Μία σημαντική επιστημονική έρευνα με καβαλιώτικη υπογραφή επιχειρεί να δώσει απάντηση σε ένα από τα συναρπαστικότερα ερωτήματα της εξελικτικής νευροβιολογίας: από πού προήλθε το σύστημα που μας επιτρέπει σήμερα να βλέπουμε τον κόσμο;
Ο Καβαλιώτης Δρ Γιώργος Καφετζής, ερευνητής στη νευροεπιστήμη με αντικείμενο τη δομή, τη λειτουργία και την εξέλιξη των δικτύων της όρασης, είναι ο πρώτος συγγραφέας μιας μελέτης που δημοσιεύθηκε στο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Current Biology. Η έρευνα, σε συνεργασία με επιστήμονες από τα Πανεπιστήμια Sussex και Lund, πηγαίνει περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια πίσω στην εξελικτική ιστορία, αναζητώντας τις απαρχές του αμφιβληστροειδούς των σπονδυλωτών.
Και η υπόθεση στην οποία καταλήγουν οι ερευνητές είναι εντυπωσιακή: η σύγχρονη όραση των σπονδυλωτών ενδέχεται να έχει τις ρίζες της σε έναν μικροσκοπικό, σκωληκόμορφο θαλάσσιο πρόγονο, ο οποίος σε μια φάση της εξέλιξής του διέθετε ένα φωτοευαίσθητο όργανο στο μέσο του κεφαλιού — έναν μακρινό βιολογικό «Κύκλωπα». Σύμφωνα με το εξελικτικό μοντέλο που προτείνει η ομάδα, αυτό το ήδη σύνθετο όργανο δεν εξαφανίστηκε αλλά επαναχρησιμοποιήθηκε και μετασχηματίστηκε, συμβάλλοντας τελικά στη δημιουργία των δύο αμφιβληστροειδών των πρώτων σπονδυλωτών.
Ο Καβαλιώτης Δρ Γιώργος Καφετζής μίλησε στη Βασιλική Μιχοπούλου και στο Wired με αφορμή την έρευνα που συντείνει στο ότι το ανθρώπινο μάτι ίσως προήλθε από έναν «Κύκλωπα» πριν από 600 εκατομμύρια χρόνια. Και αυτό αλλάζει όσα πιστεύαμε για την εξέλιξη.
Ένα διαφορετικό σενάριο για την εξέλιξη των ματιών
Για δεκαετίες, ένα από τα μεγάλα ερωτήματα ήταν γιατί ο αμφιβληστροειδής των σπονδυλωτών διαφέρει τόσο ριζικά από τα οπτικά συστήματα των περισσότερων ασπόνδυλων. Τα μάτια τους δεν διαφέρουν απλώς ως προς την εμφάνιση: αναπτύσσονται διαφορετικά, χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπους φωτοϋποδοχέων και παρουσιάζουν διαφορετική νευρωνική αρχιτεκτονική.
Η μελέτη των Γιώργου Καφετζή, Michael J. Bok, Tom Baden και Dan-Eric Nilsson προτείνει ότι η απάντηση βρίσκεται σε ένα αρχαιότερο φωτοευαίσθητο σύστημα, το οποίο ήδη συνδύαζε διαφορετικές εξελικτικές γραμμές φωτοϋποδοχέων. Ο σημερινός αμφιβληστροειδής, επομένως, μπορεί να αποτελεί περισσότερο μια εξαιρετικά επιτυχημένη εξελικτική αναδιάταξη και επαναχρησιμοποίηση προϋπαρχόντων νευρωνικών κυκλωμάτων παρά μια βιολογική κατασκευή που δημιουργήθηκε εξαρχής.
Η υπόθεση βασίστηκε στη συγκριτική μελέτη μεγάλου αριθμού ομάδων ζώων και στη σύνθεση μοριακών, μορφολογικών και λειτουργικών δεδομένων από διαφορετικά πεδία. Όπως εξηγεί ο ίδιος ο Δρ Καφετζής στο WIRED Greece, η έρευνα επιχειρεί να φωτίσει ακριβώς το γιατί ο αμφιβληστροειδής των σπονδυλωτών είναι τόσο διαφορετικός από εκείνον των υπόλοιπων ζώων.
Από το αρχαίο «μάτι» μέχρι την επίφυση του ανθρώπινου εγκεφάλου
Ίσως το πιο εντυπωσιακό κομμάτι της υπόθεσης είναι ότι ένα εξελικτικό κατάλοιπο εκείνου του αρχαίου φωτοευαίσθητου συστήματος μπορεί να βρίσκεται ακόμη μέσα στο κεφάλι μας.
Στα θηλαστικά, το αρχαίο μεσαίο φωτοευαίσθητο όργανο συνδέεται εξελικτικά με την επίφυση, τον αδένα του εγκεφάλου που παράγει μελατονίνη και συμμετέχει στη ρύθμιση του βιολογικού ρολογιού και του κύκλου ύπνου-εγρήγορσης. Έτσι, σύμφωνα με την υπόθεση των ερευνητών, το σύστημα που μας επιτρέπει να βλέπουμε και εκείνο που συμβάλλει στο να συγχρονίζεται ο ύπνος μας με την εναλλαγή ημέρας και νύχτας μπορεί να έχουν πολύ βαθύτερη κοινή εξελικτική καταγωγή απ’ ό,τι πιστεύαμε.
Ο ίδιος ο Καφετζής ολοκλήρωσε το διδακτορικό του στο University of Sussex με αντικείμενο την όραση στις απαρχές της ζωής των σπονδυλωτών, μελετώντας μεταξύ άλλων το οπτικό σύστημα καρχαριών, ενώ σήμερα η έρευνά του συνεχίζεται και σε επιμέρους υποθέσεις που προκύπτουν από τη συγκεκριμένη εξελικτική θεωρία.
Η σημασία της μελέτης, επομένως, ξεπερνά κατά πολύ μια εντυπωσιακή ιστορία για έναν αρχέγονο «Κύκλωπα». Αγγίζει τον ίδιο τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε την εξέλιξη του νευρικού συστήματος: όχι ως μια αδιάκοπη παραγωγή νέων βιολογικών μηχανισμών, αλλά ως μια διαδικασία που μπορεί να επαναχρησιμοποιεί, να μετακινεί και να επανασυνδέει αρχαιότερα συστήματα, δίνοντάς τους εντελώς νέους ρόλους.