Η Βιολογική μας καταγωγή

Στην πρώτη και εγκαινιαστική ανάρτηση του ιστολογίου προσπάθησα να δείξω την γλωσσική εξέλιξη χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της βιολογικής εξέλιξης. Βέβαια, η αναλογία είναι διδακτική μόνο σε όποιον είναι εξοικειωμένος με την δεύτερη. Οι μηχανισμοί πίσω από τα δύο είδη εξέλιξης έχουν δύο γενικές ομοιότητες και, φυσικά, πάρα πολλές ειδικές διαφορές.

Οι δύο γενικές ομοιότητες είναι οι εξής:

1) Η εξέλιξη και στις δύο περιπτώσεις είναι μια διαδικασία προσαρμογής που υπόκειται σε πίεση επιλογής. Πηγή της βιολογικής εξέλιξης είναι η βιολογική ποικιλομορφία που παράγεται από τις τυχαίες μεταλλάξεις του γενετικού υλικού. Οι μεταλλάξεις εκείνες που προσφέρουν πλεονεκτήματα επιβίωσης στους φορείς τους διαιωνίζονται, ενώ αυτές που προσφέρουν μειονεκτήματα επιβίωσης, ελαττώνουν την επιβιωσιμότητα των φορέων τους και, κατά συνέπεια, διαιωνίζονται με λίγοτερη επιτυχία και πολλές φορές αφανίζονται. Επομένως, η τυχαίες μεταλλάξεις ιεραρχούνται σε κλίμακα επιβιωσιμότητας από την λεγόμενη Φυσική Επιλογή.

Η γλωσσική αλλαγή επίσης κυβερνάται από έναν κανόνα κοινωνικής επιλογής. Ανά πάσα στιγμή υπάρχουν διάφορες γλωσσικές ποικιλίες (οι λεγόμενες διάλεκτοι ή κοινωνιόλεκτοι μιας γλώσσας ή οι γλωσσικοί πόλοι ενός γλωσσικού συνεχούς) και οι γλωσσικοί φορείς που έχουν πολιτική ή πολιτισμική υπεροχή καταφέρνουν να εξυψώσουν την δική τους γλωσσική ποικιλία σε «πρότυπη» και «ορθή» γλώσσα. Οι ομιλητές των άλλων ποικιλιών αρχίζουν σιγά σιγά να υιοθετούν την θεωρούμενη ως «ορθή» ποικιλία, γιατί η χρήση της τους επιφέρει κοινωνικά πλεονεκτήματα.

2) Η άλλη ομοιότητα ανάμεσα στις δύο εξελίξεις αφορά την ιεράρχιση του βαθμού συγγένειας. Οι διάφορες ποικιλίες (βιολογικές ή γλωσσολογικές) συνδέονται μεταξύ τους φυλογενετικά με ένα δενδρόγραμμα. Ο κάθε κλάδος χωρίζεται σε υποκλάδους και το σημείο κλαδοποίησης δείχνει τη στιγμή όπου η μία μητρική ποικιλία διαχωρίστηκε σε δύο θυγατρικές. Και στις δύο περιπτώσεις η κοινή καινοτομία έχει μεγαλύτερο βάρος συγγένειας απ΄ότι η κοινή διατήρηση αρχαϊσμών. Λ.χ. η διατήρηση των δύο ματιών είναι ένα χαρακτηριστικό τόσο του ανθρώπου όσο και των ψαριών, αλλά δεν είναι ιδιαίτερος δείκτης συγγένειας. Αντίθετα, η καινοτομία του αντιτακτού μεγάλου δακτύλου που απαντά σε άνθρωπο και χιμπατζή είναι ισχυρότατος δείκτης στενότερης συγγένειας εντός των πρωτευόντων.

Αναλόγως, στην ΙΕ οικογένεια γλωσσών, η διατήρηση των ενεργητικών μετοχών σε *-nt- είναι ένας κοινός αρχαϊσμός τόσο της Ελληνικής όσο και της Λατινικής (λ.χ. ὁ φέρων/τὸν φέροντα ~ ferens/ferentem , όπως στο  timeō Danaōs et dōna ferentīs = φοβού τοὺς Δαναούς καὶ δῶρα φέροντας). Βέβαια, η Ελληνική και η Λατινική δεν βρίσκονται κοντά η μία στην άλλη εντός του ΙΕ δένδρου. Αντίθετα, οι κοινές καινοτομίες της παρελθοντικής αύξησης *h1e- (λ.χ. φέρω/φερον, σανσκ. bharāmi/abharam, αρμ. berem/eber και τα φρυγικά εδᾱες/εστᾱες = θηκε/στησε) και μερικοί άλλοι κοινοί νεωτερισμοί των ίδιων γλωσσών είναι ενδεικτικοί ενός Ελληνο-Αρίου υποκλάδου εντός της ευρύτερης ΙΕ οικογένειας. Επιπρόσθετα, η Ελληνική συμερρίζεται ορισμένους νεωτερισμούς με την Αλβανική και την Αρμενική (λ.χ. η μεταφορά των προσωπικών δεικτών m,s,t στη μέση φωνή, λ.χ. ελληνικό φέρομαι = αρμενικό berim, ελληνικό δένομαι = αλβανικό lidhem).

IE-tree

Ο λόγος για τον οποίον η κοινή καινοτομία είναι ισχυρός δείκτης φυλογενετικής συγγένειας είναι το ότι είναι κατά πολύ πιθανότερο η καινοτομία να εμφανιστεί μία φορά σε μία μητρική ποικιλία και να κληροδοτηθεί στους απογόνους της από το να εμφανιστεί ανεξαρτήτως σε δύο γλώσσες που δεν έχουν κοινή καταγωγή.

Το ίδιο συμβαίνει και στην βιολογία όταν εξετάζουμε τον βαθμό ομοιότητας στην αμινοξεακή αλληλουχία πρωτεϊνών. Επειδή το κάθε αμινοξύ αντιστοιχεί σε μια τριπλέτα του γονιδίου που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη, ο βαθμός ομοιότητας της αμινοξεακής αλληλουχίας συσχετίζεται άμεσα με τον βαθμό ομοιότητας της αλληλουχίας τριπλετών του γονιδίου.

Έτσι αν συγκρίνουμε την αμινοξεακή αλληλουχία της πρωτεΐνης Κυττόχρωμα-C (Cyt-C) στους διάφορους ζωντανούς οργανισμούς από τον άνθρωπο και το σκύλο μέχρι το σιτάρι (wheat) και τους διάφορους μύκητες (λ.χ. neurospora) θα παρατηρήσουμε σημαντικές ομοιότητες ακόμα και μεταξύ των λιγότερο συγγενικών οργανισμών, όπως λ.χ. ο άνθρωπος και ο μύκητας. Το Κυττόχρωμα-C αποτελείται από 113 αμινοξέα και η ομοιότητα αλληλουχίας ανθρώπου-χιμπατζή είναι 100% (113/113), ανθρώπου-καγκουρό είναι 93% (105/113 ή μόνο 8 διαφορετικές θέσεις) και ανθρώπου-αλόγου 89,4% (101/113). Το κυττόχρωμα-C του ανθρώπου και  του μύκητα Neurospora έχει 40 περίπου κοινές γενετικές θέσεις (ομοιότητα 40/113=35,4%). Επειδή υπάρχουν 20 διαφορετικά αμινοξέα που μπορούν να καταλάβουν κάθε θέση, η πιθανότητα να είναι προϊόν τυχαίας σύμπτωσης οι 40 κοινές θέσεις ανάμεσα στο κυττόχρωμα-C ανθρώπου και Neurospora είναι (1/20)^40 ~ 10^(-52) , δηλαδή 1 στις 10 με 51 μηδενικά πίσω από το 10 !!! Και αυτό μεταξύ δύο οργανισμών που εμφανίζουν μικρή ομοιότητα αλληλουχίας.

Cytochrome C

Αν κάνουμε την ίδια διαδικασία σε άλλες πρωτεΐνες τα αποτελέσματα είναι  πάντα λίγο πολύ τα ίδια: οι αμινοξεακές αλληλουχίες ανθρώπου και χιμπατζή ή είναι πανομοιότυπες ή διαφέρουν σε 1-2 αμινοξέα κάθε 100, ενώ η ομοιότητα αλληλουχίας μεταξύ δύο οποιονδήποτε θηλαστικών θα είναι πάντοτε μεγαλύτερη του 75%. Ο μέσος όρος των ομοιοτήτων αμινοξεακών αλληλουχιών σε ένα μεγάλο αριθμό πρωτεϊνών θα αντιστοιχεί πάνω κάτω στην γενετική ομοιότητά τους. Λ.χ. η γενετική ομοιότητα ανθρώπου και χιμπατζή είναι της τάξεως του 98.8% ! Όπως θα δείξω παρακάτω, αυτό σημαίνει ότι ο άνθρωπος και ο χιμπατζής κατάγονται από έναν κοινό πρόγονο που ζούσε περίπου 6 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η γενετική ομοιότητα μεταξύ δύο οποιονδήποτε ανθρώπων είναι της τάξεως του 99,9% και, όπως θα δείξω παρακάτω, όλοι οι σημερινοί άνθρωποι έχουν σαν κοινό πρόγονο των πρώτο Ηomo Sapiens που εμφανίστηκε στην Αφρική 200.000 χρόνια πριν. Ας δούμε όμως την βιολογική μας καταγωγή από την αρχή της.

1) Η ζωή πρωτοεμφανίστηκε στον πλανήτη μας 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν (3,7 bya = Billion Years Ago) εν είδει απλών μονοκυτταρικών οργανισμών.

2) Τα πρώτα Σπονδυλωτά (= ζώα που διαθέτουν σπονδυλική στήλη, Vertabrates) εμφανίστηκαν περίπου 525 εκατομμύρια χρόνια πριν (525 mya). Οι οργανισμοί αυτοί ήταν υδρόβιοι και ιχθυόμορφοι ή, με άλλα λόγια, τα σημερινά ψάρια είναι οι συντηρητικότεροί τους απόγονοι.

Όλα τα σημερινά Σπονδυλωτά, κατά την εμβρυονική οντογένεση, εμφανίζουν το λεγόμενο Φυλοτυπικό Στάδιο (στην αγγλικη Phylotypic Stage ή Pharyngula), δηλαδή ένα στάδιο όπου τα έμβρυα όλων των σπονδυλωτών είναι σχεδόν πανομοιότυπα και εμφανίζουν τα φαρυγγικά τόξα που στα ψάρια εξελίσσονται σε βράγχια, ενώ στα τετράποδα εξελίσσονται σε διάφορα όργανα ανάμεσα στην μύτη και στην βάση του λαιμού. Το Φυλοτυπικό στάδιο είναι η γραμμή I στην παρακάτω εικόνα:

phylotypic-stage

Οι απόγονοι των Φαρυγγικών Τόξων στον άνθρωπο απεικονίζονται στην παρακάτω εικόνα:

human-branchial-arches

3) Περίπου 370 εκατομμύρια χρόνια (370 mya) εμφανίστηκαν τα πρώτα Τετράποδα, στην μορφή των παλαιότερων Λαβυρινθοδοντίων όπως η Ιχθυόστεγα και η Ακανθόστεγα. Στα Τετράποδα ανήκουν τα σημερινά αμφίβια, ερπετά, πτηνά και τα θηλαστικά. Με τα Τετράποδα εμφανίζονται οι πρώτοι οργανισμοί με τέσσερα άκρα που μπορούν να βγουν έξω από το νερό επειδή κληρονόμησαν τους πνεύμονες που είχαν ήδη αναπτύξει οι Σαρκοπτερυγικοί πρόγονοί τους όπως το Ευσθενόπτερον και το Tiktaalik. Συντηρητικοί απόγονοι αυτών των προτετραποδικών ψαριών είναι το Πνευμονόψαρο/Σαλαμανδρόψαρο (Lungfish) και τα Κοιλάκανθα ψάρια.

Το αναπνευστικό σύστημα των τετραπόδων και των πνευμονούχων ψαριών (τραχεία, βρόγχοι, πνεύμονες) έχει την ίδια καταγωγή με την λεγόμενη νηκτική κύστη των ψαριών. Και τα δύο ξεκινούν από ένα εγκόλπωμα του εμβρυονικού κάτω φάρυγγα μόνο που, ενώ στα ψάρια καταλήγει να είναι μία κύστη που γεμίζει με πολύ ή λίγο αέρα ώστε να μεταβάλλει την πυκνότητα του σώματος και, κατά συνέπεια, την επιπλευστότητά τους, στα πνευμονούχα ζώα το εγκόλπωμα βάθυνε περισσότερο σε τραχεία με δύο νέα άπω εγκοπλώματα που με βαθμιαία βάθυνση και διχοτόμηση δημιούργησαν το αναπνευστικό δένδρο. Όπως κάποιοι από εσάς έχουν μαντέψει, το αρχικό στόμιο του αναπνευστικού εγκολπώματος εξελίσσεται στο στόμιο του λάρυγγα που επικοινωνεί με τον λαρυγγοφάρυγγα.

resp1

resp2

Η μετάβαση από την ιχθυοειδή μορφή στην πιο ώριμη τετραποδική προϋποθέτει την δημιουργία αυχένα, δηλαδή λαιμού. Στο ψάρι, το κεφάλι συνεχίζει στο σώμα χωρίς την μεσολάβηση κάποιου αυχένα. Αυτή η αυχενοποίηση, σχηματίστηκε με την βαθμιαία απομάκρυνση της καρδιάς -που κινήθηκε προς τα κάτω- από τους απογόνους των φαρυγγικών τόξων που αναφέρθηκαν παραπάνω. Στα ψάρια τα δύο είναι ισοϋψή. Ως γνωστόν ο λάρυγγας περιέχει τις φωνητικές χορδές οι οποίες νευρώνονται από έναν κλάδο του πνευμονογαστρικού νεύρου (vagus nerve) που ονομάζεται Παλίνδρομο Λαρυγγικό νεύρο (Recurrent Laryngeal Nerve). Βλάβη του ενός παλίνδρομου λαρυγγικού νεύρου προκαλεί μονόπλευρη παράλυση μιας φωνητικής χορδής. Βλάβη και των δύο νεύρων προκαλεί αμφιτερόπλευρη παράλυση και των δύο φωνητικών χορδών, μία κατάσταση που φράσσει τελείως τον λάρυγγα και χρειάζεται επείγουσα τραχειοτομή. Ο 4ος κλάδος του πνευμονογαστρικού νεύρου του ψαριού είναι ο εξελικτικός (ή, ορθότερα, ο ομολογικός) συγγενής του τετραποδικού παλίνδρομου λαρυγγικού νεύρου. Στο ψάρι, ο κλάδος αυτός εκτείνεται ευθέως στο ίδιο ύψος. Αντίθετα, στα τετράποδα, η διαδικασία της αυχενοποίησης μετέφερε προς τα κάτω την καρδιά στον θώρακα και μαζί με αυτήν το αορτικό τόξο και τις μεγάλες αρτηρίες που εκφύονται από αυτό. Το δεξιό παλίνδρομο λαρυγγικό νεύρο βρέθηκε μπλεγμένο με την δεξιά υποκλείδια αρτηρία και το αριστερό παλίνδρομο βρέθηκε μπλεγμένο με το αορτικό τόξο. Το αποτέλεσμα ήταν η δημιουργία μιας παράκαμψης -στην οποία οφείλεται το όνομα παλίνδρομο– μιας και το νεύρο κατεβαίνει μέχρι το αορτικό τόξο και ξανανεβαίνει προς τα πάνω για να καταλήξει στις φωνητικές χορδές. Όλα τα τετράποδα εμφανίζουν αυτήν την περίεργη «παράκαμψη» του παλίνδρομου λαρυγγικού. Αυτή η κοινή καινοτομία είναι ένας από τους πολλούς δείκτες φυλογενετικής συγγένειας που δείχνουν ότι όλα τα τετράποδα κατάγονται από το ίδιο πρωτο-τετράποδο, το οποίο υπέστη την διαδικασία αυχενοποίησης που αναφέρθηκε παραπάνω. Το μήκος της παράκαμψης του παλίνδρομου λαρυγγικού νεύρου στον άνθρωπο είναι γύρω στα 15-20 cm, ενώ στην καμηλοπάρδαλη είναι γύρω στα 4,5 μέτρα !!!

rec-lar

laryngeal-nerve

giraffe-RL

Το να βλέπει κανείς το παλίνδρομο λαρυγγικό να κάνει στροφή-U γύρω από τις μεγάλες αρτηρίες που βρίσκονται αμέσως πάνω από την καρδιά σε όλα τα τετράποδα είναι για τους εξελικτικούς βιολόγους ό,τι είναι η παρελθοντική αύξηση *h1e- και το αρνητικό μόριο *mē του Ελληνο-Άριου κλάδου για τους ινδο-ευρωπαϊστές γλωσσολόγους. Στην παρακάτω σελίδα παραθέτω την σύγκριση στην κλίση του ελληνικού ρήματος φέρω, του λατινικού ferō και του σανσκριτικού bharami, δηλαδή τους απογόνους της ΙΕ ρίζας *bher-. Αριστερά παρατίθεται η αναδομημένη κλίση του προγονικού ρήματος της μητρικής ΠΙΕ γώσσας.

bher

Να παρατηρηθούν επίσης οι αόριστοι: Ελληνικός ἔ-φερον, Σανσκριτικός a-bharam και Αρμενικός e-ber , που όλοι τους ανάγονται στον Ελληνο-Άριο πρόγονό τους *h1e-bherom, καθώς και οι ενεργητικές μετοχές ενεστώτα που κατάγονται από το *bher-e/o-nt.

Αλλά πάμε πίσω στο πνευμονούχο ψάρι που έγινε τετράποδο.

tetrapodogenesis

Αν σας ενδιαφέρει το θέμα σίγουρα θα σας αρέσουν τα παρακάτω ντοκυμαντέρ:

Tetrapod Evolution, πέντε μέρη: 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, 5/5

From Fish to Man:

4) Περίπου 225 εκατομμύρια χρόνια πριν (225 mya) εμφανίστηκαν τα πρώτα Θηλαστικά. Από τα πρώτα τετράποδα, η πρώτη γραμμή που αποσχίστηκε ήταν αυτή των Αμφιβίων, αργότερα (περίπου 320 mya) αποσχίστηκαν τα Σαυρόψιδα που εξελίχθηκαν σε ερπετά και πτηνά και, τέλος, περίπου 225 mya έγινε η μετάβαση από τα Θηριαψιδωτά στα Θηλαστικά.

mammals

5) Περίπου 58 εκατομμύρια χρόνια πριν (58 mya) εμφανίστηκαν τα πρώτα Πρωτεύοντα , δηλαδή η τάξη στην οποία ανήκουν όλα τα ανθρώπινα και πιθηκοειδή είδη.

Ωραίο ντοκυμαντέρ για την “Ida” (Darwinius Masillae) σε 6 μέρη:

6) Περίπου 6 εκατομμύρια χρόνια πριν (6 mya) διαχωρίστηκαν οι εξελικτικές γραμμές που οδήγησαν σε εμάς και στον πλησιέστερο ζώντα συγγενή μας, τον Χιμπατζή (Pan). Και τα δύο είδη καταγόμαστε από τους Ανθρωπίνους :

Hominidae

7) Περίπου 3 εκατομμύρια χρόνια πριν (3 mya) έζησε η “Lucy” (Australopithecus Afarensis), το πρώτο δίποδο πρωτεύον. O Donald Johanson που την ανακάλυψε μιλάει στην παρακάτω διάλεξη:

Αυτό που έχει ενδιαφέρον είναι ότι πρώτα περπατήσαμε στα δύο και μετά ακολούθησε η σταδιακή εγκεφαλοποίησή μας (αύξηση του εγκεφαλικού όγκου κανονικοποιημένου ως προς την μάζα του ζώου).

8) 2,4 εκατομμύρια χρόνια πριν (2,4 mya) εμφανίζονται τα πρώτα μέλη του Γένους μας Homo.

Από τα 600 ml κρανιακής χωρητικότητας του Homo Habilis φτάσαμε στα 1500 ml του Homo Neanderthalensis και από εκεί και μετά εμείς οι Ηomo Sapiens μείναμε λίγο πολύ στα ίδια.

9) Το είδος μας Homo Sapiens πρωτοεμφανίζεται στην Αφρική περίπου 200.000 χρόνια πριν (200 kya), ενώ μόλις 50.000 χρόνια πριν οι πρώτοι Homo Sapiens έφτασαν στην Ευρώπη, όπου οι Neanderthalensis είχαν φτάσει τουλάχιστον 100.000 χρόνια πριν από αυτούς. Οι δεύτεροι αφανίστηκαν περίπου 20-30.000 χρόνια πριν και, έκτοτε, ο Homo Sapiens είναι το μοναδικό είδος του γένους Homo στον πλανήτη.

Για το γενετικό υλικό του Homo Neanderthalensis ο διακεκριμένος ερευνητής Svante Pääbo κάνει την παρακάτω διάλεξη.

Για την ιστορία και εξάπλωση του Homo Sapiens -δηλαδή εμείς- υπάρχει το ωραίο ντοκυμαντέρ Journey of Man: a Genetic Odyssey.

Αφού έφτασα στο τέλος της δικής μας βιολογικής ιστορίας, παραθέτω ένα πολύ ενδιαφέρον ντοκυμαντέρ για την εξέλιξη των κητών (φάλαινες, δελφίνια, σε 5 μέρη εκ των οπoίων παραθέτω το 1/5) που ξεκίνησαν από χερσαία θηλαστικά και κατάληξαν πλήρως προσαρμοσμένα υδρόβια θηλαστικά.

Παράρτημα #1: πως οι ευφυέστατες Όρκες έμαθαν ν΄ακινητοποιούν πλήρως Λευκούς Καρχαρίες:

Παράρτημα #2: Ωραίο ντοκυμαντέρ για την εξέλιξη των Ειδών:

Advertisements

Leave a comment

Filed under Γιουτιουμποπαίδεια, Διάφορα

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s