Απλές μορφές ζωής αποκαλύπτουν τα μυστικά της εξέλιξης του νευρικού συστήματος
Οι σπόγγοι, ή αλλιώς τα σφουγγάρια, είναι υδρόβιοι οργανισμοί που ζουν προσκολλημένοι στο βυθό και συναντώνται κυρίως σε θάλασσες. Ανήκουν στο ζωικό βασίλειο παρόλο που το σχήμα τους διαφέρει πολύ από τα άλλα ζώα. Αυτά τα παράξενα θαλάσσια πλάσματα έχουν κερδίσει την προσοχή των ερευνητών διότι ορισμένα κύτταρά τους θεωρούνται πρόγονοι των νευρικών κυττάρων των πιο πολύπλοκων και μεταγενέστερων εξελικτικά ζώων.
Οι σπόγγοι είναι από τα πιο παλιά ζώα που δημιουργήθηκαν στη Γη. Εμφανίστηκαν πριν από περίπου 550 εκατομμύρια χρόνια, κατά την Κάμβριο περίοδο. Η συγκεκριμένη γεωλογική περίοδος χαρακτηρίζεται, άλλωστε, από ευνοϊκές κλιματολογικές συνθήκες που επέτρεψαν την εμφάνιση πολλών νέων, κυρίως θαλάσσιων, ζωικών ειδών. Οι επιστήμονες κατατάσσουν τους σπόγγους στο φύλο Ποροφόρα, όνομα που υποδηλώνει τους χιλιάδες πόρους που φέρουν στο σώμα τους. Δεν μπορούν να μετακινηθούν και θυμίζουν περισσότερο φυτά παρά ζώα. Δεν διαθέτουν κεφάλι ή άκρα και στο εσωτερικό του σώματός τους δεν υπάρχουν όργανα ούτε ιστοί, παρά μόνο κύτταρα. Παρόλη την απλότητα που τους χαρακτηρίζει, όσον αφορά τη μορφολογία τους και την οργάνωση του εσωτερικού του σώματός τους, οι σπόγγοι είναι εξαιρετικά ικανοί στη διήθηση του νερού. Δεκάδες χιλιάδες λίτρα νερού διηθούν καθημερινά προκειμένου να συγκρατήσουν τα οργανικά υλικά και το φυτοπλαγκτόν που αποτελούν την τροφή τους. Ο τρόπος με τον οποίον κατορθώνουν οι σπόγγοι να επιτελέσουν πολύπλοκες λειτουργίες χωρίς να έχουν εξειδικευμένα όργανα και ιστούς, παρέμενε για δεκαετίες ένα άλυτο μυστήριο.
Από τα κύτταρα των σπόγγων στα πολύπλοκα νευρικά συστήματα
Το νευρικό σύστημα των ζώων αποτελείται από νευρικά κύτταρα που επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω της απελευθέρωσης ηλεκτρικά φορτισμένων χημικών ουσιών. Με τη βοήθεια των μακριών ινών που διαθέτουν δημιουργούν δίκτυα που επιτρέπουν τη μεταφορά των ηλεκτρικών σημάτων σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Η εξελικτική πορεία των νευρικών κυττάρων ώστε να επιτελούν μια τόσο εξειδικευμένη και σημαντική λειτουργία για την επιβίωση των οργανισμών παραμένει σε μεγάλο βαθμό άγνωστη. Το μυστικό για την εξιχνίαση των μοναδικών εξελικτικών βημάτων που οδήγησαν στην εμφάνιση του νευρικού συστήματος των ζώων, με τα δαιδαλώδη δίκτυα των νευρικών κυττάρων και τα πλέον σύνθετα όργανα όπως ο εγκέφαλος, κρύβεται στις πιο απλές και πρωτόγονες μορφές ζωής, όπως είναι οι σπόγγοι.
Σύμφωνα με νεότερα ερευνητικά δεδομένα, που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science στις αρχές του Νοέμβρη, τα κύτταρα αυτών των παράξενων πλασμάτων χρησιμοποιούν ένα πολύπλοκο σύστημα επικοινωνίας προκειμένου να ρυθμίζουν την ποσότητα και την ποιότητα της τροφής τους και να απομακρύνουν εχθρικά βακτήρια. Ήδη προηγούμενες ερευνητικές μελέτες έχουν επιβεβαιώσει την ύπαρξη γονιδίων στους σπόγγους που σχετίζονται με τη δημιουργία συνάψεων, δηλαδή μικροσκοπικών περιοχών ανάμεσα στα νευρικά κύτταρα που βοηθούν στην ανταλλαγή ηλεκτρικών σημάτων. Παρόλο που οι σπόγγοι δεν διαθέτουν νευρικά κύτταρα, διαθέτουν γονίδια που συναντώνται στις συνάψεις των νευρικών κυττάρων των εξελικτικά μεταγενέστερων οργανισμών.
Προκειμένου να διερευνηθεί ποια κύτταρα των σπόγγων εκφράζουν τα συγκεκριμένα γονίδια ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον εξελικτικό βιολόγο Detlev Arendt από το Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης στη Γερμανία, χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνικές μοριακής βιολογίας, κατόρθωσε να αναλύσει το γενετικό υλικό του σπόγγου Spongilla lacustris. Έτσι διαπιστώθηκε ότι διαθέτουν κύτταρα που διακρίνονται σε 18 διακριτές ομάδες. Στη συνέχεια μελέτησαν ξεχωριστά κύτταρα από την κάθε ομάδα. Ένα είδος κυττάρων τους κέντρισε την προσοχή εξαιτίας των μακριών προεκβολών του που μοιάζουν με αυτές των νευρικών κυττάρων των πιο σύνθετων ζώων. Σε αυτά τα λίγα κύτταρα, που βρίσκονται κοντά στους χώρους που συσσωρεύεται το θαλασσινό νερό, διαπίστωσαν ότι εκφράζονται τα γονίδια των συνάψεων. Αυτά τα κύτταρα με τις προεκβολές τους προσεγγίζουν τα γειτονικά κύτταρα που ρυθμίζουν την πέψη της τροφής. Επίσης επικοινωνούν με αυτά, μέσω της έκκρισης χημικών ουσιών, οι οποίες είναι παρόμοιες με αυτές που εκκρίνονται στις συνάψεις των νευρικών κυττάρων των πιο πολύπλοκων ζώων που διαθέτουν προηγμένα νευρικά όργανα και συστήματα.
Τα ευρήματά τους οδήγησαν εύλογα στο συμπέρασμα ότι υπάρχει σε αυτές τις απλές μορφές ζωής ένα είδος επικοινωνίας μεταξύ των κυττάρων που πιθανότατα ρυθμίζει τη διήθηση του νερού και την πρόσληψη της τροφής. Αυτή η επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων φαίνεται να σχετίζεται με την απαρχή του νευρικού συστήματος στα ζώα. Με τη μελέτη των κυττάρων των σπόγγων αλλά και των διάφορων άλλων θαυμαστών οργανισμών του πλανήτη μας ξετυλίγεται σιγά σιγά το νήμα της εξέλιξης που συνδέει όλους τους οργανισμούς από τους πιο απλούς και πρωτόγονους μέχρι τον άνθρωπο.
Πηγές:
1. Musser J. M. et al. Profiling cellular diversity in sponges informs animal cell type and nervous system evolution. SCIENCE 4 Nov 2021, Vol 374, Issue 6568, pp. 717-723.
2. https://www.newscientist.com/article/2296329-brainless-sponges-have-cells-that-might-be-the-precursors-of-neurons/#ixzz7C8NkTGhU
