Τα μυστικά της τυφλής Σαλαμάνδρας

Σε υδάτινα υπόγεια σπήλαια, τα πλάσματα ζουν τα αιώνια μεσάνυχτα. Με την πάροδο των γενεών, έχουν προσαρμοστεί σε απομονωμένα και μοναδικά περιβάλλοντα. Το παχύρρευστο δέρμα και τα τυφλά μάτια τους μπορεί να κρύβουν μυστικά για την εξέλιξη και τις γενετικές προσαρμογές που θα μπορούσαν να ρίξουν φως στη μακροζωία, την επιβίωση της πείνας και τις ασθένειες των ματιών στους ανθρώπους.

«Αυτές οι σπηλιές είναι απομονωμένοι κόσμοι», λέει ο Peter Trontelj, ζωολόγος στο Πανεπιστήμιο της Λιουμπλιάνας στη Σλοβενία. "Αν πάτε μερικά μέτρα κάτω από την επιφάνεια, εισέρχεστε σε έναν νέο κόσμο με εντελώς διαφορετικές οικολογικές συνθήκες."

Ορισμένα ζώα μπορούν να προσαρμοστούν σε αυτούς τους σκοτεινούς βιότοπους όπου δεν αναπτύσσονται φυτά και οι σπηλιές χωρίς φως, όπως αυτές που βρέθηκαν στη Σλοβενία, είναι φυσικά εργαστήρια εξελικτικής βιολογίας. Ο Trontelj είναι επικεφαλής του έργου GENEVOLCAV, το οποίο ερευνά την ευρωπαϊκή ολμ. Αυτές οι σπάνιες σαλαμάνδρες σπηλαίων μοιάζουν με μικρά φίδια που κολυμπούν-φαντάσματα με τέσσερα ατρακτωμένα πόδια και ρύγχος κροκόδειλου. Πριν από πολύ καιρό, οι πρόγονοι της ελιάς ζούσαν πάνω από το έδαφος, αλλά όταν βρίσκονταν σε αυτές τις σπηλιές, υπέστησαν δραματικές φυσικές αλλαγές για να αντιμετωπίσουν το νέο τους περιβάλλον. Το olm δεν είναι το μόνο πλάσμα που μπορεί να εξελιχθεί με αυτόν τον τρόπο.

Ιστορικά, οι εξελικτικοί βιολόγοι πίστευαν ότι αν γυρνούσαμε πίσω στο χρόνο και επαναλαμβάναμε το χρονοδιάγραμμα της εξέλιξης, θα μπορούσαμε εξίσου πιθανό να ακολουθήσουμε διαφορετικά εξελικτικά μονοπάτια και ο κόσμος και τα πλάσματα σε αυτόν θα έμοιαζαν εντελώς διαφορετικά. Αλλά οι σπηλιές μας δείχνουν ότι αυτό δεν συμβαίνει.

Οι προσαρμογές των ζώων σε περιβάλλοντα φτωχά σε φως και θρεπτικά συστατικά, όπως οι υπόγειες σπηλιές, είναι «συνήθως αρκετά προβλέψιμες», λέει ο Trontelj. "Ξέρουμε τώρα ότι κάθε φορά θα πάει με τον ίδιο τρόπο."

Ο Trontelj και οι συνάδελφοί του έχουν δείξει ότι αυτό ισχύει στις ευρωπαϊκές ολμάδες, οι οποίες βρίσκονται στην κεντρική και νοτιοανατολική Ευρώπη. Η GENEVOLCAV ανέτρεψε την κατανόησή μας για αυτές τις σπάνιες σαλαμάνδρες των σπηλαίων. Αντί για ένα μόνο είδος, όπως πιστεύαμε προηγουμένως, ανακάλυψαν εννέα δυνητικά διαφορετικά είδη olm, καθένα από τα οποία εξέλιξε παρόμοια χαρακτηριστικά ανεξάρτητα στο αιώνιο υδάτινο σκοτάδι.

Ενώ όλα έχουν το ίδιο λευκασμένο δέρμα, μάτια που δεν βλέπουν και επιμήκεις ρύγχους, αυτά τα είδη κατάγονται από διαφορετικούς μεμονωμένους προγόνους που βρήκαν το δρόμο τους σε αυτές τις σπηλιές τα μεσάνυχτα. "Όλα έγιναν ανεξάρτητα, αλλά με λίγο πολύ παράλληλο τρόπο", λέει ο Trontelj.

Το GENEVOLCAV στοχεύει να συγκεντρώσει το γονιδίωμα της olm, το οποίο είναι περίπου 16 φορές μεγαλύτερο από το ανθρώπινο γονιδίωμα, και να εντοπίσει τις γενετικές αλλαγές που επέτρεψαν στις ολμάδες να προσαρμοστούν στο μοναδικό τους περιβάλλον. "Οι αλλαγές είναι ίδιες ή πολύ παρόμοιες, αλλά το ερώτημα είναι:"Προκαλούνται από τα ίδια γονίδια και είναι οι ίδιες μεταλλάξεις;" ρωτά ο Trontelj.

Για να απαντήσει σε αυτές τις ερωτήσεις, ο ίδιος και οι συνεργάτες του καταδύονται στις σκοτεινές εσοχές υπόγεια, μερικές φορές κατεβαίνουν σε κοιλώματα βάθους 400 μέτρων, για να μετρήσουν τις ολμάδες και να βάλουν το δέρμα τους για να συλλέξουν DNA. Θα χρειαστούν εκατοντάδες δείγματα για να διερευνήσουν αυτά τα ερωτήματα, τα οποία θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις για την ανθρώπινη ιατρική.

«Υπάρχουν αρκετά χαρακτηριστικά των olms που είναι ενδιαφέροντα από μια ευρύτερη οπτική γωνία», λέει ο Trontelj. Αυτά τα γαλακτώδη αμφίβια μπορούν να ζήσουν για εκατοντάδες χρόνια, 10 φορές περισσότερο από τους επιφανειακούς προγόνους τους, και είναι σε θέση να επιβιώσουν χρόνια πείνας. Στο σκοτάδι, οι ολμάδες χάνουν επίσης το χρώμα τους και τυφλώνονται.

«Είναι ήδη γνωστό ότι αυτή η απώλεια χρωστικής και ο εκφυλισμός των ματιών στα ψάρια των σπηλαίων μπορεί να προκληθεί από πολλά διαφορετικά γονίδια, μερικά από τα οποία συνδέονται», λέει ο Trontelj. Οι επιστήμονες έχουν επίσης συνδέσει αυτή την ομάδα γονιδίων με ορισμένες παθολογικές καταστάσεις στον εκφυλισμό του ανθρώπινου ματιού και τον αλμπινισμό. "Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών που συμβαίνουν με προβλέψιμο τρόπο μπορεί επίσης να βοηθήσει στην κατανόηση ορισμένων εκφυλιστικών ασθενειών στους ανθρώπους", λέει ο Trontelj.

Αλλά οι olms, οι οποίες πλέον μπορούν να επιβιώσουν μόνο σε αυτούς τους εξειδικευμένους βιότοπους, είναι ευάλωτες. «Αυτές οι σπηλιές και τα υπόγεια νερά είναι αρκετά απειλούμενα, και μερικές φορές απειλούνται ακόμη και πολύ από τη ρύπανση», λέει ο Trontelj. «Αν δεν περιγράψουμε τα νέα είδη, αν δεν έχουν ονόματα, δεν θα τύχουν της προσοχής διατήρησης που θα μπορούσε να έχει ένα πλήρως ανεπτυγμένο είδος». Το ίδιο ισχύει για τα σκουλήκια, τα καρκινοειδή, ακόμη και τα ψάρια που κατοικούν στις σκοτεινές εσοχές της Γης.

Ο Alejandro Martínez, επικεφαλής του έργου ANCAVE, εργάζεται για να δημιουργήσει μια βάση δεδομένων με τέτοια πλάσματα. Η βάση δεδομένων του, η οποία έχει ήδη περισσότερες από 330.000 καταχωρίσεις, βασίζεται σε όλες τις αναφορές στην πανίδα των υπόγειων σπηλαίων που δημοσιεύονται στην επιστημονική βιβλιογραφία σε κάθε γραπτή γλώσσα.

Ονομάζεται η βάση δεδομένων «Stygofauna Mundi», σε αναφορά σε ένα βιβλίο του φυσιοδίφη Lazare Botosaneanu, ο οποίος πρωτοστάτησε στη μελέτη αυτών των υπόγειων πλασμάτων. "Εργαζόμαστε για να κάνουμε όλες αυτές τις πληροφορίες διαθέσιμες στο κοινό", λέει ο Martínez.

Περίπου το 10 τοις εκατό των καταχωρήσεων της βάσης δεδομένων είναι ζώα που ενδιαφέρουν ιδιαίτερα τον Martínez:αυτά που ζουν σε παράκτιους υδροφορείς, γνωστά και ως αγχιαλικά περιβάλλοντα. Αυτό που κάνει αυτά τα υπόγεια σπήλαια ξεχωριστά είναι ότι το νερό τους είναι αλμυρό, τροφοδοτείται από υπόγειες ρωγμές και ρωγμές από τον κοντινό ωκεανό, με ένα μείγμα γλυκού νερού που εισχωρεί από ψηλά. Αυτά τα περιβάλλοντα βρίσκονται σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των Καναρίων Νήσων όπου μεγάλωσε ο Martínez.

«Πολλά από αυτά τα ζώα είναι αποκλειστικά σε αυτό το είδος οικοτόπου, δεν βρίσκονται αλλού», λέει ο Martínez. Φαίνονται «περίεργα» και κάπως «πρωτόγονα», προσθέτει. "Μοιάζουν με πράγματα που γνωρίζουμε από τα απολιθώματα, αλλά που έχουν εξαφανιστεί."

Άλλοι μοιράζονται προγόνους με ζώα στον ωκεανό, αλλά η απομόνωσή τους στα σπήλαια σημαίνει ότι δεν μπορούν να διασταυρωθούν και αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να συγκρίνουν τους κατοίκους των σπηλαίων με τους συγγενείς τους στον ήλιο. «Είναι γενετικά κοντά το ένα στο άλλο, αλλά μορφολογικά είναι πολύ διαφορετικά», λέει ο Martinez. "Με τη σύγκριση αυτών των ειδών σε ολόκληρο τον κόσμο, μπορούμε να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε καλύτερα πώς τα ζώα αλλάζουν σχήμα για να προσαρμοστούν σε ένα νέο περιβάλλον."

Ο Martinez πρόσθεσε είδη στη βάση δεδομένων ο ίδιος. Ως μέρος του έργου ANCAVE, έχει δοκιμάσει περίπου 50 σπήλαια στη Μεσόγειο, την Καραϊβική και πολλά αρχιπελάγη του Ατλαντικού ωκεανού. Μέτρησε τη σχετική αφθονία των ζώων στα σπήλαια, συνέλαβε μερικά και στη συνέχεια τα περιέγραψε μορφολογικά και γενετικά. Ωστόσο, η βάση δεδομένων είναι μόνο το πρώτο βήμα. «Μπορούμε να δούμε τις γενικότητες που συμβαίνουν σε όλες αυτές τις γενεαλογίες», εξηγεί. «Μπορούμε να απαλλαγούμε από αυτές τις συγχυτικές επιπτώσεις της φυλογένεσης», ή από το πώς εξελίσσεται ένα είδος, «και να κατανοήσουμε τη μορφολογική αλλαγή».

Τεκμηριώνοντας το εύρος της βιοποικιλότητας στις μεσονύκτιες υπόγειες σπηλιές, οι επιστήμονες μπορούν να φωτίσουν τη φύση της εξέλιξης και το πώς αλλάζουν τα ζώα. Αλλά ο Martinez αναγνωρίζει επίσης ότι η βάση δεδομένων και η έρευνα στον υπόγειο κόσμο θα εγείρουν περισσότερα ερωτήματα. Μάλιστα, γι' αυτό συνεχίζει να επιστρέφει σε αυτά τα σκοτεινά υδάτινα σπήλαια.

Η Sarah Wild είναι βραβευμένη επιστημονική δημοσιογράφος.

Αυτό το άρθρο δημοσιεύτηκε αρχικά στο Horizon, το περιοδικό Έρευνας και Καινοτομίας της ΕΕ .

Κύρια φωτογραφία:Lucacavallari / Shutterstock