχει γενετικὴ σύνδεση τῶν χαρακτηριστικῶν γήρανσης καὶ συμπεριφορᾶς.

2 σχόλια:

  1. Μέ ἀφορμή τά παραπάνω καί χωρίς να διαθέτω ἐξειδικευμένες γνώσεις , θα ἐκφράσω σκόρπιες σκέψεις πού κάνω κατά καιρούς…

    Κατὰ τὴν γνώμη μου τὸ ἐρώτημα ἂν τὰ γονίδια καθορίζουν ἢ ὄχι τὴν συμπεριφορὰ ἕνος ὀργανισμοῦ, δὲν ἔχει οὐσιαστικὸ περιεχόμενο. Πιθανὸν νὰ ἔχει πρακτικὸ ἐνδιαφέρον σὲ παρὰ πολὺ ἐξειδικευμένους τομεῖς ἰατρικῆς καὶ βιολογίας ( ὅπως τό παράδειγμα μέ τά μυρμήγκια), ὄχι ὅμως σὲ συνθῆκες πολύ πιό σύνθετης κοινωνικῆς ἢ ἀτομικῆς συμπεριφορᾶς.

    Νομίζω ὅτι σὲ μεγάλο βαθμὸ ἡ ἐνασχόληση μαζί του δημιουργεῖ συνθῆκες αὐτοπαγίδευσης, φοβᾶμαι δὲ ὅτι ἀνάλογες θεωρίες χρησιμοποιοῦνται ἀπὸ προπαγάνδες φυλετιστῶν. Τό τελευταῖο ψιλοάσχετο.

    Σὲ ποιὸ ἐπίπεδο μποροῦμε νὰ ὁρίσουμε τὸν ὄρο συμπεριφορά; Γιὰ ἕναν ἄνθρωπο ( τήν συνείδηση πώς θά τήν συμπεριλάβουμε;), ἕναν ὁποιοδήποτε ζωντανὸ ὀργανισμὸ ( μέχρι τὸ ἐπίπεδό του γονιδίου ἢ καὶ ἀκόμη παρακάτω;). Μία πέτρα ἔχει συμπεριφορά; Ἡ πορεία της δὲν ἐξαρτᾶται ἀπὸ τὸ περιβάλλον ἐντός του ὁποίου βρίσκεται;

    Ἕνα σημαντικό, κατὰ τὴν γνώμη μου, ἐρώτημα. Τὸ γονίδιο, ὁρίζεται, ὑφίσταται, διαμορφώνεται(δέν εἷναι ὡραία ἰδέα νά δοῦμε τό γονίδιο σάν κάτι δυναμικό σέ ἑνότητα μέ τό ὅποιο περιβάλλον του;), δρᾶ, ἄνευ τοῦ περιβάλλοντός του;

    Ἂν δεχθοῦμε ὅτι ὑπάρχει γονίδιο ποὺ καθορίζει τὸ ὕψος τοῦ ἀτόμου,
    ἡ δράση του δὲν ἐπηρεάζεται ἀπὸ τὴν διατροφὴ ( περιβάλλον) τοῦ ἀτόμου; Ὑπάρχει γονίδιο ποὺ ἂν δρᾶ τελείως ἀνεξάρτητα ἀπὸ τὸ περιβάλλον τοῦ ὀργανισμοῦ στὸν ὁποῖο ἀνήκει, ταυτόχρονα νὰ δρᾶ καὶ τελείως ἀνεξάρτητα ἀπὸ τὰ ὑπόλοιπα γονίδια; Τὰ ὑπόλοιπα γονίδια δὲν ἀποτελοῦν περιβάλλον γιὰ τὸ γονίδιο, ἢ μία ἐπὶ μέρους ὁμάδα γονιδίων;

    Ἂν χαρακτηρίσουμε τὴν συμπεριφορὰ τῆς τίγρης ὡς ἐπιθετική, τὴν χαρακτηρίζουμε ἔτσι λόγῳ τῶν σουβλερῶν δοντιῶν της, τῶν γαμψῶν νυχιῶν καὶ τοῦ μυϊκοῦ της συστήματος; Καὶ κατὰ συνέπεια τὰ γονίδια πού εὐθύνονται γιὰ τὰ νύχια, δόντια, μύες τῆς τίγρης θὰ ποῦμε ὅτι διαμορφώνουν μία ἐπιθετικὴ συμπεριφορά; Ἀρκεῖ γιὰ νὰ διαμορφώσουν αὐτὴ τὴν συμπεριφορά, ἐκτὸς ἀπὸ ἕνα συγκεκριμένο περιβάλλον (φυτοφάγα ζῶα), τὸ καθένα γονίδιο ἀπὸ μόνο του;

    Ἂν βάλουμε μία τίγρη σὲ ἕνα ἐρημονήσι ( διαφοροποιοῦμε δηλαδὴ τὸ περιβάλλον στὸ ὁποῖο τὴν γνωρίζουμε ὡς τώρα), παρατηρώντας τὴν συμπεριφορά της θὰ τὴν χαρακτηρίσουμε ἐπιθετική; Τὰ ἴδια γονίδια μὲ πρὶν πῶς θὰ τὰ χαρακτηρίσουμε τώρα;

    Μήπως διασπώντας, στὸ μυαλό μας, τὴν δυναμικὴ ἑνότητα γονιδίου-περιβάλλοντος, βρίσκουμε κάποιες ἐξηγήσεις σὲ ὁρισμένα ἐρωτήματα, ἀλλὰ μένουμε στὸ σκοτάδι σὲ πολὺ περισσότερα;

    Στὴν φυσικὴ ἔχει ἀποδειχθεῖ πῶς ἀνάλογα μὲ τὸ πείραμα ποὺ ἐκτελοῦμε διαπιστώνουμε ὅτι ἡ ὕλη ἔχει ἰδιότητες σωματιδίου, ἢ κύματος. Ἀνάλογα μὲ τὶς συνθῆκες τοῦ πειράματος ποὺ ἐκτελοῦμε ( περιβάλλον), ἄλλες ἀπὸ τὶς ὁποῖες εἴτε ἀγνοοῦμε, εἴτε δὲν λαμβάνουμε ὑπ’ ὄψιν μας, εἴτε ἐμεῖς συνδιαμορφώνουμε σὲ τελικὴ ἀνάλυση, ἔχουμε καὶ διαφορετικὸ ἀποτέλεσμα-ἀπάντηση, ἡ ὁποία ἀπάντηση εἶναι ἀνάλογή τοῦ ἐρωτήματος πού βάζουμε. Ποτὲ δὲν κατάλαβα γιατί ὁ Dawkins στὸ βιβλίο τοῦ «Τὸ ἐγωϊστικὸ γονίδιο», χρησιμοποίησε τὸν παραπάνω χαρακτηρισμό. Ἂν δὲν αὐτοπαγιδεύτηκε ὁ ἴδιος, παγίδευσε τοὺς ἀναγνῶστες του. Βέβαια μέσα στὸ βιβλίο κάνει μία τρίπλα λέγοντας πῶς ὅταν χρησιμοποιεῖ τὸν ὄρο «ἐγωϊστικὸ» δὲν ἐννοεῖ πώς τὸ γονίδιο ἐνεργεῖ συνειδητά, ἀλλὰ καὶ μόνο ἡ χρήση μιᾶς λέξης γιὰ τὴν περιγραφὴ φυσικῶν-χημικῶν φαινομένων ( ἀνάλογο φαινόμενο δέν εἷναι καί ἡ κίνηση μιᾶς πέτρας πού ἐνδεικτικά ἀνέφερα πρίν;), τὴν ὁποία χρησιμοποιοῦμε γιὰ πολὺ πιὸ σύνθετα φαινόμενα, ἀποπροσανατολίζει…

    Συνοψίζω: ΜΠΟΡΕΙ Η ΙΔΙΑ Η ΖΩΗ ΝΑ ΔΙΑΤΥΠΩΣΕΙ ΚΡΙΣΕΙΣ ΑΞΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΖΩΗ, ΧΩΡΙΣ ΝΑ ΛΑΒΕΙ ΥΠ’ ΟΨΙΝ ΤΗΣ ΠΩΣ Η ΙΔΙΑ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΜΕΡΟΣ ΤΟΥ ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΣ; ΕΚΤΙΜΩ, ΠΩΣ ΟΧΙ.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  2. Ακριβώς το ερώτημα κατά πόσο είναι ουσιαστικό ή όχι το άν τα γονίδια καθορίζουν τη συμπεριφορά ενός οργανισμού προσπαθεί να απαντήσει αυτή η μελέτη. Έχουμε δύο μυρμήγκια του ίδιου είδους της οικογένειας Camponotus floridanus για παράδειγμα. Έχουν ακριβώς το ίδιο γονιδίωμα και τα δύο αλλά το ένα μεγαλώνει για να γίνει βασίλισσα και το άλλο εργάτης. Αφού τα γονίδιά τους είναι ακριβώς τα ίδια πως καταλήγουν στο τέλος να έχουν διαφορετικούς ρόλους; Η απάντηση βρίσκεται όχι στην ποιοτική διαφορά των γονιδίων τους αλλά σε περιβαλλοντικούς παράγοντες που επηρρεάζουν την έκφραση μερικών γονιδίων που εκφράζουν πρωτείνες που ρυθμίζουν τη λειτουργία του νευρικού συστήματος και τη διάρκεια της ζωής με μηχανισμούς που αποκαλούνται επιγενετικοί (epigenetics). Αυτό υπονοεί και η έκφραση “μορφολογικά και συμπεριφορικά χαρακτηριστικά στις κάστες των δύο ειδών μυρμηγκιών προκύπτουν από ένα ενιαίο γονιδίωμα και καθορίζονται όχι από γενετικές διαφορές, αλλά από περιβαλλοντικούς παράγοντες”.

    Εάν εφαρμόσουμε το μοντέλο της μελέτης των μυρμηγκιών στο παράδειγμα της τίγρης η απάντηση θα ήταν πως η τίγρης αφού ζεί σε διαφορετικό περιβάλλον από το φυσικό της θα αρχίσει να υπερεκφράζει τα γονίδια εκείνα που της χρειάζονται για να επιβιώσει στο καινούριο της περιβάλλον και εκείνα που δεν χρειάζεται σταδιακά θα χάσουν τον κυρίαρχο ρόλο τους και ίσως τελικά να σιωπήσουν (να μην εκφράζουν καμμιά πρωτείνη). Αυτή είναι και η βάση της θεωρίας του “εγωϊστικού γονιδίου” όπως την αντιλαμβάνομαι (για τον ατυχή όρο “εγωϊστικό” περεπιμπτόντως συμφωνώ μαζί σου αλλά δεν έχω εναλλακτικό να προτείνω). Εκείνα τα γονίδια που εκφράζουν πρωτεΐνες απαραίτητες για την επιβίωση κάποιου οργανισμού θα καταστούν κυρίαρχα και τα υπόλοιπα θα εξασθενήσουν με την πάροδο του χρόνου. Με την έννοια αυτή σαφώς και λαμβάνονται υπ΄όψη το περιβάλλον και η “ισορροπία” της γονιδιακής έκφρασης.

    ΑπάντησηΔιαγραφή