Αρχικά, στα πρώτα χορδωτά, το σώμα ήταν επίμηκες με δυσδιάκριτο κι αδιαφοροποίητο κεφάλι, ενώ μια κοίλη ραχιαία νευρική χορδή διέτρεχε το σώμα απ’το κεφάλι ως το τέλος της ουράς. Οι αμφίπλευροι πρόγονοι αυτών των οργανισμών ίσως και πριν 600 εκατομμύρια χρόνια είχαν εξελίξει από τότε μια νευρική χορδή, η οποία όμως ήταν κοιλιακή, κι έτσι έμεινε στις περισσότερες μεταγενέστερες αμφίπλευρες ομάδες. Στα ημιχορδωτά έπειτα, την προγονική ομάδα των χορδωτών, η χορδή διπλασιάστηκε κι έπειτα παρέμεινε μόνο η ραχιαία, μ’ένα φαινόμενο που ονομάζεται απ’τους εξελικτικούς βιολόγους
Αναστροφή
Του σώματος. Το σώμα του πρωτοχορδωτού λοιπόν αποτελούταν από τμήματα πίσω απ’το κεφάλι, τους σωμίτες, οι οποίοι είχαν ένα μυώδη δακτύλιο (μυομερές), διαχωρισμένο με συνδετικό ιστό απ’άλλους σωμίτες, ένα τμήμα της νωτιαίας χορδής, του αρχικο πρωτοσκελετού αυτών των ζώων, κι ένα τμήμα της ραχιαίας κοίλης νευρικής χορδής, με δύο πλευρικά ζεύγη νεύρων, ένα ραχιαίο αισθητηριακό κι ένα κοιλιακό κινητικό, τα οποία στα σπονδυλωτά συνενώθηκαν κι έγιναν το ένα ζεύγος νωτιαίων νεύρων, με αισθητιριακές και κινητικές ίνες. Έπειτα στα σπονδυλωτά ο κάθε σωμίτης απέκτησε επίσης ένα σπόνδυλο, καθώς και δύο ζεύγη πλευρών, εκ των οποίων μόνο το ραχιαίο παρέμεινε αρκετά ανεπτυγμένο στα χερσαία σπονδυλωτά. Σωμίτες σήμερα απαντούν σε διάφορα αρχαία χορδωτά και σπονδυλωτά όπως οι
λάμπραινες,
Πολλά ψάρια αλά και οι σαλαμάνδρες, καθώς και όλα τα έμβρυα των χορδωτών. Κάθε λοιπόν τμήμα της νευρικής χορδής λάμβανε ερεθίσματα απ’τον αντίστοιχο σωμίτη κι έστελνε κινητικές εντολές προς απόκριση. Πολύ νωρίς όμως στην ιστορία των αμφίπλευρων ζώων, η άκρη του ζώωου που έφερε το στόμα εξελίχθηκε επίσης να είναι το κέντρο των περισσότερων αισθητηρίων οργάνων, ώστε η τροφή να βρίσκεται πιο εύκολα, και κατ’επέκτασιν ο οδηγός του υπόλοιπου σώματος, έτσι υπήρξε η ανάγκη περαιτέρω ανάπτυξης της νευρικής χορδής σ’εκείνο το σημείο. Εκεί λοιπόν σχηματίστηκε το πρώτο γάγγλιο, ο εγκέφαλος, ο οποίος ασκούσε βασικό έλεγχο στις κινήσεις του υπόλοιπου σώματος, αν και η χορδή παρέμενε αρκετά αυτόνομη ακομα. Από εκεί και πέρα τα νευρικά συστήματα εξελίχθηκαν διαφορετικά σε διάφορες συνομοταξίες – στα μαλάκια εξελίχθηκαν διάφορα γάγγλια σε διάφορες περιοχές του σώματος με πολλές αρμοδιότητες, στα αρθρόποδα, μολονότι ο εγκέφαλος παίζει σημαντικό ρόλο, διάφορα άλλα γάγλια ελέγχουν σπουδαίες λειτουργίες, ενώ στα χορδωτά παρατηρείται αυξανόμενος συγκεντρωτισμός του εγκεφαλικού γαγγλίου. Έτσι στον αμφίοξο, ένα πρωτόγονο κεφαλοχορδωτο, παρατηρείται μια απλή εγκεφαλική διόγκωση με βασικές ρυθμιστικές λειτουργίες για την όραση, την ισορροπία, μια μικρή περιοχή για τον έλεγχο της όλης κίνησης του οργανισμού σε διάφορες καταστάσεις, κλπ, ενώ αργότερα το γάγγλιο αυτό γίνεται 3, αντιστοιχώντας με τα 3 βασικα αισθητήρια όργανα (ρουθούνια, μάτια, αισθητήρες δονήσεων) κι από εκεί και πέρα η πολυπλοκοποίησή του δεν έχει επιστροφή. Η κινητικορρυθμιστική περιοχή του αμφίοξου εξελίσσεται στο
δικτυακό σχηματισμό
των σπονδυλωτών, ένα πολύπλοκο δίκτυο πυρηνών του εγκεφαλικού στελέχους με κύρια λειτουργία την αλλαγή «καναλιών» σστον οργανισμό (διάθεση ύπνου, διάθεση ξύπνιου, διάθεση κατανάλωσης τροφής, διάθεση αναπαραγωγής), καθώς και στην μετάδοση κινητικών εντολών απ’τα ανώτερα κέντρα του εγκεφάλου στο νωτιαίο μυελό, τον απόγονο πλέον της νευρικής χορδής των πρωτοχορδωτών. Παράλληλα η χορδή υποβιβάζεται σε δίοδο επικοινωνίας του εγκεφάλου με το περιφερικό νευρικό σύστημα του σώματος κάτω απ’το κεφάλι, ενώ η αυτονομία της διατηρείται σε βασικά αντανακλαστικά για την επιβίωση, π.χ. το τράβηγμα του χεριού μας από μια καυτή επιφάνεια, που είναι καθαρά θέμα του νωτιαίου μυελού. Σημαντικός εγκεφαλικός έλεγχος έχει ήδη εξελιχθεί στα ερπετά και στην απόγονη ομάδα των πουλιών, αλλά ακόμα ισχυρότερος είναι στα θηλαστικά, τα οποία ελέγχουν τις κινητικές περιοχές του νωτιαίου μυελού απευθείας απ’τον κινητικό φλοιό τους. Εδώ ο δικτυακός σχηματισμός απλώς ρυθμίζει τις χονδροειδείς στάσεις του σώματος κατά τις κινήσεις.

Ορισμένες φορές ωστόσο η αυτόνομη δράση του νωτιαίου μυελού μπορεί να παρατηρηθεί πιο ολοκληρωμένη, με εμφανέστερο παράδειγμα τον αποκεφαλισμό ενός σπονδυλωτού. Όταν μιακότα αποκεφαλίζεται για παράδειγμα, θα συνεχίζει για λίγο να τρέχει και να πετάει μέχρι να εξαντληθεί το οξυγόνο και το αίμα της, εξαιτίας των κινητικών κέντρων του νωτιαίου μυελού που την ωθούν υποτίθεται να ξεφύγει. Επίσης σε εργαστηριακές απομονώσεις του νωτιαίου μυελού (νωτιαίες παρασκευές) παρατηρούνται διάφορα αντανακλαστικά, όπως αυτά που ανέφερα παραπάνω, καθώς και το
αντανακλαστικό του ξυσίματος.
Σ’αυτό το ζώο κατευθύνει το πλησιέστερο μέλος του στην περιοχή που το φαγουρίζει για να την ξύσει. Αυτό μπορεί να γίνει μόνο με το νωτιαίο μυελό, αν και σε πραγματικές συνθήκες σ’όλα τα αντανακλαστικά συμμετέχει κι ο εγκέφαλος, συνήθως μετά την πράξη τους για την ανάλυση της κατάστασης και την απαιτούμενη τροποποίηση της συμπεριφοράς, π.χ. εφόσον πιάσαμε την καυτή επιφάνεια, να μην την ξαναπιάσουμε για να μην πάθουμε το ίδιο. Ο νωτιαίος μυελός δε στηρίζει όμως μόνο αντανακλαστικές κινήσεις? Έχει εκπαιδευτεί στο εργαστήριο να εκτελεί κανονικές κινήσεις. Αρουραίοι με αποσυνδεδεμένο νωτιαίο μυελό απ’τον εγκέφαλο απέκτησαν κανονική, αν και μη εγκεφαλικά ελεγχόμενη, βάδιση έπειτα από συχνή τοποθέτηση σε τροχούς. Αυτόνομη δράση του νωτιαίου μυελού ακόμα παρατηρείται και σε τραυματίες της σπονδυλικής στήλης, των οποίων οι μύες κάτω απ’την κάκωση, που κανονικά παραλύουν, μπορεί να παρουσιάζουν συσπάσεις για μέρες ή κι εβδομάδες μετά την κάκωση.

Τα παραπάνω παραδείγματα, εντούτοις, είναι περισσότερο ή λιγότερο αφύσικα. Σπάνια στη φύση η αυτόνομη λειτουργία του νωτιαίου μυελού είναι κάτι θετικό για το ζώο για νά’χει και εξελικτικό πλεονέκτημα, με κύρια εξαίρεση την αυτόνομη κίνηση της κομμένης ουράς μιας σαύρας. Οι περισσότερες σαύρες έχουν εξελιχθεί ν’αποκόπτουν την ουρά τους σε περίπτωση επίθεσης από εχθρό, η οποία συνεχίζει να κινείται μετά, ώστε η σαύρα να διαφύγει κι ο εχθρός να μπερδευτεί και να φάει την κινούμενη ουρά. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αυτοτομή και κατ’αυτό η αιμοραγία είναι αμελητέα, αφού τα αιμοφόρα αγγεία της ουράς συστέλλονται αμέσως μετά την αποκοπή. Σχεδόν όλα τα είδη έπειτα αναγεννούν την ουρά τους, αν και πιο απλή απ’την προηγούμενη, π.χ. με χόνδρινους σπονδύλους και διαφορετικού χρώματος. Το λοφιοφόρο γκέκο (Rhacodactylus ciliatus) είναι ένα απ’τα λίγα είδη που δεν αναγεννά την ουρά (γι’αυτό και θα την απορρίψει μόνο σε περίπτωση σοβαρότατου κινδύνου), ενώ οι βαρανίδες (Varanidae) είναι απ’τις οικογένειες που δεν αυτοτέμνουν την ουρά τους. Σε μια
μελέτη
του Σεπτεμβρίου του 2009, ερευνητές με επικεφαλής τον Anthony Russel του Πανεπιστημίιου του Calgary του Καναδά, μελέτησαν με λεπτομερή βιντεοσκόπηση και ηλεκτρομυογραφία τη συμπεριφορά των κομμένων ουρών του λεοπαρδαλώδους γκέκο (Eublepharis macularius), σαύρα πολύ γνωστή ως εύκολο και διαδεδομένο είδος εντομοφάγου γκέκο από τη Νότια Ασία. Η συμπεριφορά της ουράς δεν ήταν η αναμενόμενη, δηλαδή απλές κινήσεις που θα μειώνονταν με το χρόνο λόγω εξάντλησης της ενέργειας, αλλά μια πολυπλοκότερη συμπεριφορά. ΗΗ ουρά κινούταν πλευρικά, έπειτα σταματούσε, στριφογύριζε και έκανε σπασμωδικά πετάγματα, κι επίσης άλλαζε κατεύθυνση και ταχύτητα ανάλογα με τα εμπόδια που συναντούσε. Αυτό θεωρείται το καλύτερο παράδειγμα φυσικής νωτιαίας παρασκευής, αφού η συμπεριφορά της ουράς ελέγχεται εξολοκλήρου απ’το νωτιαίο μυελό σ’αυτήν την περίπτωση. Οι ερευνητές υποθέτουν πως η πολύπλοκη κίνηση της ουράς εξελίχθηκε επειδή ήταν πολύ εύκολο για τους εχθρούς ν’αναγνωρίσουν τελικά της τυποποιημένες κινήσεις μιας κομμένης ουράς, κι άρα να καταλάβουν πως κοροϊδεύτηκαν απ’τη σαύρα, ώστε να εξελιχθούν να κυνηγήσουν την ίδια. Υποθέτουν ακόμα πως οι απρόβλεπτες κινήσεις της ουράς ίσως μερικές φορές αποτρέπουν και τους ίδιους τους εχθρούς να τη φάνε, ώστε ο κάτοχός της να επιστρέψει και να τη φάει για αναπλήρωση της ενέργειας. Είναι γνωστό πως τα γκέκο αποθηκεύουν αρκετό λίπος στη βάση της ουράς, κι αυτό δεν το αφήνουν εύκολα. Επίσης αρκετά είδη, συμπεριλαμβανομένου και του λεοπαρδαλογκέκο, τρώνε το εκδεδυμένο δέρμα τους για ν’ανακτήσουν τα χαμένα θρεπτικά συστατικά.

Οι επιστήμονες ελπίζουν μ’αυτήν τη μελέτη πως ίσως βρεθεί κάποιος τρόπος χρήσης του τραυματισμένου νωτιαίου μυελού κι από ανθρώπους με νωτιαίες κακώσεις. Σκέφτομαι πως αυτό θα μπορούσε ίσως να γίνει π.χ. με κάποιο μηχάνημα που θα μετέδιδε σήματα απ’τον εγκέφαλο στον υπόλοιπο νωτιαίο μυελό, ή κάτι παρόμοιο. Φυσικά ακόμα καλύτερο θα’ταν η επανασύνδεση του νευρικού συστήματο ςμε βλαστοκύτταρα, που νομίζω πως τουλάχιστον πειραματικά έχει γίνει.

Advertisements