Αρχική > βιολογία > Στης επιστήμης τα μονοπάτια

Στης επιστήμης τα μονοπάτια

Νέα βιο-μηχανική επανάσταση

Δύο κείμενα για τα μονοπάτια της επιστήμης, μια συνέντευξη και ένα άρθρο

Σχολείο 

Νέα βιο-μηχανική επανάσταση

Ιωάννα Σουφλέρη

Συνέντευξη με τον καθηγητή του ΜΙΤ Γρηγόρη Στεφανόπουλο

TO BHMA, 29/10/2011

Χάρη στη μεταβολική μηχανική, παρήχθη από μικρόβια ρεσβερατρόλη, ουσία των σταφυλιών που έχει συνδεθεί με τη μακροζωία.

Οταν η επιστημονική συζήτηση αφορά τη μεταβολική μηχανική (metabolic engineering), τότε το πρώτο όνομα που έρχεται στον νου είναι «Γρηγόρης Στεφανόπουλος».

O ελληνικής καταγωγής καθηγητής του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) είναι ο πρωτεργάτης του πεδίου πάνω στο οποίο η βιομηχανία έχει στηρίξει τις ελπίδες της για παραγωγή προϊόντων που δεν θα καταπονούν τις φυσικές πηγές και δεν θα μολύνουν την ατμόσφαιρα.

Δεν είναι τυχαίο ότι το πλέον πρόσφατο βραβείο, από τα πολλά με τα οποία έχει τιμηθεί, είναι το βραβείο ENI (Eni Award) για τις ανανεώσιμες και μη μή-συμβατικές πηγές ενέργειας (Renewable and Non-conventional Energy Prize).

Προσκεκλημένος από το Εθνικό Κέντρο Ερευνας Φυσικών Επιστημών «Δημόκριτος», το οποίο γιορτάζει τη συμπλήρωση των 50 χρόνων λειτουργίας με μια σειρά διαλέξεων επιφανών επιστημόνων, ο κ. Στεφανόπουλος μίλησε πρόσφατα για τη μεταβολική μηχανική μπροστά σε ένα εξειδικευμένο κοινό. Το «Βήμα Science» δεν έχασε την ευκαιρία να συναντηθεί με τον έλληνα καθηγητή και να συνομιλήσει για την επιστήμη του και όχι μόνο.

-Τι είναι η μεταβολική μηχανική;

«Μεταβολική μηχανική είναι το πεδίο το οποίο στοχεύει στην τροποποίηση γενετικών και ρυθμιστικών κυτταρικών διεργασιών προκειμένου να αυξηθεί η παραγωγή συγκεκριμένων ουσιών μέσα στο κύτταρο. Θα μπορούσαμε να περιγράψουμε τη μεταβολική μηχανική ως τη φυσική εξέλιξη της βιοτεχνολογίας, αλλά και σαν μια νέα οργανική χημεία. Η μεταβολική μηχανική δημιουργεί εξελιγμένους βιοκαταλύτες ικανούς: 1) να ενισχύσουν την παραγωγή ενός προϊόντος που είναι ενδογενές ενός μικροοργανισμού, 2) να δημιουργήσουν χρήσιμα προϊόντα τα οποία ο μικροοργανισμός δεν είχε ποτέ παράξει στο παρελθόν, αλλά και 3) να συνθέσουν εντελώς καινοφανή προϊόντα».

– Σε τι διαφέρει η μεταβολική μηχανική από την κλασική γενετική μηχανική που επίσης καθιστά τα κύτταρα μίνι εργοστάσια παραγωγής χρήσιμων ουσιών όπως, παραδείγματος χάριν, η ινσουλίνη.

«Η μεταβολική μηχανική ασχολείται με τις ιδιότητες ολόκληρων μεταβολικών δικτύων και όχι μεμονωμένων γονιδίων ή ενζύμων, όπως συμβαίνει με τη γενετική μηχανική και άλλες εφαρμογές της μοριακής βιολογίας. Υπό αυτή την έννοια σχετίζεται περισσότερο με τη βιολογία συστημάτων, καθώς ενέχει την ολιστική προσέγγιση. Πάντως, για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των μεταβολικών μονοπατιών κάνει ευρεία χρήση μοριακής βιολογίας αλλά και λειτουργεί με σκεπτικό αντίστοιχο με εκείνο της χημικής μηχανικής».

– Θα θέλατε να μας εισαγάγετε στο σκεπτικό αυτό; Τι κάνει ο επιστήμονας που ασχολείται με τη μεταβολική μηχανική;

«Χρησιμοποιεί κατάλληλες τεχνολογίες για να μετρήσει τη ροή των μεταβολικών δικτύων στα κύτταρα και εντοπίζει πιθανά “μποτιλιαρίσματα”, σημεία όπου η ροή εμποδίζεται. Με άλλα λόγια, ο επιστήμονας που ασχολείται με τη μεταβολική μηχανική μετρά τον ρυθμό με τον οποίο ένα προϊόν Α γίνεται Β με τη βοήθεια ενός ενζύμου ε1, τον ρυθμό με τον οποίο το Β γίνεται Γ με τη βοήθεια ενός ενζύμου ε2, κτλ. ως ένα τελικό προϊόν. Η μελέτη καταδεικνύει πιθανά σημεία που λειτουργούν ως περιοριστικοί παράγοντες για τον σχηματισμό ή όχι του τελικού προϊόντος το οποίο μπορεί να βρίσκεται αρκετά βήματα πιο μακριά. Ετσι, μπορεί κανείς να εντοπίσει ποια είναι τα σημεία στα οποία θα πρέπει να παρέμβει για να έχει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Η παρέμβαση αυτή γίνεται με διάφορες μεθόδους, πολλές από τις οποίες προέρχονται από μοριακή βιολογία και βιοτεχνολογία. Περιττό να σας πω ότι ο ακριβής έλεγχος της γονιδιακής έκφρασης είναι ζωτικής σημασίας είτε όταν επιχειρείται βελτιστοποίηση υπάρχοντος μεταβολικού μονοπατιού, είτε όταν το ζητούμενο είναι η δημιουργία ενός νέου, ενός μονοπατιού που δεν προϋπήρχε στο κύτταρο. Να σημειώσω επίσης ότι τα μεταβολικά δίκτυα είναι συνήθως διακλαδιζόμενα και όχι γραμμικές αλληλουχίες αντιδράσεων».

– Μπορείτε να μας δώσετε μερικά παραδείγματα επιτυχιών της μεταβολικής μηχανικής;

«Αν και σχετικά νέο πεδίο, η μεταβολική μηχανική έχει να επιδείξει πολλές επιτυχίες. Χαρακτηριστικότερο ίσως παράδειγμα είναι η παραγωγή αμινοξέων, όπως η λυσίνη, την οποία οι άνθρωποι δεν μπορούμε να συνθέσουμε. Χάρη στη μεταβολική μηχανική έχει αυξηθεί η παραγωγή λυσίνης σε συγκεκριμένους μικροοργανισμούς κατά 120%-300%. Αλλα παραδείγματα είναι η σύνθεση αιθανόλης ή λυκοπένιου από το εντεροβακτήριο E. coli καθώς επίσης και η παραγωγή του ανθελονοσικού φαρμάκου artemisinin από μύκητες ή E. coli. Βιοπολυμερή, μονομερείς ουσίες, βιομηχανικά οργανικά οξέα, αλκοόλες (πέραν της αιθανόλης), αρώματα και μεγάλη συλλογή φαρμακευτικών προϊόντων συγκαταλέγονται μεταξύ των προϊόντων που παράγονται μέσω μικροβιακών κυτταρικών “εργοστασίων” κατάλληλα τροποποιημένων μέσω μεταβολικής μηχανικής».

– Πώς συνδέεται η μεταβολική μηχανική με την οικονομία;

«Η μεταβολική μηχανική αποτελεί πλατφόρμα ανάπτυξης μια νέας βιώσιμης οικονομίας που στηρίζεται σε ανανεώσιμες πρώτες ύλες αντί σε μη ανανεώσιμα καύσιμα (πετρέλαιο, άνθρακα ή φυσικό αέριο). Πάρτε για παράδειγμα την παραγωγή βιοκαυσίμων όπως βιοντίζελ που σήμερα παράγεται από έλαια σαν πρώτη ύλη. Θα συμφωνήσετε ότι δεν είναι και τόσο καλή ιδέα να χρησιμοποιηθούν φυτικά έλαια για αυτόν τον σκοπό. Για να είναι βιώσιμη, η παραγωγή βιοκαυσίμων θα πρέπει να βασίζεται σε υδατάνθρακες. Χάρη στη μεταβολική μηχανική μπορούμε σε μικρόβια να παράξουμε λίπη από σάκχαρα με πολύ ικανοποιητική απόδοση. Οι ανάλογοι μικροοργανισμοί που έχουμε δημιουργήσει έχουν τη δυνατότητα να παραγάγουν έλαια για βιοκαύσιμα με κόστος συναγωνίσιμο αυτού των πετρελαιοκαυσίμων. Γενικά, μπορούμε να πούμε ότι η μεταβολική μηχανική μπορεί να συμβάλει καθοριστικά ώστε να απεξαρτηθούμε από τις κλασικές παραγωγικές πηγές που ολοένα μειώνονται, ενώ ταυτόχρονα θα παράσχει λύσεις για την προστασία του περιβάλλοντος».

– Θεωρείτε ότι η Ελλάδα έχει τη δυνατότητα να λάβει μέρος σε αυτή τη νέα οικονομία που αναπτύσσεται;

«Από εμάς εξαρτάται. Οι τεχνολογίες της μεταβολικής μηχανικής δεν είναι απαγορευτικές. Αλλά θα πρέπει να βγούμε από την πεπατημένη, να αρχίσουμε να σκεπτόμαστε διαφορετικά και να επωφεληθούμε από τα ελληνικά συγκριτικά πλεονεκτήματα. Τα πανεπιστήμια πρέπει να ανταποκριθούν στις προσδοκίες της κοινωνίας και να δράσουν σαν μοχλοί ανάπτυξης με δημιουργία τεχνολογίας. Ταυτόχρονα, οι επιχειρηματίες θα πρέπει να κυνηγήσουν ευκαιρίες καινούργιων αγορών, όπου υπάρχουν. Παραδείγματος χάριν, το Διαδίκτυο είναι ένας ολόκληρος κόσμος στον οποίο διακινούνται πλέον τεράστιες ποσότητες αγοραπωλησιών. Επί παραδείγματι, από τα πέντε πράγματα που αγόρασα από το Διαδίκτυο πρόσφατα, τα τέσσερα θα μπορούσαν να είχαν παραχθεί στην Ελλάδα αν κάποιος επιχειρηματίας είχε προειδεί την ευκαιρία της αγοράς και δημιουργήσει την ανάλογη παραγωγή προς όφελος όλων. Με τόση ανεργία στη χώρα μας, νομίζω επιβάλλεται να σκεφτούμε διαφορετικά».

– Διατηρείτε τις επαφές σας με τα ελληνικά εκπαιδευτικά και ερευνητικά τεκταινόμενα;

«Βεβαίως, εκτός από τις συχνές επισκέψεις μου, μιλώ συχνά με παλιούς συμφοιτητές μου που σήμερα υπηρετούν σε ελληνικά ιδρύματα, αλλά και συναδέλφους που πέρασαν ένα μέρος της επαγγελματικής ζωής τους στην αλλοδαπή και τώρα βρίσκονται στην Ελλάδα. Επίσης παρακολουθώ συστηματικά την ελληνική επικαιρότητα».

– Ποια είναι η άποψή σας για τον νέο νόμο για τα εκπαιδευτικά και ερευνητικά ιδρύματα που εγκρίθηκε πρόσφατα από τη Βουλή;

«Ο καινούργιος νόμος είναι ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση. Πιθανότατα σε ορισμένα σημεία να έχει ατέλειες αλλά δεν είδα ομοφωνία για ένα εναλλακτικό σχέδιο. Παρά τη γενική ομολογία της χρεοκοπίας της προηγούμενης κατάστασης, οι διαφωνίες για το διάδοχο σχήμα και η αναζήτηση ενός τέλειου σχήματος γενικής αποδοχής ένα μόνο αποτέλεσμα μπορούσαν να έχουν, τη διαιώνιση του νόμου-πλαισίου του 1981 που έχει ήδη ταλαιπωρήσει αρκετά τα ανώτατα Εκπαιδευτικά Ιδρύματα και την ελληνική κοινωνία. Μου προκαλεί κατάπληξη ότι μερικοί εν Ελλάδι συνάδελφοί μου εστιάζουν την κριτική τους σε τριτεύοντα σημεία και υποσημειώσεις του νόμου παραβλέποντας τις ουσιαστικές καινοτομίες που περιέχει. Απορώ πώς είναι δυνατόν να πιστεύουν ότι ο νέος νόμος θα κάνει τα πράγματα χειρότερα από ό,τι είναι σήμερα. Οι ιδιαιτερότητες του ελληνικού πανεπιστημίου δεν μπορούν να διαιωνίζονται απεριόριστα. Οι επικλήσεις στην “ελληνική πραγματικότητα” πρέπει να πάψουν και να καταλάβουμε ότι ο κόσμος είναι ένας και σε αυτόν θα πρέπει να συναγωνιστούμε και να επιζήσουμε».

Σε ποιες ιδιαιτερότητες αναφέρεστε;

«Πολλές φορές με ρωτούν γιατί τα δίδακτρα του ΜΙΤ είναι τόσο ακριβά. Οταν, σε απάντηση, ρωτώ πόσο είναι το κόστος φοίτησης στο ελληνικό Πανεπιστήμιο, σχεδόν κανείς δεν είναι σε θέση να μου δώσει μια απάντηση, συμπεριλαμβανομένων και κυβερνητικών στελεχών και των δύο μεγάλων κομμάτων. Ξέρω, θα μου πείτε ότι οι φοιτητές δεν πληρώνουν δίδακτρα στα ελληνικά πανεπιστημιακά ιδρύματα. Ωστόσο η λειτουργία τους έχει ένα κόστος το οποίο πληρώνει ο ελληνικός λαός. Θεωρητικά, για να διαπιστωθεί το πραγματικό κόστος φοίτησης στο Πολυτεχνείο, επί παραδείγματι, θα πρέπει να διαιρεθεί το ποσό των χρημάτων που ξοδεύονται για τη λειτουργία του κάθε χρόνο, διά του αριθμού των φοιτητών που πραγματικά φοιτούν (όχι των εγγεγραμμένων) ή αυτών που αποφοιτούν κάθε χρόνο. Μια δυσκολία είναι να βρει κανείς το σύνολο των εξόδων του καθενός ανώτατου ιδρύματος. Σε δυο περιπτώσεις που είχα την ευκαιρία να κάνω αυτόν τον απλό υπολογισμό το αποτέλεσμα με άφησε άναυδο. Νομίζω ότι θα ήταν πολύ χρήσιμο να γινόταν αυτός ο υπολογισμός για όλα τα Ανώτατα Εκπαιδευτικά Ιδρύματα ώστε να πληροφορείτο ο ελληνικός λαός το κόστος διατήρησης της Ανωτάτης Παιδείας. Τότε θα μπορούσε να συγκρίνει αυτό το κόστος με τα οφέλη που απορρέουν προς την ελληνική κοινωνία. Πάντοτε απορούσα για την απουσία αυτών που πληρώνουν τον λογαριασμό (δηλαδή του έλληνα φορολογούμενου) στις διάφορες συζητήσεις περί αναβάθμισης του ελληνικού Πανεπιστημίου. Οι πολιτικοί εκπρόσωποι θα έπρεπε να είχαν αναλάβει αυτόν τον ρόλο αλλά όπως δείχνουν τα πράγματα, δεν ανταποκρίθηκαν αποτελεσματικά σε αυτή την υποχρέωσή τους».

– Υπάρχει κάτι άλλο που σας φαίνεται ακατανόητο στα ελληνικά εκπαιδευτικά-ερευνητικά ήθη;   

«Ενα άλλο θέμα που φαίνεται να δημιουργεί δυσκολίες σε μερικούς έλληνες συναδέλφους είναι η αξιολόγηση. Επίσης, η αντίδραση των φοιτητών, επί του προκειμένου, ήταν τελείως ακατανόητη. Στο ΜΙΤ, όπως και σε όλα τα πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα των ΗΠΑ, η αξιολόγηση είναι αναπόσπαστο μέρος της λειτουργίας τους. Είναι παράδοση. Κανείς δεν την αμφισβητεί. Και ξέρετε, δεν χρειάζεται πολύς χρόνος για να γίνει. Μέσα σε ένα πρωινό, με μικρές παρουσιάσεις των ερευνητικών προγραμμάτων, συνεντεύξεις των ερευνητών και τις κατάλληλες ερωτήσεις μπορεί κανείς να αντιληφθεί τα δυνατά και τα αδύνατα σημεία ενός τμήματος ή ενός ερευνητικού προγράμματος. Στη χώρα μας η αξιολόγηση, όχι μόνο αποτελεί αγκάθι που προκαλεί ατέρμονες συζητήσεις, αλλά χάνεται και τεράστιος χρόνος, τόσο εκ μέρους των εξεταζομένων όσο και των εξεταστών. Δεν υπάρχει κανείς λόγος να συμβαίνει αυτό. Οπως δεν υπάρχει κανένας λόγος για αντιπαράθεση. Ο ρόλος του κριτή είναι να κάνει μια εποικοδομητική συζήτηση με τους εξεταζομένους, να συνεισφέρει ίσως με νέες ιδέες. Δεν έρχεται να κατηγορήσει κάποιον, ούτε να κάνει του κεφαλιού του, αλλά να βοηθήσει. Και φυσικά δεν είναι λίγες οι φορές που μέσα από αυτές τις διεργασίες λαμβάνει βοήθεια και ο ίδιος».

Σχολείο

Πώς ο άνθρωπος ξεπέρασε τη «στενωπό»

Με επιμειξίες κατάφερε να επιβιώσει και να κυριαρχήσει στη Γη. Τη διαδρομή του αποκαλύπτει η ανάλυση του γονιδιώματος

Ιωάννα Σουφλέρη, ΤΟ ΒΗΜΑ, 31.7.11

Αν είχατε την πληροφορία ότι ένα είδος μεγάλου θηλαστικού, ας πούμε η πολική αρκούδα ή η ασιατική τίγρη, δεν αριθμούσε παρά 1.000-1.200 άτομα σήμερα, ποια θα ήταν η πρόβλεψή σας για το είδος αυτό στα επόμενα χρόνια; Ακόμη και αν δεν υιοθετούσατε την εντελώς απαισιόδοξη άποψη ότι το είδος θα εξαφανιζόταν σύντομα από προσώπου Γης, πιθανότατα δεν θα υποστηρίζατε ότι το εν λόγω είδος θα κυρίευε τον πλανήτη.

Και όμως, αυτό ακριβώς έγινε με το ανθρώπινο είδος! Το οποίο αισίως φθάνει τα 7 δισεκατομμύρια ψυχές, ενώ πριν από μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια δεν αριθμούσε περισσότερα από 1.000 άτομα. Και όχι μόνο αυτό: υπήρξαν περίοδοι στην εξελικτική ιστορία μας κατά τις οποίες οι ανθρώπινοι πληθυσμοί υπέστησαν δραματικές μειώσεις. Πώς τα γνωρίζουμε όλα αυτά; Χάρη σε δύο ερευνητές οι οποίοι στις κλασικές πηγές πληροφόρησής μας προσέθεσαν άλλη μία, η οποία χρησιμοποιεί ως πηγή το DNA για να υπολογίσει τα μεγέθη των ανθρώπινων πληθυσμών σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, αλλά και τις γενετικές συνευρέσεις των πληθυσμών της κάποτε αραιοκατοικημένης Γης.

Από ένα και μόνο γονιδίωμα…

Οχι πως το DNA δεν έχει ξαναχρησιμοποιηθεί σε μελέτες που αποσκοπούσαν στη διερεύνηση του εξελικτικού παρελθόντος μας. Ηδη από τη δεκαετία του 1980 το γενετικό υλικό των μιτοχονδρίων (των οργανιδίων παραγωγής ενέργειας των κυττάρων) είχε αξιοποιηθεί για να εδραιωθεί η θεωρία που ήθελε το ανθρώπινο είδος να αναδύεται στην Αφρική (και όχι σε περισσότερες εστίες ανά τον κόσμο). Ωστόσο αυτό που κάνει τη διαφορά στη προκειμένη περίπτωση είναι ότι αρκεί το DNA ενός και μόνο ατόμου για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με το μέγεθος των πληθυσμών των προ-προ-προ… προπάππων μας και ότι η μελέτη αφορά το σύνολο του γονιδιώματος και όχι μεμονωμένα κομμάτια του.

Με την υπογραφή του Κινέζου Heng Li και του Βρετανού Richard Durbin, ο τίτλος του άρθρου στη διαδικτυακή έκδοση της επιθεώρησης «Nature» μάς υποσχόταν τον υπολογισμό των μεγεθών των ανθρώπινων πληθυσμών από καταβολής ανθρώπου μέσω της μελέτης ολόκληρων γονιδιωμάτων από άτομα διαφορετικής προέλευσης. Πράγματι, οι δύο ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν αλγόριθμο για να μελετήσουν το σύνολο του διπλοειδούς γονιδιώματος επτά ανδρών: ενός Κινέζου, ενός Κορεάτη, δύο Αφρικανών και τριών Ευρωπαίων. (Οπως σημειώνεται, ένα από τα ευρωπαϊκά γονιδιώματα ήταν αυτό του Κρεγκ Βέντερ, ο οποίος πρωτοστάτησε στην αρχική αποκωδικοποίηση του ανθρωπίνου γονιδιώματος και είναι ευρωπαϊκής καταγωγής Αμερικανός.)

Η αξιοποίηση του διπλοειδούς γονιδιώματος, δηλαδή και εκείνου που προήλθε από τη μητέρα και εκείνου που προήλθε από τον πατέρα των ανδρών που μελετήθηκαν, ήταν κεφαλαιώδους σημασίας στην άντληση των πληροφοριών που αναζητούσαν οι δύο συνεργάτες. Σύμφωνα με τον Heng Li «αυτός ο κομψός αλγόριθμος μας παρέχει την ευκαιρία για περαιτέρω διερεύνηση της ιστορίας των ανθρώπινων πληθυσμών. Κάθε ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει αλληλουχίες που έχουν προέλθει από τη μητέρα και τον πατέρα και οι διαφορές τους σε οποιοδήποτε σημείο του γονιδιώματος ενέχουν πληροφορίες για την ιστορία τους. Καθώς το μόριο της κληρονομικότητας είναι τόσο μεγάλο, μπορούμε να συνδυάσουμε την πληροφορία από δεκάδες χιλιάδες θέσεις στο γονιδίωμα και να χτίσουμε μια συνδυασμένη ιστορία των αρχαϊκών συνεισφορών σε αυτόν τον συγκεκριμένο άνθρωπο του οποίου το γονιδίωμα εξετάζουμε».

 

Η σύγκριση οδηγεί στους προγόνους

Αν ο καθένας από εμάς κρατά στο γονιδίωμά του όλη την ιστορία των προγονικών πληθυσμών από τους οποίους προέκυψε, η σύγκριση των γονιδιωμάτων δύο ατόμων από διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές θα μπορούσε να δώσει πληροφορίες για τους κοινούς προγόνους. Οπως εξήγησε ο Heng Li: «Μπορούμε αξιοποιώντας τον ίδιο αλγόριθμο να φθάσουμε στις ιστορικές σχέσεις μεταξύ δύο διαφορετικών αρχαϊκών πληθυσμών συγκρίνοντας τα Χ χρωμοσώματα δύο ανδρών. Αυτό λειτουργεί επειδή οι άνδρες έχουν μόνο ένα Χ χρωμόσωμα. Ετσι μπορούμε να πάρουμε και να συνδυάσουμε τα δύο Χ χρωμοσώματα και να εφαρμόσουμε τον αλγόριθμο όπως κάναμε με το υπόλοιπο γονιδίωμα ενός ατόμου. Τα αποτελέσματα που παίρνουμε όμως μας αποκαλύπτουν πότε οι αρχέγονοι πληθυσμοί των δύο ανδρών διαχωρίστηκαν».

Ποια ήταν όμως τα ευρήματα της ανάλυσης των δύο επιστημόνων; Η πρώτη διαπίστωση αφορά την έναρξη της διαφοροποίησης αφρικανικών και μη αφρικανικών πληθυσμών, η οποία τοποθετείται γύρω στα 100.000-120.000 χρόνια πριν. (Παρ’ όλα αυτά οι δύο ομάδες παρέμειναν εν πολλοίς ένας πληθυσμός ως περίπου 60.000-80.000 χρόνια πριν.) Η δεύτερη, την ύπαρξη στενωπών, περιόδων δραματικής μείωσης των πληθυσμών. Ούτε λίγο ούτε πολύ, οι ευρωπαϊκοί και ασιατικοί πληθυσμοί έφθασαν να μετρούν περί τα 1.000 άτομα πριν από 40.000 χρόνια ενώ την ίδια περίοδο οι Αφρικανοί που υπέστησαν μικρότερη μείωση άγγιζαν τα 5.700 άτομα. Το διάστημα αυτό συμπίπτει με την περίοδο εμφάνισης του σύγχρονου ανθρώπου στην Ευρώπη και στην Ασία καθώς επίσης με την περίοδο εμφάνισης των πρώτων artefacts, χειροτεχνημάτων. Τέλος, οι δύο ερευνητές διαπίστωσαν συνεχείς ανταλλαγές γενετικού υλικού με αφρικανικούς πληθυσμούς, πράγμα που υποδηλώνει ότι το κύμα μετανάστευσης από την Αφρική ήταν μεγάλης διάρκειας.

Νέα ματιά στην ιστορία μας

«Αξιοποιώντας αυτόν τον αλγόριθμο, μπορέσαμε να παράσχουμε μια νέα ματιά στην ιστορία του ανθρωπίνου είδους» λέει ο Richard Durbin και προσθέτει: «Κατ’ αρχάς διαπιστώσαμε σημαντική αύξηση του ενεργού πληθυσμού περίπου την εποχή της ανάδυσης του σύγχρονου ανθρώπου στην Αφρική, πριν από 100.000 χρόνια. Δεύτερον, όταν εξετάσαμε μη Αφρικανούς από την Ευρώπη και την Ανατολική Ασία, διαπιστώσαμε μια κοινή ιστορία δραματικής μείωσης στα μεγέθη των πληθυσμών, ή αλλιώς μια στενωπό, η έναρξη της οποίας τοποθετείται γύρω στα 60.000 χρόνια πριν. Αυτό το εύρημα συνάδει με προηγούμενες παρατηρήσεις άλλων ερευνητών. Ωστόσο, εν αντιθέσει με άλλες μελέτες, εμείς βλέπουμε επίσης αποδείξεις για συνεχείς γενετικές ανταλλαγές με αφρικανικούς πληθυσμούς για δεκάδες χιλιάδες χρόνια μετά την αρχική στενωπό και ως 20.000-40.000 χρόνια πριν».

Οι δύο ερευνητές εκτιμούν ότι η τεχνική τους αφενός μπορεί να εξελιχθεί περισσότερο προκειμένου να προσαρμοστεί στη μελέτη περισσότερων γονιδιωμάτων από κάθε πληθυσμό και αφετέρου ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως έχει για τον υπολογισμό των πληθυσμών άλλων ειδών.

«Προηγούμενες μελέτες που είχαν στόχο να διερευνήσουν την ανθρώπινη εξελικτική ιστορία χρησιμοποιώντας γενετικά δεδομένα βασίστηκαν στην εξέταση ενός υποσυνόλου του ανθρώπινου γονιδιώματος. Η δική μας προσέγγιση χρησιμοποιεί το σύνολο της ακολουθίας του DNA μεμονωμένων ατόμων και βασίζεται σε λιγότερες υποθέσεις. Χρησιμοποιώντας τέτοιες τεχνικές μπορέσαμε να κεφαλαιοποιήσουμε την επανάσταση που έχει συντελεστεί στην αποκωδικοποίηση των γονιδιωμάτων και να χτίσουμε μια εικόνα της γενετικής ιστορίας με περισσότερες λεπτομέρειες. Ομοίως μπορούμε να τη χρησιμοποιήσουμε για τη μελέτη γονιδιωμάτων άλλων ειδών» λέει ο Richard Durbin.

Θα ήταν πράγματι πολύ ενδιαφέρον να μπορούσαμε να δούμε πώς οι αριθμοί των άλλων ειδών μίκραιναν βαθμηδόν από τη δική μας επέλαση.

Οι Νεάντερταλ και οι άνθρωποι έκαναν σεξ!

Ολα δείχνουν ότι εκτός από τις γενετικές ανταλλαγές μεταξύ των αφρικανικών και μη αφρικανικών ανθρώπινων πληθυσμών που συνεχίστηκαν για χιλιάδες χρόνια μετά τη μεγάλη έξοδο από τη Μαύρη Ηπειρο, οι πρόγονοί μας αντήλλαξαν γενετικό υλικό και με τους Νεάντερταλ. Αυτό προκύπτει από μελέτη καναδών ερευνητών του Πανεπιστημίου του Μόντρεαλ σύμφωνα με την οποία ένα σημαντικό μέρος του σημερινού ανθρώπινου πληθυσμού κουβαλά στα φυλετικά χρωμοσώματά του DNA που έλκει την καταγωγή από το είδος Homo neanderthalensis, με το οποίο συνυπήρξαμε για δεκάδες χιλιάδες χρόνια. (Οι Νεάντερταλ έζησαν από 130.000 ως 30.000 χρόνια πριν.)

Επειδή η γεωγραφική και χρονολογική συνύπαρξη δεν σημαίνει απαραίτητα και σεξουαλική συνεύρεση, για χρόνια οι ερευνητές αναζητούσαν αποδεικτικά στοιχεία της ανάμειξης των δύο γενετικών υλικών.

Εδώ και μία δεκαετία ο Damian Labuda ανακάλυψε ότι στο DNA του φυλετικού χρωμοσώματος Χ ορισμένων ατόμων υπήρχε ένα τμήμα του οποίου η προέλευση δεν μπορούσε να εξηγηθεί. Το τμήμα αυτό δεν υπήρχε στους αφρικανικούς πληθυσμούς, αλλά ήταν παρόν σε όλους τους άλλους. Το γεγονός αυτό ήταν σημαντικό: δήλωνε ότι το εν λόγω κομμάτι ενσωματώθηκε στο ανθρώπινο γενετικό υλικό μετά τη μεγάλη έξοδο από την Αφρική, πιθανότατα ύστερα από συνεύρεση των πρώτων ανθρώπων με κάποιο άλλο είδος. Ο Labuda υποπτεύθηκε ότι το πιθανότερο είδος για μια τέτοια ανταλλαγή ήταν το Homo neanderthalensis, αλλά δεν μπορούσε να το αποδείξει.

Ως το 2010 που ολοκληρώθηκε η αποκωδικοποίηση του γονιδιώματος του Νεάντερταλ. (Για την ακρίβεια, όσου γονιδιώματος μπόρεσαν οι επιστήμονες να απομονώσουν από τα οστά Νεάντερταλ τα οποία είχαν βρεθεί σε μια σπηλιά στη γειτονική μας Κροατία.) Χρησιμοποιώντας DNA από 6.092 διαφορετικά άτομα απ’ όλα τα σημεία του πλανήτη, ο Labuda και οι συνεργάτες του μπόρεσαν να αποδείξουν ότι πράγματι το μυστηριώδες τμήμα του DNA προερχόταν από τους Νεάντερταλ. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των καναδών επιστημόνων, ένα 9% του ανθρώπινου πληθυσμού κουβαλά το γενετικό υλικό των Νεάντερταλ. Αλλά θα χρειαστούν περισσότερες μελέτες, λένε οι ερευνητές, για να εξεταστεί αν αυτή η προσθήκη υπήρξε επωφελής για το είδος μας.

  1. Δεν υπάρχουν σχόλια.
  1. No trackbacks yet.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: