Οι επιστήμονες, επιτέλους, κατάλαβαν τι ακριβώς είναι ο αστερίας: Πως κατέληξε ένα κεφάλι, χωρίς σώμα, που περπατάει με τα… χείλη του [videos]

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι κάτι περίεργο συνέβη στους αστερίες κατά τη διάρκεια της εξέλιξής τους, και κατέληξαν σαν κεφάλια να τρέχουν στον πυθμένα της θάλασσας.

Έλυσαν επιτέλους το παζλ με τα μοναδικά σώματα των αστεριών. Όπως αποδεικνύεται, τα αστέρια της θάλασσας και άλλα εχινόδερμα είναι ουσιαστικά κεφάλια που περπατούν με ελάχιστο έως καθόλου σώμα.

Όπως γράφει ο Ρίτσαρντ Πάλαρντι στο LiveScience

Τα εχινόδερμα – θαλάσσια αστέρια, αχινοί, αγγούρια της θάλασσας και οι συγγενείς τους – έχουν μοναδικά σώματα που έχουν προβληματίσει εδώ και χρόνια τους εξελικτικούς βιολόγους. Αυτά τα ζώα εξελίχθηκαν από διμερείς οργανισμούς -αυτούς που έχουν δύο συμμετρικές πλευρές- αλλά κατά κάποιο τρόπο εξέλιξαν ένα ακτινωτό σχέδιο σώματος, που σημαίνει ότι τα μέρη του σώματός τους είναι διατεταγμένα γύρω από έναν κεντρικό άξονα. Στην περίπτωση των ενήλικων αστεριών της θάλασσας, πέντε (ή περισσότεροι) βραχίονες προέρχονται από μια κεντρική δομή.

Είναι από τα λίγα μέλη του clade Bilateria, που περιλαμβάνει τα πάντα, από σκουλήκια μέχρι ανθρώπους, που έχουν απορρίψει αυτήν την αρχική μορφή. Οι πλαγκτονικές προνύμφες των θαλάσσιων αστεριών, ωστόσο, εξακολουθούν να είναι αμφίπλευρες, κάτι που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι είναι απόδειξη της αμφίπλευρης μορφής σώματος των προγόνων τους.

Οι επιστήμονες έχουν αρκετές υποθέσεις που θα μπορούσαν να εξηγήσουν το περίεργο σώμα τους.

Η μία, γνωστή ως υπόθεση διπλασιασμού, υποστηρίζει ότι τα εχινόδερμα διατήρησαν ένα γενικό αμφίπλευρο σχέδιο σώματος και απλώς το πολλαπλασίασαν – με κάθε βραχίονα ενός θαλάσσιου αστέρα, για παράδειγμα, να εμφανίζει την ίδια αμφίπλευρη μορφή των πιο τυπικών συγγενών του. Αυτή η υπόθεση υποδηλώνει ότι η πρόσθια, ή η περιοχή της κεφαλής, είναι τοποθετημένη στο κέντρο και ότι υπάρχουν πέντε οπίσθιες περιοχές που ακτινοβολούν προς τα έξω – οι βραχίονες.

Η υπόθεση της στοίβαξης προτείνει εναλλακτικά ότι η κορυφή ενός θαλάσσιου αστέρα είναι το οπίσθιο άκρο, με το υπόλοιπο σώμα στοιβαγμένο κάτω από αυτό, που οδηγεί στο πρόσθιο στο κάτω μέρος.

Αλλά σε μια νέα μελέτη , που δημοσιεύτηκε την 1η Νοεμβρίου στο περιοδικό Nature, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι καμία από αυτές τις υποθέσεις δεν είναι ακριβής. Αντίθετα, προτείνουν ότι με την πάροδο του χρόνου, τα εχινόδερμα έχασαν σχεδόν όλους τους κορμούς τους και ότι το κεφάλι τους είναι το σώμα τους.

Για να εντοπίσουν το κεφάλι και να υπολογίσουν τη δομή του σώματός τους, οι ερευνητές έκαναν γενετικές δοκιμές σε αστερίες νυχτερίδες (Patiria miniata) για να προσδιορίσουν ποιοι τύποι γονιδίων εκφράζονται σε κάθε περιοχή του σώματος του ζώου.

«Φτιάξαμε φέτες του θαλάσσιου αστέρα και προσδιορίσαμε την αλληλουχία κάθε φέτας για να κατασκευάσουμε ένα τρισδιάστατο μοντέλο του αγγελιοφόρου RNA [mRNA] σε όλο το σώμα», δήλωσε στο Live Science ο επικεφαλής συγγραφέας Laurent Formery, αναπτυξιακός βιολόγος στο Ναυτικό Σταθμό Hopkins του Πανεπιστημίου Στάνφορντ .

Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φθορίζουσα χρωστική ουσία που ανέδειξε συγκεκριμένους τύπους mRNA, επιτρέποντάς τους να δουν το mRNA κάτω από ένα μικροσκόπιο φθορισμού και να εντοπίσουν πού εκφραζόταν στο σώμα του θαλάσσιου αστέρα.

«Βρήκαμε ότι τα πρόσθια γονίδια εκφράζονται μέχρι την άκρη των χεριών», είπε ο Φόρμερι. Τα γονίδια που κωδικοποιούν περισσότερες οπίσθιες περιοχές εκφράστηκαν στα εξωτερικά άκρα των βραχιόνων. Εάν η υπόθεση του διπλασιασμού ήταν αληθινή, τα πρόσθια γονίδια θα εκφραζόντουσαν στις άκρες των βραχιόνων. Και αν η υπόθεση της στοίβαξης ήταν αληθινή, πιθανότατα θα εκφραζόταν στην κεντρική, πάνω πλευρά του οργανισμού.

Περιέργως, αυτό είναι πιθανό να συμβαίνει ακόμη και σε φαινομενικά αμφίπλευρα εχινόδερμα όπως τα αγγούρια της θάλασσας. Το σχέδιο σώματος με αγγούρι θάλασσας επιφανειακά φαίνεται να είναι τυπικά αμφοτερόπλευρο, αλλά παρουσιάζει επίσης ένα ακτινωτό σχέδιο σώματος. Είναι πιθανώς ένα τεντωμένο κεφάλι που βρίσκεται στο πλάι και όχι ένα κεφάλι με κορμό, παρά την ομοιότητά του με ένα παχουλό σκουλήκι, σύμφωνα με τους ερευνητές.

«Αν και μια ελαφρά υπεραπλούστευση, τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι θα μπορούσε κανείς να σκεφτεί το σώμα ενός αστερία (τουλάχιστον όσον αφορά την πρόσθιο-οπίσθια ταυτότητα των επιφανειακών ιστών του) ως ένα ασώματο κεφάλι που περπατά γύρω από τον πυθμένα της θάλασσας στα χείλη του – τα χείλη έχοντας φυτρώσει ένα περιθώριο ποδιών σωλήνα, που δεν συμμετείχαν στην αρχική τους λειτουργία της ταξινόμησης σωματιδίων τροφής, για να κάνουν το περπάτημα», έγραψε ο Thurston Lacalli , βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Saskatchewan στον Καναδά, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα.

Δεν είναι σαφές γιατί τα εχινόδερμα ανέπτυξαν αυτό το νέο σχέδιο σώματος. Τα διμερή σχέδια σώματος ήταν απίστευτα επιτυχημένα κατά τη διάρκεια της εξελικτικής ιστορίας. Τα εχινόδερμα εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στην αρχή της Κάμβριας περιόδου (541 εκατομμύρια έως 485,4 εκατομμύρια χρόνια πριν)  κατά την οποία εμφανίστηκε μια τεράστια ποικιλία οργανισμών.

«Αν κοιτάξετε τα σωζόμενα ζώα, όλοι οι τύποι οργάνωσης του σώματός τους προήλθαν περίπου την ίδια στιγμή», είπε ο Φόρμερι. Έτσι, ενώ οι εξελικτικές δυνάμεις που έπαιζαν εκείνη την εποχή οδήγησαν στη δική μας αμφίπλευρη συμμετρία, κάτι περίεργο συνέβη στα εχινόδερμα και κατέληξαν σαν κεφάλια να σκαρφαλώνουν γύρω από τον πυθμένα της θάλασσας.

Με πληροφορίες από Live Science A disembodied head walking about the sea floor on its lips’: Scientists finally work out what a starfish is

H απέραντη μαγεία του σκοτεινού σύμπαντος: Οι πρώτες, ιστορικές φωτογραφίες που έστειλε στη Γη το διαστημικό τηλεσκόπιο «Ευκλείδης» από τις ανεξερεύνητες γειτονιές της σκοτεινής ύλης και ενέργειας

Τι κάνει πραγματικά ένας μαέστρος ορχήστρας: Είναι απλώς ένα αναγκαίο κακό όπως είχε πει το 1836 ο Ρόμπερτ Σούμαν; Ο Μπετόβεν τα άλλαξε όλα [videos]