Παλαιός: η ποικιλία της ζωής μέσα στο χρόνο

Λίγες μέρες πριν είχα κάνει την παρουσίαση ενός πολύ καλού ιστολογίου, του
Catalogue of Organisms
ενός Christopher Taylor εντομολόγου και ταξινομιστή, που όμως έχει ασχοληθεί μ’όλους τους κλάδους της πολυποίκιλης ζωής. Αυτός λοιπόν συμμετέχει και σε μια άλλη σελίδα, την οποία γνώριζα κι επισκεπτόμουν από παλιά, και σχεδίαζα να την παρουσιάσω κάποτε κι εδώ.

Η σελίδα αυτή είναι ο Παλαιός (Palaeos), μια σελίδα που ασχολείται με το βίο και το χρόνο. Στην αρχή της σελίδας γράφει με ελληνικά γράμματα “παλαιός”, κι από κάτω υπάρχει η ενότητα “χρόνος”, κι από κάτω η ενότητα “βίος”. Με λίγα λόγια, καλύπτει θέματα γεωλογίας και γεωλογικών περιόδων, εξέλιξης, οικολογίας (εξέλιξης των οικοσυστημάτων από παλαιότερα έως σήμερα), εξαφανισμένων και αρτίγονων ομάδων ειδών (από μονοκύτταρους έως φυτά και ζώα), την περιγραφή τους και την ταξινόμησή τους. Η ταξινόμηση που χρησιμοποιεί είναι ως επί το πλείστον η
κλαδιστική,
ένα νέο ταξινομικό σύστημα εναλλακτικό του παραδοσιακού που εμφανίστηκε στα μέσα του 20ου αι. και κατατάσσει τις ομάδες των οργανισμών σε κλάδους που αποτελούνται από προγόνους και τους απογόνους τους.

Επειδή στη σελίδα υπάρχει αρκετή κλαδιστική ορολογία, είναι σκόπιμο να διασαφηνίσω τους πιο σημαντικούς όρους. Όταν μια ομάδα αποτελείται λοιπόν από τον κοινό πρόγονο κι όλους τους απογόνους του, χαρακτηρίζεται ως μονοφυλετική κι αυτός είναι ο ιδανικός κλάδος, π.χ. τα χερσαία φυτά ή τα θηλαστικά. Όταν τώρα αποτελείται από τον κοινό πρόγονο, αλλ’όχι απ’όλους τους απογόνους, τότε θεωρείται παραφυλετική και η χρήση της τείνει ν’αποφεύγεται, όμως συχνά υπάρχουν περιπτώσεις που δε μπορεί ν’αποφευχθεί, όπως στην περίπτωση των προγενέστερων ομάδων ενός κλάδου, οπότε κατ’ανάγκη χρησιμοποιείται. Τα
ερπετά
είναι μια τέτοια ομάδα, αφού δεν περιέχει τις δύο μονοφυλετικές απογόνους της, τα πουλιά και τα θηλαστικά. Τέλος μια ομάδα αν αποτελείται από μέλη διαφορετικών κλάδων είναι πολυφυλετική, άρα και καθαρά τεχνητή ομάδα που δε θά’πρεπε να υπάρχει κι αποφεύγεται ακόμα και στην κλασική ταξινόμηση, π.χ. όλα τα μονοκύτταρα πρωτόζωα. Ένα χαρακτηριστικό τώρα που κληρονομείται από τον πρόγονο σε μια ταξινομική ομάδα ή είδος χαρακτηρίζεται πλησιομορφία, π.χ. η σπονδυλική στήλη των σπονδυλωτών. Ένα χαρακτηριστικό που εξελίσσεται σε κάποιον συγκεκριμένο κλάδο και τον κάνει ν’αποκλίνει από την προγονική κατάσταση χαρακτηρίζεται απομορφία, π.χ. τα φτερά των πουλιών ή ο τρόπος αναπαραγωγής των πλακουντοφόρων θλαστικών, ενώ οι απομορφία που μοιράζονται όλα τα μέλη ενός κλάδου λέγεται συναπομορφία, π.χ. όλα τα πλακουνοφόρα θηλαστικά αναπαράγονται κατά τον ίδιο τρόπο. Τέλος ένα χαρακτηριστικό που εμφανίζεται με ανεξάρτητη εξέλιξη ή με αταβισμό σε διαφορετικούς κλάδους, χωρίς να υπήρχε στον κοινό πρόγονο, χαρακτηρίζεται ομοπλασία, π.χ. τα φτερά των πουλιών κι αυτά των εντόμων, που έχουν εξελιχθεί εντελώς ανεξάρτητα από εντελώς διαφορετικά όργανα αν κι έχουν τον ίδιο σκοπό.

Η κλαδιστική ταξινόμηση δεν είναι εύκολη. Για την κατάταξη των οργανισμών χρησιμοποιούνται και μορφολογικά και γενετικά κριτήρια. Η μορφολογία συχνά απατά, λόγω της δυσκολίες μερικές φορές του διαχωρισμού απομορφιών κι ομοπλασιών. Όμως και η γενετική δεν είναι πάντοτε τόσο βέβαιη, όπως θα νομίζαμε, αφού κι εδώ μπορούν μεταλλάξεις να εμφανιστούν τυχαία που
δίνουν ψευδή εντύπωση συγγένειας σε μακρινές μεταξύ τους ομάδες.

Σκοπός της κλαδιστικής είναι η αποκατάσταση των βαθύτερων εξελικτικών σχέσεων των οργανισμών, και η τοποθέτησή τους στο λεγόμενο δέντρο της ζωής, ένα διάγραμμα που θ’αναπαριστά όλο το σύνολο των ζωντανών οργανισμών από τον κοινό τους πρόγονο έως τις πιο λεπτές του διακλαδώσεις. Για να παρασταθούν οι διάφορες ομάδες των οργανισμών, στην κλαδιστική χρησιμοποιούνται κλαδογράμματα, διαγράμματα με τη μορφή δέντρου, όπου υπάρχει μια βάση, ο πρόγονος, διχοτομητικές συνήθως διακλαδώσεις που αναπαριστούν τις μεταγενέστερες ομάδες, οι οποίες επίσης μπορούν να διακλαδίζονται θεωρητικά επ’άπειρον. Τέτοια διαγράμματα υπάρχουν για όλες τις ομάδες που εξετάζονται στην εν λόγω σελίδα. Αυτό είναι και το κύριο μειονέκτημα της κλλαδιστικής μεθόδου, δεν έχει σαφείς προκαθορισμένες ταξινομικές ομάδες όπως οι παραδοσιακή με τα βασίλεια, τις συνομοταξίες, τις ομοταξίες, τις τάξεις κλπ – οι διακλαδώσεις μπορεί νά’ναι πάρα πολλές, η μία μέσα στην άλλη. Σήμερα άλλοι επιστήμονες χρησιμοποιούν και τις δύο ταξινομικές μεθόδους, άλλοι περισσότερο τη μία ή την άλλη.

Ο παλαιός ιδρύθηκε λοιπόν από τους Toby White και Alan Kazlev. Αργότερα προσχώρησε και ο Christopher Taylor, ο Mikko Haaramo του τμήματος γεωλογίας του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι, κι ο Chris Clowes. Αρχικά δεν είχε πολύ σοβαρό σκοπό, σύντομα όμως επεκτάθηκε σε μια μεγάλη βάση δεδομένων για τη ζωή και τη γεωλογική ιστορία. Τόσο μεγάλη, ώστε και καθηγητές πανεπιστημίου τη χρησιμοποίησαν ως πηγή, ενώ έχει και την
ανάλογη καταχώριση
στην αγγλική wikipedia. Το εγχείρημα ξεκίνησε αρχικά ως σελίδα
palaeos.com
όμως πρόσφατα επεκτάθηκε επίσης και σε μορφή wiki, κάτι ανάλογο της wikipedia, όπου το περιεχόμενο χωρίζεται σε ενότητες τις οποίες τα μέλη μπορούν να γράφουν και να διορθώνουν εύκολα, το
palaeos.org.

Επισκεφθείτε τους παραπάνω συνδέσμους, έχουν πραγματικά πάρα πολύ υλικό. Μάθετε για την γεωλογική ιστορία του πλανήτη μας, την ιστορία των οικοσυστημάτων, την ιστορία, την εξέλιξη, τα χαρακτηριστικά και την εκπληκτική ποικιλία των διαφόρων ομάδων της ζωής παλιά και σήμερα, τις μεθόδους ταξινόμησης και τα σχετικά. Είναι η πορεία της θαυμαστής ζωής μέσ’από τον μακρινό χρόνο ως σήμερα.

Οικοσύστημα σε αργή κίνηση στα βάθυ του Ειρηνικού

Πηγή:
physics4u

Αιωνόβια μικρόβια βαθειά κάτω στον ωκεανό ζουν με πολύ αργό ρυθμό
Submitted by admin on Σάββατο, 19 Μαΐου 2012

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια αξιοσημείωτη κοινότητα πανάρχαιων μικροβίων, που ζουν θαμμένα 30 μέτρα κάτω από το βυθό του Ειρηνικού Ωκεανού, σε πετρώματα ηλικίας 86 εκατ. ετών, δηλαδή πολύ πριν εξαφανιστούν οι δεινόσαυροι, και τα οποία χρησιμοποιούν τόσο μηδαμινό οξυγόνο και ζουν με τόσο αργό ρυθμό, ώστε στην περίπτωσή τους δεν είναι πλέον σαφές πού σταματά η ζωή και πού αρχίζει ο θάνατος.

Ένα βακτήριο παρόμοιο με αυτά της μελέτης, που ζούσαν σε αργιλώδη λάσπη εδώ και 86 εκατομμύρια χρόνια ή από την εποχή του τυραννόσαυρου.

Οι οργανισμοί αυτοί έχουν αναγάγει σε τέχνη τη ζωή σε αργή κίνηση (slow-motion), γι’ αυτό άλλωστε πήραν την ονομασία μικρόβια «slo-mo». Σύμφωνα με την εκτίμηση των επιστημόνων, τα εν λόγω μικρόβια καταναλώνουν 0,001 μικρομόρια οξυγόνου ανά λίτρο ιζήματος ανά έτος. Με αυτό το ρυθμό, τα μικρόβια που υπάρχουν σε ένα κυβικό μέτρο ιζηματογενούς πετρώματος κάτω από το βυθό, χρειάζονται περίπου δέκα χρόνια για να καταναλώσουν την ποσότητα οξυγόνου που ένας άνθρωπος καταναλώνει σε μία αναπνοή του. Και όσο πιο αργά αναπνέει και μεταβολίζει ένας οργανισμός, τόσο πιο πολύ ζει.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Hans Røy του Κέντρου Γεωμικροβιολογίας του πανεπιστημίου του Ααρχους στη Δανία, που δημοσίευσαν τη σχετική μελέτη στο περιοδικό «Science», ανακάλυψαν ότι τα ασκητικά μικρόβια διαθέτουν απίστευτα αργό μεταβολικό ρυθμό και οριακά μόνο θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως μορφή ζωής. Η αντικατάσταση των συστατικών τους, των δομικών λίθων της ζωής, στο εσωτερικό τους λαμβάνει χώρα κάθε μερικές εκατοντάδες, ή ακόμα και χιλιάδες, χρόνια.

Τα μικρόβια χρειάζονται το οξυγόνο για να παράγουν ενέργεια, ώστε να διατηρήσουν το ηλεκτρικό δυναμικό στη μεμβράνη τους και επίσης να κρατήσουν σε λειτουργία τα ένζυμα και το DNA τους. Έχουν όμως καταφέρει να επιβιώνουν κάτω από το βυθό χρησιμοποιώντας την ελάχιστη δυνατή ποσότητα ενέργειας και, κατά συνέπεια, το ελάχιστο δυνατό οξυγόνο και τις λιγότερες δυνατές θρεπτικές ουσίες.

Το μεγάλο ερώτημα για τους επιστήμονες είναι με ποιό τρόπο τα εν λόγω υπερβολικά ολιγαρκή μικρόβια έχουν περιορίσει τόσο πολύ τις ενεργειακές ανάγκες τους, σε βαθμό που θα μπορούσε να τα παρεξηγήσει κανείς για… πεθαμένα. Η ικανότητα αυτή έχει κεντρίσει και το ενδιαφέρον των αστροβιολόγων και των γεωχημικών της NASA, που αναζητούν ιδέες για το πού θα μπορούσαν να βρουν μορφές ζωής στο ηλιακό σύστημα, π.χ. στον αφιλόξενο Άρη, κάτω από την επιφάνεια του οποίου ίσως επιβιώνουν τέτοιοι μικροοργανισμοί.

«Τα όρια της ζωής είναι πολύ πέρα από αυτό που είχαμε φανταστεί», δήλωσε ο ερευνητής Bo Jørgensen. «Στην περίπτωση των συγκεκριμένων μικροβίων φαίνεται να βλέπουμε το κατώτερο ενεργειακό όριο για τη ζωή, το οποίο πηγαίνει πέρα από την έως τώρα κατανόησή μας. Όμως πρέπει να διευκρινίσουμε ότι δεν ξέρουμε πια πού στην πραγματικότητα βρίσκεται το κατώτερο δυνατό όριο».

Πηγή: ΕΡΤ –

Γνωρίστε την τεράστια ποικιλία της ζωής από ένα ιστολόγιο

Η ζωή παρουσιάζει τεράστια ποικιλία, αυτό είναι κάτι καταφανές για κάθε κάτοικο του πλανήτη. Σκεφθείτε απλά την τεράστια ποικιλία από απλούς μονοκύτταρους προκαρυωτικούς οργανισμούς έως πρωτόζωα, φύκη, μύκητες, φυτά και ζώα, καθώς και την ποικιλία μεταξύ οργανισμών της ίδιας ομάδας, όπως σκουλήκια, μύγες, άνθρωποι, όλα ζώα. Είναι εκπληκτική όλη αυτή η ποικιλία, με τον κάθε οργανισμό σε μια ορισμένη θέση στο οικοσύστημα. Ακόμα εκπληκτικότερο όμως είναι η προέλευση όλης αυτής της ποικιλίας μέσω της συνεχούς διαδικασίας της εξελίξεως. Κάθε είδος προσαρμόστηκε και προσαρμόζετε στις ιδιαίτερες συνθήκες και πιέσεις του εκάστοτε περιβάλλοντος, κι έτσι σιγά-σιγά αλλάζει και στη μορφή και στα χαρακτηριστικά και τις συνήθειες, ώστε να ταιριάξει καλύτερα. Όποιο δεν προσαρμόζετε ικανοποιητικά, αρ΄γα ή γρήγορα εξαφανίζεται. Κι ακόμα εκπληκτικότερο είναι η προέλευση όλης αυτής της ποικιλίας, μορφών αρχικά που μοιάζουν άσχετες μεταξύ τους, από έναν και μοναδικό κοινό πρόγονο πριν σχεδόν τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, πιθανότατα έναν απλούστατο μονοκύτταρο οργανισμό ή και κάτι απλότερο, όπως μας δείχνουν τα βασικότατα κοινά που ενώνουν όλη τη ζωή. Αρχικά φαίνεται δυσκολοπίστευτο αυτό, δηλαδή τόσοι πολλοί οργανισμοί να προήλθαν από κάτι τόσο απλό μόνο με τη διαδικασία της εξέλιξης και της φυσικής επιλογής, αλλ’όπως είπε και ο ίδιος ο Δαρβίνος, μολονότι φαίνεται ασύλληπτο απ’τις νοητικές μας δυνατότητες, αν σκεφτούμε πόσο πολύς χρόνος πέρασε (όχι εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια που μετρούμε την ιστορία μας, αλλά εκατομμύρια ή εκατομμύρια εκατομμυρίων), και πόσο αργή ήταν η διαδικασία της προσαρμογής, με τη διαδοχική συσσώρευση απλών κι ανεπαίσθητων τροποποιήσεων(υπάρχουν περιπτώσεις σχετικά απότομης εξέλιξης, αλλ’ως επί το πλείστον η εξέλιξη είναι μια αργή, σταδιακή διαδικασία), μπορούμε να το δεχτούμε. Στο μυαλό μας όμως αναγκαία η διαδικασία αυτή θα πρέπει να πάρει απλό και σύντομο χαρακτήρα.

Αυτή λοιπόν όλη η ποικιλία της ζωής θα πρέπει κάπως να ταξινομηθεί, ώστε να γίνουν σαφέστερες οι διαφορές μεταξύ των ομάδων, να γίνεται καλύτερα η αναγνώριση των οργανισμών, και, το σημαντικότερο όλων, να αποκατασταθούν οι εξελικτικές σχέσεις, το δέντρο της ζωής όπως λέγεται, αυτό το τεράστιο οικογενειακό δέντρο που ενώνει όλα τα έμβια όντα. Από αρχαιοτάτων χρόνων γινόταν ταξινομήσεις, όπως αυτή ανάμεσα στα φυτά και στα ζώα. Αργότερα έγιναν άλλες βασισμένες σε γενικά χαρακτηριστικά των οργανισμών, όπως ανάμεσα σε φυτοφάγα και σαρκοφάγα. Πολύ αργότερα αναγνωρίστηκαν άλλα σταθερότερα και πιο αξιόπιστα χαρακτηριστικά, που μπορούσαν να την ορίζουν σαφέστερα. Πατέρας τις σύγχρονης ταξινομικής θεωρείται ο Σουηδός φυσιοδίφης Κάρολος Λινναίος, ο οποίος βασισμένος σ’αυτήν τη νέα μέθοδο ταξινόμησε τη ζωή σ’ένα εύχρηστο ιεραρχικό σύστημα. Το σύστημα αυτό σύντομα επεκτάθηκε από μεταγενέστερους, και σήμερα αποτελείται από 8 κύριες βαθμίδες (επικράτεια, βασίλειο, συνομοταξία (ζωολογία) ή διαίρεση (βοτανική), οι διαφορές προέκυψαν διότι οι δύο αυτοί κλάδοι παρέμεναν χωριστοί για πολλά χρόνια, ομοταξία ή υποδιαίρεση, τάξη, οικογένεια, γένος και είδος. Το είδος είναι η μόνη φυσική και θεμελιώδης ταξινομική ομάδα. Αυτό το σύστημα στη σύγχρονή του μορφή αντανακλά σε γενικές γραμμές τις εξελικτικές σχέσεις των ογανισμών. Ο Δαρβίνος μάλιστα είχε παρατηρήσει στην εποχή που η εξέλιξη δεν ήταν ακόμα δεκτή ότι οι χαρακτήρες στους οποίους βασίζονται οι φυσιοδίφες για την ταξινόμηση των οργανισμών είναι αυτοί που τείνουν να είναι οι πιο βασικοί και να ποικίλουν λιγότερο, και κάνοντας έτσι, ασυνείδητα τους ταξινομούν με βάση την εξέλιξη. Όμως πιο πρόσφατα, προς τα τέλη του 20ου αι. ένα άλλο διαδέχθηκε, ή μάλλον συμπλήρωσε το λινναϊκό σύστημα, αυτό τις κλαδιστικής. Η
κλαδιστική ταξινόμηση
θεωρεί πως φυσικές είναι μόνο μονοφυλετικές ομάδες, δηλαδή ομάδες αποτελούμενες από τον κοινό πρόγονο και τους απογόνους του. Αυτό όμως το σύστημα αφήνει σε προβληματική θέση ομάδες ή είδη προγονικά προς επόμενους κλάδους, τα οποία θα πρέπει κι αυτά να ταξινομηθούν κάπου. Τα
ερπετά
είναι ένα τέτοιο παράδειγμα. Ενώ η κλασική ταξινόμηση τ’αναγνωρίζει ως γνήσια ομοταξία σπονδυλωτών, κατά την κλαδιστική είναι μια παραφυλετική ομάδα, που δηλαδή δεν περιλαμβάνει τις δύο απόγονες αποδεδειγμένα μονοφυλετικές, τα θηλαστικά και τα πουλιά. Αυτό φέρνει τους κλαδιστές σε δύσκολη θέση, αναγκάζοντάς τους είτε να περιλάβουν μία από τις απόγονες ομάδες ή να σπάσουν όλη την ομοταξία σε μικρότερες μονοφυλετικές ομάδες, αφήνοντας όμως πάλι τους βασικούς προγόνους ακάλυπτους. Γι’αυτό και σήμερα κυρίαρχούν και τα δύο ταξινομικά συστήματα, και η χρήση του ενός ή του άλλου καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά τις κάθε ομάδας κι από τις προτιμήσεις του κάθε επιστήμονα. Συνήθως όμως τα συστήματα αλληλοσυμπληρώνονται.

Η ταξινόμηση των οργανισμών δεν είναι τόσο εύκολη υπόθεση όπως φαίνεται, παρόλα τα νέα εργαλεία που μας είναι διαθέσιμα, όπως η γενετική ανάλυση της συγγένειας μεταξύ ειδών κι ομάδων που χρησιμοποιείται ευραίως. Συχνά περιπλέκεται όταν ένα ειδος ή ομάδα δεν έχει κοντινούς ζωντανούς συγγενείς ώστε να τοποθετηθεί κάπου με βεβαιότητα, ή όταν η ομάδα είναι ιδιαίτερα πολυπληθής κάνοντας ενίοτε το διαχωρισμό μεταξύ των ειδών και των ποικιλιών δύσκολη, ή όταν κάποιος οργανισμός ή ομάδα έχει εξαφανιστεί και οι επιστήμονες βασίζονται σε ασαφή απομεινάρια χωρίς νά’χουν στη διάθεσή τους γενετικά στοιχεία, ή και για πολλούς άλλους λόγους. Η ταξινομική είναι μεγάλο κομμάτι της βιολογίας που απασχολεί αρκετούς επιστήμονες, με κύριους κλάδους τη συστηματική, την κατάταξη δηλαδή των οργανισμών, αλλά και την ονοματολογία, τον καθορισμό των ονομάτων για τις διάφορες ομάδες και είδη. Τα επίσημα παγκόσμια επιστημονικά ονόματα των ομάδων και των ειδών έχει καθιερωθεί ήδη από το Λινναίο νά’ναι στα λατινικά. Ακόμα δηλαδή και οι Ασιάτες που δεν έχουν καμία σχέση με τον Ευρωπαϊκό πολιτισμό θα πρέπει να χρησιμοποιούν αυτούς τους όρους εάν πρόκειται να αναγνωριστεί η δουλειά τους. Εδώ να πω πως πολλά από τα λατινικά ονόματα είναι είτε εν μέρει, είτε εξολοκλήρου, ελληνικής προέλευσης.

Όπως είπα και στην αρχη, η ζωή παρουσιάζει τεράστια ποικιλία. Όμως η μεγαλύτερη αυτής της ποικιλίας εντοπιζόταν κι εντοπίζεται σε μικρούς και αφανείς, συνήθως όμως όχι σπάνιους, οργανισμούς που ζουν παντού ανάμεσά μας, κοντά μας, πάνω μας, μέσα μας. Αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι συνήθως μικροσκοπικοί, δε φαίνονται δηλαδή με γυμνό μάτι, και μπορεί να είναι μονοκύτταρα βακτήρια ή ευκαρυωτικοί οργανισμοί, μύκητες ή μικροσκοπικά αρθρόποδα. Άλλοι επίσης μπορεί νά’ναι μεγαλύτεροι κι αναγνωρίσιμοι, όμως να μην τους δίνουμε και μεγάλη σημασία, παρά την τεράστια ποικιλία τους όπως τα έντομα, τα αραχνοειδή ή τα βρύα. Η ποικιλία λοιπόν όλον αυτών των οργανισμών είναι πολύ μεγαλύτερη αυτής των μακροσκοπικών. Περίπου το 80% των ζωικών είδών για παράδειγμα αποτελούν τ’αρθρόποδα, με πολυπληθέστερη ομάδα τα έντομα (σχεδόν 1,4-1,8 εκατομμύρια είδη), ενώ άλλοι τα υπολογίζουν μαζί με τα ακόμα μη αναγνωρισμένα κατά προσέγγιση στα 5-10 εκατομμύρια είδη. Δεύτερη ομάδα σε ποικιλία είναι τα γαστερόποδα μαλάκια (σαλιγκάρια, γυμνοσάλιαγκες κλπ) στα … είδη. Η ταξινόμηση αυτών των οργανισμών κάποτε παρουσιάζει ιδιαίτερες δυσκολίες, για παράδειγμα μπορεί οι διαφορές μεταξύ των ομάδων νά’ναι πολύ λεπτές και δυσδιάκριτες, και συχνά δύσκολες στην παρατήρηση. Άλλες φορές πάλι μπορεί ένα είδος, συνήθως για μικροσκοπικά ή σπάνια είδη, νά’χει περιγραφεί από έναν επιστήμονα αρχικά και κάποιος άλλος αργότερα να το ξαναπεριγράψει αγνοώντας τη δουλειά του προηγούμενου. Αυτό μπορεί να διορθωθεί, ιδίως αν υπάρχει και δείγμα το οποίο μπορει να συγκρίενι ο νεότερος επιστήμονας. Μπορεί όμως το δείγμα να μην είναι αναγνωρίσιμο ή οι περιγραφές νά’γιναν με διαφορετικούς τρόπους απ’τον καθένα, ώστε τελικά το παλαιότερο είδος να μη βρεθεί. Έτσι σιγά-σιγά μαζεύονται άχρηστα, πραγματικά κενά ονόματα.

Εάν λοιπόν επιχειρήσετε να μπείτε στον κόσμο των μικρών αυτών οργανισμών, σύντομα θα μαγευτείτε και σίγουρα με λίγη ενασχόληση θ’αποκτήσετε άλλη εικόνα της ζωής του πλανήτη μας. Εγώ ο ίδιος δε γνώριζα την τεράστια ποικιλία αυτών των οργανισμών, ώσπου ανακάλυψα κάποιες σχετικές σελίδες. Μπορώ να πω πως αποτελούν ένα μικρ΄΄οκοσμο που ζει σ’όλες τις θέσεις του δικού μας, από γνώριμα περιβάλλντα όπως το έδαφος και τα πεσμένα φύλλα ή και το ίδιο μας το σώμα έως αφιλόξενα μέρη φαινομενικά ακατάλληλα για ζωή, όπως οι υποθαλάσσιες υδροθερμικές πηγές και τα βάθη της Γης, με το κάθε είδος νά’χει τις δικές του ιδιαίτερες, πολλές φορές απίστευτες, προσαρμογές για να επιβιώσει στο ιδιαίτερο περιβάλλον του. Είναι ένας παράξενος, παραμελημένος, όμως πανταχού παρόν κόσμος.

Ο Christopher Taylor είναι Νεοζηλανδός εντομολόγος και ταξινομιστής που τώρα δουλεύει για αναγνώριση χερσαίων αρθροπόδων στην Πέρθη της Αυστραλίας. Από το 2007, από τότε που ακόμα ήταν φοιτητής, άνοιξε ένα ιστολόγιο με τίτλο “Catalogue of organisms” (Κατάλογος των Οργανισμών), που μπορείτε να το επισκεφθείτε
εδώ.
Φυσικά δε μπορεί να είναι πραγματικός κατάλογος των οργανισμών, όμως είναι μια τεράστια συλλογή άρθρων με φωτογραφίες, πληροφορίες, εμπειρίες και παραπομπές για διάφορες ομάδες οργανισμών. Μεγαλύτερη αντιπροσώπευση έχει εννοείται το πεδίο της ειδικότητάς του, τα αρθρόποδα, όμως κι άλλες ομάδες όπως μαλάκια, σκώληκες, βακτήρια, μονοκύτταροι ευκαρυωτικοί, εξαφανιισμένοι οργανισμοι διαφόρων ομάδων κ.ά. έχουν αρκετή αντιπροσώπευση. Στην πραγματικότητα καμία ομάδα δε μένει έξω, κι έτσι υπάρχουν δημοσιεύσεις για θηλαστικά, πουλιά, ερπετά, ψάρια κι όλα τα σπονδυλωτά, μύκητες, αγγειώδη φυτά, κοράλια, κ.ά. Ακόμα και οι ιοί αναφέρονται. Τα άρθρα είναι οργανωμένα κατά ενότητα στο
Μεγάλο Πίνακα περιεχομένων
της σελίδας, ο οποίος ανανεώνεται κάθε φορά που μαζεύονται πολλά νέα άρθρα. Η σελίδα ανανεώνεται πολύ συχνά, συνήθως υπάρχουν νέα θέματα κάθε εβδομάδα, αν σκεφτούμε πως ο συγγραφέας γράφει εκεί όταν έχει ελεύθερο χρόνο. Αυτό δεν ειναι το μόνο του ιστολόγιο. Διατηρει και το
Variety of Life
(Ποικιλία της Ζωής) όπου παρουσιάζει διάφορες ταξινομικές ομάδες ξεχωριστά με τα βασικά τους χαρακτηριστικά, τα είδη που περιέχουν, μερικές φορές και την ταξινομική τους ιστορία, πάντοτε με τις παραπομπές στο τέλος μιας και τα περισσότερα εκεί δεν είναι δική του δουλειά. Κι αυτό επίσης ανανεώνεται συχνότατα. Έχει ακόμα και το
Linnaeus’ Legacy
(Κληρονομιά του Λινναίου), κάτι σαν βιβλίο που επαναδημοσιεύεται, το οποίο έχει ν’ανανεώσει από το 2009.

Πρώτο και καλύτερο πάντως θεωρώ το Catalogue of Organisms, μετά το Variety of Life. Το πιο βαρετό ωστόσο, για μένα τουλάχιστον, κομμάτι μου φαίνεται πως είναι οι επί μακρόν αναλύσεις στην ταξινόμηση και την ταξινομική ιστορία της κάθε μικρής ομάδας. Η ταξινόμηση είναι μια πολύπλοκη και άκρως γραφειοκρατική διαδικασία, που όμως θα πρέπει να γίνει από κάποιον.

Καλή περιήγηση! Εύκολα θα μπείτε, αλλά δύσκολα θα βγείτε!

Μερικά άρθρα ήταν τόσο ενδιαφέροντα ώστε τα μετέφρασα και τα δημοσίευσα στο δικό μου ιστολόγιο όπως αυτο για τους
ποδοστημονίδες,
μία οικογένεια υδρόβιων φυτών με πολλά μέλη που δεν έχουν διακριτούς βλαστούς, ρίζες και φύλλα, το
μικρομάλθο,
ένα ξυλοφάγο σκαθάρι με υπερβολικά σύνθετο κύκλο ζωής, του οποίο τα αρσενικά τρώνε τη μάνα τους μόλις γεννηθούν, ένα
είδος μύγας που μιμείται τις προνύμφες των μυρμηγκιών για να παίρνει τζάμπα τροφή (μόνο το θηλυκό),
το
ζώο που βρέθηκε στο μεγαλύτερο βάθος
(ένα είδος νηματώδους σκώληκα), και πιο πρόσφατα
για αινιγματικά απολιθώματα χερσαίων οργανισμών της Κάμβριας περιόδου.
Αναμένονται κατά καιρούς να δημοσιεύονται παρομοίως κι άλλα.

Χερσαία ζωή στην Κάμβριο περίοδο

ςΠηγή:
Catalogue of Organisms

Μετάφραση: Bolko

Ζωή στον Άρη: το κάμβριο χερσαίο περιβάλλον

του Christofer Taylor στις 16/11/2011

Το ερώτημα του πότε η ζωή βγήκε στην ξηρά έχει γίνει αντικείμενο προβληματισμού από τότε που ο καθένας είχε καταλάβει ότι υπήρχε ένας ‘πρώτος’ για να προβληματιστεί γι’αυτό. Εδρεωμένες χερσαίες κοινότητες ήταν παρούσες ολοφάνερα από το τελευταίο μέρος της Σιλούριας, αλλ’υπήρχε κάτι νωρίτερα; Λογικά θα περίμενε κανείς ότι υπήρχε, τουλάχιστον σε κάποιο επίπεδο. Σχεδόν από τότε που υπήρχε ζωή που κατοικούσε στους ωκεανούς σε προκαρυωτική μορφή, οι κύκλοι του καιρού θα μετέφεραν βακτήρια και τα σπόριά τους στην ξηρά τους. Δεν είναι παράλογο να θεωρήσουμε ότι κάποια απ’αυτά ίσως μπόρεσαν να καταφέρουν να πιαστούν σε κάποιον εφικτό θώκο, κι από εκει να αυξήθηκαν σε ποικιλία και ν’απλώθηκαν στο γύρω περιβάλλον. Αργότερα, άλλοι μικροβιακοί και απλοί οργανισμοί μπορεί να είχαν προστεθεί σ’αυτούς. Αλλά τέτοιοι οργανισμοί αφήνουν ελάχιστο ίχνος στο απολιθωματικό αρχείο.
Σαν τι έμοιαζαν, πώς ζούσαν; Ένα έγγραφο που μόλις έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό “Paleontology” (Retallack 2011) έχει περιγράψει απλά χερσαία απολιθώματα διατηρημένα από το μέσο Κάμβριο, και μπορεί να παρέχει μια σπάνια ματιά στην πρώιμη Γη.

Τα λείψανα που περιγράφηκαν από το Retallack (2011) είναι υπερβολικά απλά: επίπεδα, θαλλώδη αποτυπώματα που λέγονται Farghera (φάργκερα), υπόγεια νήματα γνωστά ως Prasinema (πρασίνημα)και θαμμένες ωοειδής δομές που λέγονται Erytholus (ερύθολος). Όλα αυτά περιγράφονται ως μορφωτάξα, δηλαδή εκπροσωπούν μια συγκεκριμένη αναγνωρίσιμη απολιθωματική δομή της οποίας η σχέση μ’άλλα τέτοια απολιθώματα είναι άγνωστη. Διαφορετικά μορφοτάξα μπορεί να εκπροσωπούν ακόμα και διαφορετικά μέρη ενός οργανισμού.

Οι γραμμωτοί, διακλαδιζόμενοι θαλλοί της φάργκερας ήταν κατά μέσο όρο λίγο κάτω από 2 χιλιοστά πλατείς, αν και μπορούσαν να γίνουν πολύ πλατύτεροι, και οι διατηρημένοι θαλλοί είναι συχνά αρκετά εκατοστά σε μήκος. Οι ζωντανοί θαλλοί θα μπορούσαν να είναι παρόμοιοι μ’ένα φύκος ή έναν λειχήνα, κάτι από τα οποία δύο θα μπορούσαν να είναι. Τα νηματώδη πρασινήματα είναι διατηρημένα ως ένα κεντρικό νήμα λιγότερο του ενός χιλιοστού σε διάμετρο, περιβαλλόμενο από ένα σκούρο αχνό έως και περίπου 2,5 χιλιοστά σε πλάτος. Φαίνεται πιθανό ότι μόνο το κεντρικό νήμα εκπροσωπεί τον αρχικό κεντρικό οργανισμό; ο αχνός θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί από μικρόβια που αναπτύσσονταν γύρω από τα νήματα ενώ σάπιζαν. Τα νήματα του πρασινήματος προφανώς θα μπορούσαν ν’αναπτύσσονται στα 30 εκατοστά κάτω από την τότε επιφάνεια του εδάφους, και πιθανόν εκπροσωπούν δομές παρόμοιες με μυκητικές υφές.

Πιο ασυνήθιστοι είναι οι ερύθολοι, σφαιρικές δομές έως και δύο εκατοστά σε διάμετρο, διαιρεμένες σ’εσωτερικά στρώματα με μια πλατιά κεντρική στήλη. Ο Retallack (2011) προτείνει διάφορες ερμηνείες για τους ερύθολους: βενδόβιο ή ξενοφυοφόρο (απίθανο λόγω της χερσαίας τοποθεσίας), φύκος (και πάλι απίθανο, διότι είναι και χερσαίο και θαμμέο κάτω από την επιφάνεια), ή αναπαραγωγικές δομές μύκητα ή μυξομύκητα, συγκρίσιμες με τρούφες. Εντούτοις, η ερμηνεία ως τρούφα είναι προβληματική, επειδή οι τρούφες παράγονται για να διασπείρουν τα σπόρια τρωγόμενες από ζώα. Προφανώς, αυτό δε θα’ταν η περίπτωση στο χερσαίο κάμβριο. Μια ακόμα πιθανότητα που μπορώ να σκεφτώ (ο συγγραφέας) είναι ότι ο ερύθολος ίσως ήταν κάποια μορφή αδρανοποιητικής δομής, ανάλογη μ’ένα βολβό ή κόνδυλου φυτού (σημειώστε όμως ότι αυτή η ερμηνεία δε θ’απέκλειε απαραίτητα μια αναπαραγωγική λειτουργία).

Όπως και με το
Σιλούριο,
νομίζω πως είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι το περιβάλλον θα’ταν πολύ διαφορετικό εκείνες τις μέρες σε περισσότερα σημεία απ’ό,τι θα σκεφτόταν κανείς αμέσως. Υπάρχουν σήμερα μέρη του κόσμου όπου οι λειχήνες και τα φύκη παραμένουν η κυρίαρχη εδαφοκάλυψη, αλλά θα πρέπει να’μαστε προσεκτικοί όταν λαμβάνουμε τέτοιες ΠΕΡΙΟχές ως κοντινά ανάλογα του χερσαίου κάμβριου περιβάλλοντος. Τέτοιες περιοχές είναι σήμερα ξηρές ή πολύ διαβρωμένες, αλλά στο Κάμβριο οι λειχήνες και τα φύκη θα μπορούσαν επίσης να κυριαρχήσουν περιοχές όπου σήμερα τα αγγειώδη φυτά θα τα επισκίαζαν. Βρίσκω επίσης τον εαυτό μου (ο συγγραφέας) να σκέφτεται τι αποτέλεσμα η απώλεια πολύπλοκης βλάστησης θα μπορούσε να’χει στα πρότυπα του καιρού εκείνη την εποχή. Θα’ταν οι άνεμοι ισχυρότεροι εάν υπήρχαν λιγότεροι χαμηλοί ανεμοφράκτες; Θα’ταν τα’αποτελέσματα της βροχής πιο καταστροφικά αν η ροή του νερού εμποδιζόταν λιγότερο από την εδαφοκάλυψη (αν ο ερύθολος πράγματι ήταν ένα είδος κονδύλου, ίσως λειτουργούσε ως πηγή επανανάπτυξης εάν το υπέργειο μέρος του οργανισμού καταστρεφόταν απ’τον καιρό;) Εάν βλέπαμε το κάμβριο περιβάλλον για μας, δε θα υπήρχε αμφιβολία ότι θα το βρίσκαμε εντελώς ξένο.

Παραπομπή

Retallack, G. J. 2011.
Problematic megafossils in Cambrian palaeosols of South Australia. Palaeontology 54 (6): 1223-1242.

Η ζωή ξεκίνησε μ’έναν πλανητικό μεγαοργανισμό

Πηγή:
physics4u.gr

Η ζωή ξεκίνησε με ένα πλανητικό μέγα-οργανισμό
Submitted by admin on Δευτέρα, 28 Νοεμβρίου 2011No Comment.

Μια φορά κι έναν καιρό, 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ζούσε ένα απλός οργανισμός που ονομάστηκε LUCA (Last universal common ancestor). Ήταν τεράστιος: ένα μέγα-οργανισμός όπως κανένας δεν έχει δει από τότε, που γέμισε τους ωκεανούς του πλανήτη μας προτού να διαιρεθεί σε τρεις άλλους και κυοφορήσει τους προγόνους όλων των ζωντανών οργανισμών πάνω στη Γη σήμερα.

Από τον τελευταίο κοινό πρόγονο (LUCA) ξεκίνησαν πριν 3 δισεκατομμύρια χρόνια οι τρεις κατηγορίες έμβιων όντων

Αυτή η παράξενη εικόνα αναδύεται μετά τις προσπάθειες να γίνει αντιληπτός ο τελευταίος παγκόσμιος κοινός πρόγονος – όχι η πρώτη ζωή που προέκυψε στη Γη, αλλά εκείνη η μορφή της ζωής που οδήγησε σε όλους τους άλλους.

Τα τελευταία αποτελέσματα δείχνουν πως ο LUCA ήταν το αποτέλεσμα της μάχης που έδωσε η πρώιμη ζωή για να επιβιώσει, οι προσπάθειες οι οποίες μετέτρεψαν τον ωκεανό σε ένα παγκόσμιο γενετικό ανταλλακτικό κατάστημα για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Τα κύτταρα που αγωνίζονταν να επιβιώσουν από μόνα τους αντάλλαξαν χρήσιμα τμήματα μεταξύ τους χωρίς κανένα ανταγωνισμό – ουσιαστικά δημιουργώντας έναν παγκόσμιο μέγα-οργανισμό.

Ήταν η εποχή, περίπου 2,9 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, που ο LUCA χωρίζεται σε τρία τμήματα: τα μονοκύτταρο βακτήρια, τα αρχαία καθώς και τα πιο σύνθετα ευκαρυωτικά κύτταρα που έδωσαν ζωή στα ζώα και τα φυτά (κάτω χρονοδιάγραμμα)

Είναι δύσκολο να γνωρίζουμε τι συνέβη πριν από αυτή τη διάσπαση. Σχεδόν κανένα απολίθωμα δεν παραμένει από αυτή την περίοδο και κάθε γονίδιο από την ημερομηνία εκείνη είναι πολύ παλιό, που πιθανό να έχει μεταλλαχθεί τόσο που να μην αναγνωρίζεται πια.

Αυτό δεν είναι ανυπέρβλητο εμπόδιο για να κάνουμε το σκίτσο του LUCA, λέει ο Gustavo Caetano-Anollés του Πανεπιστημίου του Illinois στο Urbana-Champaign. Ενώ η ακολουθία των γονιδίων αλλάζει γρήγορα, η τρισδιάστατη δομή των πρωτεϊνών κωδικοποιούνται για να είναι πιο ανθεκτικές στη δοκιμασία του χρόνου. Έτσι, αν όλοι οι οργανισμοί σήμερα φτιάχνουν μια πρωτεΐνη με την ίδια γενική δομή, λέει, αποτελεί ένα καλό στοίχημα ότι η δομή αυτή ήταν παρούσα στον LUCA. Αποκαλεί αυτές τις δομές ζώντα απολιθώματα, και επισημαίνει ότι επειδή η λειτουργία μιας πρωτεΐνης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την δομή της, θα μπορούσε να μας πει τι θα μπορούσε να κάνει ο LUCA.

“Η δομή είναι γνωστό ότι διατηρείται ενώ οι ακολουθίες όχι”, συμφωνεί ο Anthony Poole του Πανεπιστημίου του Canterbury στη Νέα Ζηλανδία, αν και προειδοποιεί ότι δύο πολύ παρόμοιες δομές θα μπορούσαν ενδεχομένως να έχουν εξελιχθεί ανεξάρτητα από τον LUCA.

Για να ανακατασκευάσει το σύνολο των πρωτεϊνών που θα μπορούσε να φτιάξει ο LUCA, ο Caetano-Anollés αναζήτησε μια βάση δεδομένων των πρωτεϊνών από 420 σύγχρονους οργανισμούς, ψάχνοντας για τις δομές που είναι κοινές για όλους αυτούς. Από τις δομές που βρέθηκαν, μόλις 5 έως 11 τοις εκατό ήταν καθολικές, που σημαίνει ότι είχαν διατηρηθεί αρκετό χρόνο για να υπήρχαν στον LUCA.

Εξετάζοντας τη λειτουργία τους, ο ίδιος καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ο LUCA είχε ένζυμα για να διασπάσει και να εξάγει ενέργεια από τα θρεπτικά συστατικά, και κάποιο είδος εξοπλισμού για να παράγει πρωτεΐνες, αλλά δεν είχε τα κατάλληλα ένζυμα για τη λήψη και την ανάγνωση μορίων DNA.

Αυτό το συμπέρασμα είναι σύμφωνο με ένα μη δημοσιευμένο (ανέκδοτο) έργο του Wolfgang Nitschke του Μεσογειακού Ινστιτούτου Μικροβιολογίας στη Μασσαλία. Ο τελευταίος έχει ανακατασκευάσει την ιστορία των ενζύμων ζωτικής σημασίας για το μεταβολισμό και διαπίστωσε έτσι ότι ο LUCA μπορεί να χρησιμοποιήσει ταυτόχρονα νιτρικά άλατα και άνθρακα ως πηγή ενέργειας. Ο Nitschke παρουσίασε το έργο του στο Συμπόσιο για την Προέλευση της Ζωής στο Λονδίνο στις 11 Νοεμβρίου.

Αν ο LUCA ήταν φτιαγμένος από κύτταρα θα πρέπει να είχε μεμβράνες, και ο Armen Mulkidjanian του Πανεπιστημίου του Osnabrück στη Γερμανία πιστεύει ότι ξέρει τι είδους θα ήταν αυτές. Έχει εντοπίσει την ιστορία των μεμβράνων των πρωτεϊνών και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο LUCA θα μπορούσε να κάνει μόνο απλές ισοπρενοειδείς μεμβράνες, οι οποίες ήταν πιο άδειες σε σχέση με τα πιο σύγχρονα σχήματα.

Ο LUCA πιθανότατα είχε επίσης ένα οργανίδιο (ένα διαμέρισμα κελί) με μια συγκεκριμένη λειτουργία. Τα οργανίδια θεωρούνταν σαν οι ρεζέρβες των ευκαρυωτικών κυττάρων, όμως το 2003 οι ερευνητές βρήκαν ένα τέτοιο οργανίδιο (ονομάζεται acidocalcisome) σε βακτήρια. Ο Caetano-Anollés έχει πλέον διαπιστώσει ότι μικροσκοπικά κοκκία σε κάποια αρχαία είναι επίσης τέτοια οργανίδια, ή τουλάχιστον οι πρόδρομοι τους. Αυτό σημαίνει ότι αυτά βρίσκονται και στα τρία είδη της ζωής, και βρίσκονταν και στο Luca.

Έτσι ο LUCA είχε έναν πλούσιο μεταβολισμό που χρησιμοποιούσε διάφορες πηγές τροφίμων, και είχε εσωτερικά οργανίδια. Μέχρι στιγμής, όλα φαίνονται γνωστά. Όμως, η γενετική του είναι μια διαφορετική ιστορία από όλες τις απόψεις.

Έτσι, ο LUCA μπορεί να μην είχε χρησιμοποιήσει το DNA. Ο Anthony Poole δεν βρήκε κανένα στοιχείο ότι είχε DNA ο LUCA. Αντιθέτως, μπορεί να είχε χρησιμοποιήσει RNA: πολλοί βιολόγοι πιστεύουν ότι το RNA ήρθε πρώτα, επειδή μπορεί να αποθηκεύει πληροφορίες και χημικές αντιδράσεις ελέγχου.

Το κρίσιμο σημείο είναι ότι ο LUCA ήταν ένας “προ-γεννήτορας”, με πλημμελή έλεγχο πάνω στις πρωτεϊνες που έφτιαχνε, λέει ο Massimo Di Giulio του Ινστιτούτου Γενετικής και Βιοφυσικής στη Νάπολη της Ιταλίας. “Ο LUCA ήταν ένας αδέξιος τύπος που προσπαθούσε να επιλύσει την πολυπλοκότητα της ζωής στην πρωτόγονη Γη,” λέει ο Caetano-Anollés.

Ο ίδιος νομίζει ότι, προκειμένου να αντιμετωπίσουν τα όποια προβλήματα, τα πρώτα κύτταρα θα πρέπει να είχαν κοινά γονίδια και πρωτεΐνες μεταξύ τους. Νέα και χρήσιμα μόρια θα είχαν περάσει από κύτταρο σε κύτταρο χωρίς κανένα ανταγωνισμό ή εμπόδιο, και τελικά πήραν παγκόσμιες διαστάσεις. Κάποια κύτταρα που δεν μπόρεσαν να ανταλλάξουν τα γονίδια τους καταδικάστηκαν.

«Ήταν πιο σημαντικό να διατηρηθούν το έμβια συστήματα από το να ανταγωνίζονται με άλλα συστήματα», νομίζει ο Caetano-Anollés. Τονίζει ότι η ελεύθερη ανταλλαγή και η έλλειψη ανταγωνισμού σημαίνει πως αυτά που ζούσαν στον αρχέγονο ωκεανό, ουσιαστικά λειτούργησαν ως ένας ενιαίος μέγα-οργανισμός.

“Υπάρχει ένα στέρεο επιχείρημα υπέρ της ανταλλαγής γονιδίων, ενζύμων και μεταβολιτών,” λέει ο Mulkidjanian. Τα λείψανα αυτού του συστήματος με την ανταλλαγή των γονιδίων εμφανίζονται σε κοινότητες μικροοργανισμών που μπορούν να επιβιώσουν μόνο σε μικτές κοινότητες. Και οι μεμβράνες που άφηναν την ανταλλαγή στον LUCA θα είχαν βοηθήσει τα κύτταρα να μοιραστούν πολλά τμήματα.

«Είναι μια εύλογη ιδέα,» συμφωνεί ο Eric Alm του MIT. Αλλά λέει ότι «ειλικρινά δεν μπορεί να πει αν αυτό είναι αλήθεια.

Μόνο όταν μερικά από τα κύτταρα εξέλιξαν τρόπους παραγωγής οτιδήποτε χρειάζονταν θα μπορούσαν οι μέγα-οργανισμοί να έχουν διασπαστεί στις τρεις κατηγορίες. Δεν γνωρίζουμε γιατί συνέβη αυτό, αλλά φαίνεται να συνέπεσε με την εμφάνιση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα, πριν περίπου 2,9 δισεκατομμύρια χρόνια. Ανεξάρτητα από την αιτία, η ζωή στη Γη από τότε δεν ήταν ποτέ ξανά ίδια.

Πηγή: New Scientist

Ακόμα και τα βακτήρια γεράζουν και πεθαίνουν

Πηγή:
Catalogue of organisms
Του Christofer Taylor

Μετάφραση: Bolko

μισχωτό κύτταρο του βακτηρίου caulobacter crescentis που δημιουργεί ένα κινητό κύτταρο

Σχολιαστές σ’ένα
πρόσφατο θέμα εδώάρχισαν να συζητούν το παράπλευρο θέμα της βακτηριακής αθανασίας το οποίο προήλθε από την ερώτηση αν ο τελευταίος κοινός πρόγονος όλων των ζωντανών οργανισμών έχει εξαφανιστεί, ή αν αυτός, κατά κάποιον τρόπο, ζει ανάμεσά μας σήμερα. Αν και η διαφωνία που έγινε στα σχόλια ήταν κυρίως σημασιολογικής φύσεως, το κεντρικό θέμα συνοψίστηκε από ένα σχολιαστή στην πρόταση: “Όταν ένα κύτταρο διαιρείται ή πολλαπλασιάζεται σε δύο πανομοιότυπα κύτταρα, δεν μπορείς να πεις ότι το ένα ή το άλλο είναι ένα παρακλάδι”. Αυτό είναι μια κοινή αναπαράσταση πολλών βιβλίων για την διχοτόμηση όπως γίνεται από τα περισσότερα βακτήρια και πολλούς ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Όπως με πολλές τέτοιες αναπαραστάσεις, είναι πολύ πιθανό να είναι λανθασμένες.
Ή αρκετά, ανάλογα με ό,τι προτιμάτε. Μετά απ’όλα αυτά, ακόμα κι εσύ πολλαπλασιάζεσαι με διχοτόμηση, τουλάχιστον σ’εσωτερικό επίπεδο.
Οποιοδήποτε κύτταρο, είτε βακτηριακό, είτε ευκαρυωτικό ή ό,τι άλλο έχεις, βομβαρδίζεται συνεχώς κατά τη διάρκεια της ζωής του από επιβλαβείς παράγοντες. Τοξικές ουσίες συσσωρεύονται, είτε προερχόμενες από τον έξω κόσμο είτε παραγόμενες ως παραπροϊόντα από τον ίδιο το μεταβολισμό του κυττάρου. Το dna και άλλες ζωτικές κυτταρικές δομές καταστρέφονται ή αλλοιώνονται λειτουργικά με κάποιον τρόπο, για παράδειγμα, με τη διαδικασία της μεθυλίωσης του dna. Όσο αυτή η βλάβη συσσωρεύεται, το κύτταρο ‘γεράζει’ και, αν η βλάβη γίνει πολύ μεγάλη, πεθαίνει. Ένας από τους λόγους για τον οποίο τα κύτταρα διαιρούνται πρώτα από όλα είναι για να αντιμετωπίσουν τη συσσώρευση αυτών των επιβλαβών παραγόντων. Για παράδειγμα, η αντιγραφή ενός χρωμοσώματος θα παραγάγει ένα θυγατρικό χρωμόσωμα στο οποίο η βλάβη στο αρχικό έχει διορθωθεί (υπεραπλοποιώ το θέμα, φυσικά, αλλά έχετε καταλάβει την ιδέα).

Για να επιστρέψουμε στην πρόταση του σχολιαστή παραπάνω, το λάθος έγκειται στην πεποίθηση ότι το κύτταρο διαιρείται σε δύο πανομοιότυπα κύτταρα. Αλλά τα δύο προερχόμενα κύτταρα της διαίρεσης δεν είναι απαραιτήτως πανομοιότυπα αν η κατανομή των συσσωρευμένων επιβλαβών παραγόντων του αρχικού γονικού κυττάρου δεν είναι ίση. Μπορεί ένα κύτταρο να πάρει το μεγαλύτερο μέρος του προβλήματος ενώ το άλλο κύτταρο να μείνει ‘καθαρό’ (Nyström, 2007). Τέτοια άνιση διαίρεση έχει αναγνωριστεί εδώ και καιρό σε μονοκύτταρους οργανισμούς όπως την κοινή μαγιά (saccharomyces cerevisiae) οι οποίοι πολλαπλασιάζονται με εκβλάστηση, που σε τελευταία ανάλυση είναι βασικά διχοτόμηση στην οποία η κατανομή του κυτταροπλάσματος ανάμεσα στα προερχόμενα κύτταρα είναι άνιση. Το εκβλαστημένο ‘θυγατρικό’ κύτταρο περιέχει λίγους επιβλαβείς παράγοντες όταν δημιουργείται, ενώ το ‘γονικό’ κύτταρο κρατά το μεγαλύτερο μέρος. Η πρώτη καταγραφή γήρανσης σε βακτήριο έγινε επίσης σ’ένα εκβλαστητικό είδος, το caulobacter crescentis. Στο caulobacter (καυλοβακτήριο καυλός=βλαστός), ένα ακίνητο μισχωτό κύτταρο δημιουργεί ένα κινητό κύτταρο το οποίο τελικά θ’αναπτυχθεί σε μισχωτό. Εντούτοις, κάθε φορά που το μισχωτό κύτταρο παράγει ένα κινητό, παίρνει περισσότερο χρόνο για να παραγάγει το επόμενο. Γεράζει.

εικόνα των Stewart et al. (2005) που δείχνει τις μοίρες των τελών των κυττάρων του e. coli σε διάστημα διαδοχικών γενεών

Απόδειξη παρόμοιας γήρανσης στο βακτήριο escherichia coli, το οποίο παράγει επιφανειακά πανομοιότυπα κύτταρα με διχοτόμηση, έγινε από τους Stewart et al. (2005). Τα ραβδόμορφα κύτταρα του e. coli πολλαπλασιάζονται πρώτα επιμηκυνόμενα και μετά διαιρούμενα εγκάρσια στη μέση ώστε κάθε θυγατρικό κύτταρο να έχει ένα από τ’αρχικά τέλη του κυττάρου συν ένα νέο. Αν όμως ακολουθήσουμε τα κύτταρα στην επόμενη γενιά τότε ένα από τα θυγατρικά κύτταρά τους θα έχει παραμείνει τουλάχιστον για δύο διαιρέσεις ενώ το άλλο θα έχει παραμείνει μόνο για μία. Άρα, το ένα κύτταρο είναι ‘παλιότερο’ απ’το άλλο και οι Stewart et al. ανακάλυψαν ότι τα ‘παλαιότερα’ κύτταρα παίρνουν περισσότερο χρόνο για ν’αναπτυχθούν και να φτάσουν σε φάση διαίρεσης από τα ‘νεότερα’ κύτταρα. Βασισμένοι στο ρυθμό με τον οποίο η αναπαραγωγή των παλαιότερων κυττάρων επιβραδυνόταν στις επόμενες γενιές, οι Stewart et al. υπολόγισαν ότι ένα δεδομένο κυτταρικό τέλος θα μπορούσε να παραμείνει για περίπου 100 γενιές το οποίο ταιριάζει με το ρυθμό της γήρανσης που υπολογίστηκε για τα μισχωτά κύτταρα του καυλοβακτηρίου. Παρόμοια γήρανση έχει επίσης αποδειχθεί στο μύκητα schizosaccharomyces pombe, έναν ευκαρυωτικο οργανισμό που πολλαπλασιάζεται με ίση διχοτόμηση.
Όπως συνοψίζεται από το Nyström (2007), εξελικτικό μοντέλο έχει δείξει ότι η ασύμετρη διαίρεση των παραγόντων γήρανσης κατά τον πολλαπλασιασμό μπορεί να προσφέρει ένα εξελικτικό πλεονέκτημα. Βασικά, οι πιθανότητες επιβίωσης και αναπαραγωγής ενός ανανεωμένου κυττάρου, ακόμα και με το κόστος της παραγωγής ενός γηραιού, μπορεί να υπερέχει αυτές δύο μετρίων κυττάρων. Κατά πόσο η διαδικασία γήρανσης που αποδείχθηκε από τους Stewart et al. (2005) οδηγεί τελικά σε κυτταρικό θάνατο στη φύση παραμένει ανεπιβεβαίωτη, αλά αυτό φαίνεται ένα πολύ πιθανό λογικό συμπέρασμα.

Αναφορές
Nyström, T. 2007. A bacterial kind of aging. PLoS Genetics 3 (12): e224. DOI: 10.1371/journal.pgen.0030224.

Stewart, E. J., R. Madden, G. Paul & F. Taddei. 2005. Aging and death in an organism that reproduces by morphologically symmetric division. PLoS Biology 3 (2): e45. doi:10.1371/journal.pbio.0030045

Η σημασία του γλοιού στη βιολογία και την εξέλιξη των βακτηρίων

Πηγή:
εδώ
Απ’όπου πήρα και το άρθρο για τους
πρώτους ζωντανούς οργανισμούς στη γη.

Μετάφραση: Bolko

Η ανωτερότητα του γλοιού

Ο γλοιός είναι μια μη δεόντως εκτιμημένη όψη της βιολογίας των βακτηρίων. Οι βακτηριολόγοι έχουν δουλέψει για δεκαετίες με καθαρές εργαστηριακές καλλιέργειες, αλλά τα βακτήρια συνήθως δεν παράγουν γλοιό σε συνθήκες εργαστηρίου. Στη φύση, όλα τα βακτήρια εκρίνουν γλοιό. Η πραγματική βακτηριακή κυτταρική μεμβράνη μπορεί να εκρίσει από πάνω της είτε ένα άκαμπτο εξώτερο επικαλυπτικό στρώμα (που λανθασμένα πολλές φορές αποκαλείται εξώτερο κυτταρικό τοίχωμα) είτε ένα εξωκυτταρικό επικαλυπτικό στρώμα, το γλυκοκάλυκα, μια πλεγμένη μάζα ινών πολυσακχαριτών (γλοιό ή βλένα ή μύξα) ο οποίος μπορεί να περιβάλει ένα μόνο κύτταρο, μια ομάδα κυττάρων, ή και τα δύο.
Ο γλοιός είναι χρήσιμος στα βακτήρια για πολλούς λόγους. Επιτρέπει περιορισμένη κίνηση για ένα κύτταρο έτσι ώστε να μπορεί να βρει τη σωστή θέση στο μικροπεριβάλλον ακόμα και χωρίς εμφανή κινητικά όργανα. Ο γλοιός προστατεύει έναντι της ακτινοβολίας, έτσι τα κύτταρα που εξαρτώνται από τη φωτοσύνθεση σε ρηχά νερά είναι λιγότερο εκτεθημένα σε επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία. Η διάχυση των αερίων ίσως είναι 10000 φορές βραδύτερη μέσα από γλοιό παρά από νερό, έτσι είναι ευκολότερο για ένα γλοιώδες βακτήριο να επιβιώσει περιόδους διακυμάνσεων στην εξωτερική χημεία. Φυσαλίδες αερίων μπορούν να παγιδευθούν στο γλοιό και να χρησιμοποιηθούν για καλούς προσαρμοστικούς λόγους, όπως στους στρωματόλιθους. Ο γλοιός είναι κολλητικός και χημικά δραστικός. Επιτρέπει τα βακτήρια να προσκολλώνται δυνατά σε επιφάνειεςοι οποίες ποικίλουν από ανθρώπινα δόντια ή πνεύμονες έως έντερα βοοειδών και βράχους στην ακτή.
Σ’ένα υψηλότερο επίπεδο, ο γλοιός βοηθά στη δημιουργία σύνθετων δομών. Τα βακτηριακά κύτταρα μπορούν να διαιρεθούν μέσα στο γλοιώδες επικάλυμμά τους, έτσι δημιουργούνται μικροαποικίες και μετά αποικίες ως αυξανόμενα μεγαλύτερες μονάδες, καλά κολλημένες μεταξύ τους. Ο γλοιός βοηθά στην παγίδευση ιζήματος και θρεπτικών συστατικών. Σταθερές κοινότητες βακτηρίων μπορούν ν’αντέξουν χημική, φυσική ή φαρμακολογική διαταραχή, είτε δημιουργούν φωτοσυνθετικές πλάκες στην ακτογραμμή αλμυρών λιμνοθαλασσών είτε μάζες πλάκας στα δόντια.
Μερικές φορές τα βακτήρια διαφορετικών ειδών ελκύονται για να δημιουργήσουν μία κοινότητα μέσα σ’ένα κοινό γλοιώδες επικάλυμμα. Διαφορετικά βακτήρια μπορούν να δράσουν αποτελεσματικά μαζί. Για παράδειγμα, ένα είδος θα διασπάσει οργανικά μόρια, απελευθερώνοντας υδρογόνο για μεθανογόνα αρχαία, τα οποία χρησιμοποιούν το υδρογόνο για να παραγάγουν μεθάνιο. Κοινότητες βακτηρίων βοηθούν την πέψη της τροφής στα στομάχια των μυρηκαστικών και βοηθούν στην κατασκευή στρωματολίθων. Τα βακτήρια συνήθως αναπτύσσονται γρηγορότερα σε κοινότητες παρά μόνα τους. Κοινότητες βακτηρίων του πεπτικού συστήματος μπορεί ακόμα να δράσουν στο ζώο ξενιστή τους ώστε να παραγάγει σάκχαρα γι’αυτά.
Γλοιός παράγεται από βακτήρια που μολύνουν πληγές και άρρωστους ιστούς στους ανθρώπους. Για παράδειγμα, στην οστεομυελίτιδα και την αρθρίτιδα, ή όπου μεταλλικά ή πλαστικά υλικά έχουν εμφυτευθεί για ιατρικούς σκοπούς σε ανθρώπους, τα βακτήρια αποικίζουν εκτεθημένες επιφάνειες που δεν προστατεύονται από άθικτες κυτταρικές μεμβράνες. Οι μολύνσεις με σταφυλόκκοκο προκύπτουν όταν εκατομμύρια των βακτηρίων αυτών καλύπτουν μολυσμένες επιφάνειες σε μια γλοιώδη πλάκα. Το πιο σοβαρό ιατρικά είναι ότι ο γλοιός μονώνει τα βακτήρια από την επαφή με αντιβιωτικά.
Κάποια κυανοβακτήρια σήμερα αποθηκεύουν οξυγόνο σε φυσαλίδες μέσα στο γλοιώδες επικάλυμμά τους. Οι παγιδευμένες φυσαλίδες είναι πολύ χρήσιμες: λειτουργούν ως αποθήκη οξυγόνου κατά τη διάρκεια του σκότους ώστε το βακτήριο να αναπνέει τη νύχτα, αποτοξικοποιούν όποια θειική ένωση που διαχέεται στο μικροπεριβάλλον και μπορεί να αναστείλουν την ανάπτυξη κοντινών αναερόβιων βακτηρίων. Είναι εύκολο να φανταστούμε πρώιμα κυανοβακτήρια να χρησιμοποιούν την ικανότητά τους ν’ανέχονται τ’οξυγόνο, μετά να εξελίσσονται να χρησιμοπούν το γλοιό ως αμυντική ασπίδα και μετά ως επιθετικό όπλο στο ανταγωνιστικό περιβάλλον των στρωματολίθων.
Ο γλοιός άρα είναι κάτι βασικό στην επιτυχία πολλών βακτηρίων, για πολλούς και διαφορετικούς λόγους. Πόσο παλιός είναι; Γλοιός συγκρατούσε βακτηριακές πλάκες πριν 3500000000 χρόνια στους στρωματολίθους της Ουαραγούνα, άρα είναι τόσο παλιός όσο τα παλαιότερα γνωστά κύτταρα. Τα κύτταρα της Ουαραγούνα που έχουμε έχουν διατηρηθεί επιδή είχαν πολύ άκαμπτο εξώτερο κυτταρικό επικάλυμμα. Το άκαμπτο επικάλυμμα είναι μια προστατευτική επιφάνεια η οποία είτε καλύπτεται από γλοιό είτε εναλλακτικά αποτελείται απ’αυτόν. Ίσως τα βακτήρια υπήρχαν πολύ καιρό πριν εξελίξουν ένα εξώτερο επικάλυμμα. Ίσως ως τότε χρησιμοποιούσαν το απλότερο εναλλακτικό του γλοιού.
Θα μπορούσε ο γλοιός να είναι τόσο παλιός όσο η ίδια η ζωή; ίσως ο γλοιός εξελίχθηκε πριν ακόμα κι απ’την κυτταρική μεμβράνη μεταξύ πρωτοκυττάρων προσκολλημένων σε σωματίδια αργίλου. ένα γυμνό γονίδιο σε γλοιό πολυσακχαριτών ίσως θα τα πήγαινε αρκετά καλά, ειδικά αν ήταν φωλιασμένο ανάμεσα στα σωματίδια ενός αργιλικού ορυκτού στο βυθό της θάλασσας.

Εγώ όπου αλλού έχω ψάξει αναφέρει ότι τα βακτήρια έχουν κυτταρικό τοίχωμα κανονικά και μόνο σ’αυτό το άρθρο το λέει εξωτερικό κυτταρικό επικάλυμμα.

Ανακαλύφθηκε βακτήριο που χρησιμοποιεί το αρσενικό ως δομικό στοιχείο

Στο
physics4u

Οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί στη Γη

εδώΗ ίδια σελίδα απ’όπου πήρα τα άρθρα για την

πόλωση διατήρησης στο απολιθωματικό αρχείο

και για τιςσυνθήκες στην πρώιμη Γη
. έχει αρκετά αρθράκια για την εξέλιξη των πρώτων μονοκύτταρων μικροοργανισμών.