Tag Archives: θηλαστικά

Το μικρόβιο που παρατείνει τη ζωή μας

Είναι δυνατόν ένα μικρόβιο να επιμηκύνει τη ζωή των θηλαστικών; Και όμως έτσι δείχνουν όλα τα πειράματα. Η χορήγησή του στον ανθρώπινο οργανισμό έχει υπολογιστεί ότι θα μας πρόσθετε περίπου δέκα χρόνια! Η αξιοποίησή του πρέπει ωστόσο να γίνει με απόλυτη προσοχή για να μη διαταράξει την ισορροπία του οργανισμού

ΘΕΟΔΩΡΑ ΤΣΩΛΗ Από  ΤΟ ΒΗΜΑ online-ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Η ουσία ραπαμυκίνη, που από κάποιους χαρακτηρίστηκε «ελιξίριο της μακροζωίας», παράγεται από ένα μικρόβιο (Streptomyces hygroscopicus) που ζει στο έδαφος της Νήσου του Πάσχα, του εξωτικού αυτού μέρους του Νοτίου Ειρηνικού. Η ουσία πρωτοανακαλύφθηκε το 1964 από καναδούς ερευνητές. Οι επιστήμονες διέσχισαν τον Ειρηνικό και έφθασαν στη Νήσο του Πάσχα προκειμένου να μελετήσουν την υγεία ενός τόσο απομονωμένου πληθυσμού όσο αυτός που την κατοικεί. Κάτω από τη σκιά των περίφημων μονολιθικών αγαλμάτων που δεσπόζουν στο νησί συνέλεξαν βιολογικό υλικό για περαιτέρω εξέταση χωρίς να γνωρίζουν ότι ουσιαστικώς μέσα στο χώμα που θα έπαιρναν μαζί τους θα κρυβόταν το πολύτιμο φάρμακο. Και όμως έτσι τελικώς ανακλύφθηκε η ραπαμυκίνη! Η ουσία χρησιμοποιήθηκε αρχικώς ως αντιμυκητισιακός παράγοντας αλλά σύντομα φάνηκε η έντονη ανοσοκατασταλτική δράση της, με αποτέλεσμα να αποτελεί εδώ και πολλά χρόνια ένα άκρως χρήσιμο «εργαλείο» ενάντια στην απόρριψη μοσχευμάτων. Το όνομά της συνδέεται με την ονομασία Ράπα Νούι που δόθηκε στο νησί από τους πολυνήσιους αποίκους του, οι οποίοι εκτιμάται ότι έφθασαν σε αυτό τον 5ο αιώνα μ.Χ. (Ράπα σημαίνει μεγαλύτερο ενώ Νούι είναι ένα νησί της Ταϊτής).

«Παγώνει» τον χρόνο!

Πριν από μερικούς μήνες όμως και συγκεκριμένα τον περασμένο Ιούλιο ερευνητές τριών διαφορετικών αμερικανικών ινστιτούτων- Πανεπιστήμια του Τέξας και του Μίσιγκαν και Εργαστήριο Τζάκσον στο Μέιν- τράβηξαν επάνω τους το παγκόσμιο ενδιαφέρον καθώς με δημοσίευσή τους στην έγκριτη επιθεώρηση «Νature» παρουσίασαν μια άλλη πιθανή δράση της ραπαμυκίνης που αφορά το να «παγώνει» τον χρόνο. Οι επιστήμονες μελέτησαν την ουσία στο πλαίσιο ενός προγράμματος του Εθνικού Ινστιτούτου Παρεμβάσεων για τη Γήρανση των ΗΠΑ. Στόχος του προγράμματος είναι να δοκιμαστούν χημικά τα οποία θα μπορούσαν να επιμηκύνουν το προσδόκιμο ζωής πειραματοζώων και συγκεκριμένα ποντικών. Από «ακρόαση» περνούν και άλλες ουσίες όπως η ασπιρίνη, η ρεσβερατρόλη του κόκκινου κρασιού αλλά και η συμβαστατίνη.

Οι ερευνητές «έτρεξαν» παράλληλη μελέτη σε ηλικιωμένα ποντίκια και είδαν ότι η ραπαμυκίνη επιμήκυνε σημαντικά τη ζωή των ζώων. Στο πλαίσιο του πειράματος οι τρεις ομάδες μελέτησαν 2.000 ποντίκια τα οποία ήταν ηλικίας περίπου 600 ημερών- στον άνθρωπο η αντίστοιχη ηλικία είναι τα 60 έτη. Περίπου το ένα τέταρτο των ζώων ακολούθησε φυσιολογική διατροφή, ενώ τα υπόλοιπα λάμβαναν τροφή εμπλουτισμένη με ραπαμυκίνη.

Οπως προέκυψε, τα ζώα που λάμβαναν το φάρμακο μαζί με την τροφή τους έζησαν πολύ περισσότερο από τα υπόλοιπα. Συγκεκριμένα η διάρκεια ζωής των αρσενικών αυξήθηκε από 1.078 σε 1.179 ημέρες (28%) και των θηλυκών από 1.094 σε 1.245 ημέρες (ποσοστό της τάξεως του 38%). Με βάση αυτά τα στοιχεία που αφορούσαν την αύξηση του προσδόκιμου ζωής στις μεγάλες ηλικίες υπολογίστηκε ότι η μέση συνολική επιβίωση αυξάνεται κατά 9% στα αρσενικά ποντίκια και κατά 14% στα θηλυκά. Ενα τέτοιο ποσοστό θα μεταφραζόταν σε αύξηση του προσδόκιμου επιβίωσης του ανθρώπου κατά τουλάχιστον δέκα έτη.

«Ξανάνιωσαν» τα γέρικα ποντίκια

Αυτό που εξέπληξε τους ερευνητές ήταν ότι το φάρμακο φάνηκε να προσφέρει    «θαυματουργή» αντιγηραντική δράση, παρ΄ ότι η χορήγησή του ξεκίνησε όταν τα ζώα    βρίσκονταν σε προχωρημένη ηλικία. Μάλιστα, όπως συμβαίνει συχνά στην επιστήμη, η   συγκεκριμένη ανακάλυψη σχετικά με την ευεργετική επίδραση της ουσίας ακόμη και στις μεγάλες ηλικίες ήλθε εντελώς τυχαία. Οι ερευνητές κατάφεραν να δουν τη σημαντική αντιγηραντική επίδραση που είχε το φάρμακο στα ηλικιωμένα ζώα απλώς επειδή πάσχιζαν επί μακρόν να βρουν τη σωστή φόρμουλα χορήγησης της ουσίας, με αποτέλεσμα εν τω μεταξύ τα πειραματόζωα να γεράσουν!

Πώς συνέβη αυτό; Οταν τα ποντίκια ήταν ακόμη μικρά, οι επιστήμονες άρχισαν να προσθέτουν ραπαμυκίνη στην τροφή τους για να δουν αν θα υπήρχε αποτέλεσμα. Κατάλαβαν όμως γρήγορα ότι με την απλή προσθήκη της ουσίας στην τροφή δεν ήταν δυνατόν να επιτευχθεί η χορήγηση των σωστών δόσεων του φαρμάκου. Αρχισαν λοιπόν να αναζητούν τρόπους ανάπτυξης μιας ειδικής τροφής η οποία θα περιείχε συμπυκνωμένη ραπαμυκίνη που θα εκλυόταν σταδιακώς στο έντερο. Χρειάστηκε διάστημα μεγαλύτερο του ενός χρόνου για να δημιουργηθεί αυτή η ειδική τροφή με συνέπεια τα ποντίκια να φθάσουν σχεδόν στην… τρίτη ηλικία. Οι ερευνητές βρίσκονται αυτή τη στιγμή σε διαδικασία δεύτερης μελέτης, στην οποία χορηγούν ραπαμυκίνη σε ποντίκια ενώ αυτά είναι πολύ νεότερα (270 ημερών) προκειμένου να δουν ποια θα είναι η δράση της ουσίας όταν αυτή δοθεί σε μικρότερες ηλικίες. Τα πρώτα αποτελέσματα μαρτυρούν αύξηση της επιβίωσης και σε αυτές τις ηλικίες.

Σημειώνεται ότι πριν από τα πειράματα στα ποντίκια διεξήχθησαν άλλα πειράματα σε τρία είδη κατώτερων οργανισμών (μύκητες, νηματώδεις σκώληκες, δροσόφιλες), όπου και πάλι είχε φανεί η αντιγηραντική δράση της ουσίας. Η πρόσφατη μελέτη στα ποντίκια όμως θεωρήθηκε άκρως σημαντική καθώς ήταν η πρώτη φορά που φάνηκε ότι μια φαρμακολογική παρέμβαση μπορεί να βάλει «φρένο» στη διαδικασία της γήρανσης σε θηλαστικά. Ωστόσο τα θετικά αυτά αποτελέσματα δεν μεταφράζονται και σε άμεση ανάπτυξη ενός φαρμάκου που θα πολεμά τη γήρανση. Και αυτό διότι η ραπαμυκίνη είναι κατά βάση ένα ανοσοκατασταλτικό φάρμακο το οποίο συνδέεται με σοβαρές παρενέργειες και άρα στην υπάρχουσα μορφή του είναι πολύ επικίνδυνο για χρήση ως αντιγηραντική θεραπεία. Οι ερευνητές ανέφεραν πάντως στην επιστημονική επιθεώρηση «Νature» ότι τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να ανοίξουν τον δρόμο για τη δημιουργία νέων φαρμάκων που θα έχουν μεν αντιγηραντική δράση, χωρίς όμως να επηρεάζουν το ανοσοποιητικό σύστημα. Εκτιμούν μάλιστα ότι οι πρώτες τέτοιου είδους θεραπείες θα μπορούσαν να κυκλοφορήσουν μέσα σε μια δεκαετία.

Η πρωτεΐνη -τροχονόμος
Ποιος είναι όμως ο τρόπος δράσης της ραπαμυκίνης που δείχνει να την αναδεικνύει σε «μαγικό φίλτρο» της νεότητας; Η ουσία πιστεύεται ότι παρεμβαίνει στο ίδιο μονοπάτι με εκείνο το οποίο στοχεύει ο θερμιδικός περιορισμός, μια τακτική που έχει φανεί από πειράματα σε ζώα ότι προσφέρει μακροζωία. Το επιτυγχάνει αυτό μέσω μιας κυτταρικής πρωτεΐνης που ονομάζεται mΤΟR (mammalian Τarget of Rapamycin) και η οποία έχει αποδειχθεί ότι παίζει μεγάλο ρόλο σε ό,τι αφορά τόσο την υγεία όσο και την ασθένεια των κυττάρων. Η mΤΟR ευθύνεται για τη ρύθμιση σημαντικών αυξητικών παραγόντων και οδών σηματοδότησης που ελέγχουν βασικές κυτταρικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένων της ανάπτυξης του κυττάρου, του κυτταρικού μεταβολισμού και της δημιουργίας νέων αιμοφόρων αγγείων μέσω της αγγειογένεσης.

Αντικαρκινικές ιδιότητες
Τα χαρακτηριστικά αυτά όμως τα οποία ελέγχει η πρωτεΐνη είναι εκείνα που μπορούν να συνδεθούν και με τον καρκίνο: η υπερενεργοποίηση ορισμένων οδών σηματοδότησης είναι δυνατόν να καταλήξει σε υπερ-δραστηριότητα της mΤΟR, με αποτέλεσμα τη μη ελεγχόμενη ανάπτυξη του κυττάρου, τον αυξημένο κυτταρικό μεταβολισμό, τη δημιουργία νέων αιμοφόρων αγγείων και τελικώς την ανάπτυξη του καρκίνου. Λόγω αυτού του «ευαίσθητου» ρόλου της, λοιπόν, η mΤΟR αλλά και η ραπαμυκίνη η οποία στοχεύει τη συγκεκριμένη πρωτεΐνη έχουν μπει στο «μικροσκόπιο» πολλών ερευνητών διαφορετικών πεδίων όπως εκείνων που ασχολούνται με τον καρκίνο.

Η ραπαμυκίνη έχει δείξει ισχυρές αντικαρκινικές ιδιότητες σε μοντέλα ζώων- κυρίως σε ό,τι αφορά την αγγειογένεση και την ανάπτυξη των όγκων-, ενώ μελετώνται διάφορα παράγωγά της ενάντια σε πολλές μορφές καρκίνου, όπως τα λεμφώματα, ο καρκίνος του πνεύμονος, του νεφρού, του μαστού, του παχέος εντέρου και του παγκρέατος. Μάλιστα κυκλοφορεί ήδη ένα παράγωγο της ραπαμυκίνης για την αντιμετώπιση του προχωρημένου νεφροκυτταρικού καρκινώματος, καθώς και του λεμφώματος από κύτταρα του μανδύα (επιθετική μορφή καρκίνου των Β-λεμφοκυττάρων), ενώ βρίσκονται σε φάση δοκιμών σε ανθρώπους και άλλα παράγωγα της ουσίας για την αντιμετώπιση του νεφροκυτταρικού καρκίνου.

Στεντ και νεφροπάθειες
Η ουσία φαίνεται όμως ότι μπορεί να αποτελέσει «όπλο» της Ιατρικής σε πολλά επίπεδα. Π.χ., χρησιμοποιείται ήδη στα στεντ που εμφυτεύονται σε καρδιοπαθείς προκειμένου να παραμένουν ανοιχτές οι αρτηρίες τους, ενώ μελετάται η χρήση της και ενάντια στη νόσο Αλτσχάιμερ και στις νεφροπάθειες.

Μελέτη που δημοσιεύθηκε τον περασμένο Ιανουάριο στο επιστημονικό έντυπο «Journal of the Αmerican Society of Νephrology» από ειδικούς του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στη Σάντα Μπάρμπαρα έδειξε ότι η ραπαμυκίνη μπορεί να αποτελέσει πιθανή θεραπεία για την πολυκυστική νεφροπάθεια, η οποία εκτιμάται ότι «πλήττει» περί τα 12 εκατομμύρια άτομα παγκοσμίως. Η συγκεκριμένη πάθηση χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση μεγάλου αριθμού κύστεων στους νεφρούς, με αποτέλεσμα τελικώς να προκαλείται νεφρική ανεπάρκεια σχεδόν στους μισούς ασθενείς ως τα 50 έτη τους. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο ποντικού το οποίο έφερε τα ίδια γονίδια τα οποία προκαλούν την πολυκυστική νόσο των νεφρών στον άνθρωπο. Οπως προέκυψε, η ραπαμυκίνη όχι μόνο έβαλε «φρένο» στην περαιτέρω ανάπτυξη κύστεων αλλά φάνηκε ακόμη και να οδηγεί σε μερική αναστροφή του υπάρχοντος προβλήματος. Αυτή τη στιγμή βρίσκονται σε εξέλιξη διαφορετικές κλινικές δοκιμές που θα δείξουν την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα της ραπαμυκίνης και κάποιων παραγώγων της στην πολυκυστική νεφροπάθεια. Τα πρώτα αποτελέσματα αναμένονται μάλιστα μέσα στο έτος.

Ασπίδα της μνήμης
Ο «θησαυρός» όμως του Νησιού του Πάσχα υπόσχεται ακόμη και να «θωρακίσει» τη μνήμη μας. Σύμφωνα με ερευνητές του Κέντρου Επιστημών Υγείας στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Σαν Αντόνιο, η ραπαμυκίνη φάνηκε έπειτα από πειράματα σε ποντίκια με Αλτσχάιμερ ότι είναι ικανή να αναστρέψει τα προβλήματα μάθησης και μνήμης. Είναι μάλιστα αξιοσημείωτο ότι η ουσία μείωσε τις βλάβες που προκαλεί η νευροεκφυλιστική νόσος στον εγκέφαλο των ζώων. Οι έρευνες συνεχίζονται και οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ίσως σύντομα το φάρμακο θα μπορέσει να δώσει μια νέα προοπτική στους ασθενείς με Αλτσχάιμερ, για τους οποίους δεν υπάρχουν σήμερα αποτελεσματικές θεραπείες.

Σε κάθε περίπτωση αυτή η ουσία, που ξεκίνησε από τη μέση του πουθενά για να αποτελέσει αντικείμενο διαφορετικών ερευνητικών ομάδων ανά τον κόσμο, είναι πολλά υποσχόμενη. Βέβαια δεν είναι λίγοι οι ειδικοί που προειδοποιούν πως, εξαιτίας του ότι στοχεύει την πρωτεΐνη mΤΟR, η οποία αποτελεί το «κλειδί» πολλών και διαφορετικών κυτταρικών λειτουργιών, πρέπει να είμαστε άκρως προσεκτικοί με τη χρήση της. Η δράση της ραπαμυκίνης μοιάζει με εκείνη ενός κοφτερού μαχαιριού: είναι ισχυρή και μπορεί να κόψει το «κακό» στη ρίζα του, αν όμως δεν γίνει σωστή χρήση της μπορεί να τραυματίσει ή και να σκοτώσει. Ελπίζουμε όλοι ότι με την κατάλληλη ερευνητική δουλειά η ραπαμυκίνη θα δημιουργήσει μελλοντικά ένα τοπίο στην ιατρική έρευνα ελκυστικό όσο το «εξωτικό» Νησί του Πάσχα και όχι ένα σκοτεινό τοπίο σαν κάποιος να κρατά κοφτερό μαχαίρι στα τυφλά…

Κυριάρχησαν λόγω ηφαιστείων οι δεινόσαυροι

dinosaursΟι δεινόσαυροι εξαφανίστηκαν πριν από περίπου 65 εκατ. χρόνια μετά από μια πρόσκρουση ενός μεγάλου αντικειμένου (αστεροειδή ή κομήτη) στη Γη, όπως δείχνουν όλες οι ενδείξεις. Όμως πώς «ήρθαν στην εξουσία» πριν από 200 εκατ. χρόνια; Σύμφωνα με μια νέα αμερικανική επιστημονική έρευνα, πέτυχαν να κυριαρχήσουν στον πλανήτη μας και να παραμείνουν το κυρίαρχο είδος επί σχεδόν 160 εκατομμύρια χρόνια χάρη σε διαδοχικές τεράστιες εκρήξεις ηφαιστείων.

Εντυπωσιακά στοιχεία

Η νέα μελέτη έγινε υπό την παλαιοντολόγο και καθηγήτρια γεωλογικών επιστημών Τζέσικα Γουαϊτσάιντ του πανεπιστημίου Μπράουν, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό PNAS της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ.

Τρομερές ηφαιστειακές εκρήξεις οδήγησαν σε μεταβολή του κλίματος, προκαλώντας την μαζική εξαφάνιση όλων των βασικών ανταγωνιστών των δεινοσαύρων, αφήνοντας ανοικτό πλέον το πεδίο για να κυριαρχήσουν οι τελευταίοι, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Οι ερευνητές ανέλυσαν διάφορα στοιχεία, όπως ίχνη φυτών και ξύλου που βρέθηκαν ενσωματωμένα σε πετρώματα που προέρχονταν από λάβα, η οποία χρονολογείται από την μαζική καταστροφή των ειδών στο τέλος της εποχής του Τριαδικού, όταν εξαφανίστηκαν τα μισά (50%) τετράποδα της ξηράς, τα μισά φυτά και το ένα πέμπτο (20%) των ειδών της θάλασσας.

Οι ερευνητές, συγκρίνοντας τις αυξομειώσεις δύο διαφορετικών ισοτόπων (μορφών) του άνθρακα, που συνέβησαν στη διάρκεια των ηφαιστειακών εκρήξεων του μακρινού παρελθόντος, διαπίστωσαν ότι είχε διαταραχθεί σημαντικά ο λεγόμενος «κύκλος του άνθρακα» στη Γη εκείνη την εποχή και είχαν αυξηθεί στα ύψη το διοξείδιο του άνθρακα και τα σωματίδια του αέρα. Αυτό θα είχε ως συνέπεια ένα «σούπερ φαινόμενο του θερμοκηπίου» και μια μεγάλη άνοδο της θερμοκρασίας, που τελικά θα οδήγησε στον αφανισμό μεγάλου μέρους των χλωρίδας και της πανίδας του πλανήτη μας, ανοίγοντας τον δρόμο στους δεινόσαυρους

Οι επιστήμονες δεν είναι ακόμα σίγουροι ποιος ακριβώς ήταν ο μηχανισμός (αν ήταν ένας μόνο) που σκότωσε τα είδη. Ούτε μπορούν να πουν με βεβαιότητα πώς και γιατί οι δεινόσαυροι επιβίωσαν -χωρίς να αποκλείουν ότι επρόκειτο απλώς για «τυφλή τύχη» και τίποτε περισσότερο. Οι βασικοί ανταγωνιστές των δεινοσαύρων που εξαφανίστηκαν, έμοιαζαν με κροκόδειλους (crurotarsans) και εκτιμάται ότι έδιναν τρομερές και φονικές μάχες με τους δεινόσαυρους στη διάρκεια της Τριαδικής περιόδου.

Οι ερευνητές επισήμαναν ότι οι ηφαιστειακές εκρήξεις πριν 200 εκατ. χρόνια (σε μια εποχή που η Β. Αμερική απομακρυνόταν από την Αφρική και δημιουργούνταν ο Ατλαντικός ανάμεσά τους, διασπώντας έτσι πλέον την μέχρι τότε ενιαία υπερήπειρο Παγγαία) οδήγησαν στη διάχυση τεραστίων ποσοτήτων λάβας πάνω στην επιφάνεια του πλανήτη μας, σε μια έκταση που καλύπτει περίπου 9 έως 11 τετραγωνικά χιλιόμετρα και είναι περίπου το ένα τρίτο του μεγέθους της Σελήνης. «Μιλάμε για ένα σοβαρό τμήμα της Γης, που καλύφθηκε από λάβα«, επεσήμανε η δρ Γουαϊτσάιντ.

Πρόσφατα, μια ομάδα ειδικών επιστημόνων κατέληξε με συναίνεση στο συμπέρασμα ότι ένας διαστημικός βράχος μήκους 10 – 15 χιλιομέτρων έπεσε πάνω στη Γη, στη χερσόνησο Γιουκατάν, πριν από 65 εκατ. χρόνια περίπου, προκαλώντας τον αφανισμό των δεινοσαύρων, ανοίγοντας έτσι, με τη σειρά του, το δρόμο στα θηλαστικά πλέον -και τελικά στον άνθρωπο.

Από  news.ert.gr Πηγές: ΑΠΕ-ΜΠΕ

Αλλαγή φύλου με ένα γονίδιο!

Ως τώρα νομίζαμε ότι η υπόθεση του φύλου «κλείδωνε» κατά τη γονιμοποίηση αφού εξαρτάται από το κληρονομούμενο χρωμόσωμα Χ ή Υ. Και όμως! Για τη διατήρηση των γυναικείων χαρακτηριστικών απαιτείται πολλή δουλειά και από άλλα γονίδια που, αν σιγήσουν, μια γυναίκα μπορεί να γίνει… άνδρας
Πριν από περίπου 15 χρόνια διημείφθη μια συζήτηση μεταξύ δύο φίλων, ενός βιολόγου και ενός δικηγόρου. Την αφορμή έδωσε η είδηση ότι ένας θερμόαιμος Κρητικός αρνιόταν πεισματικά να παραλάβει τη γυναίκα του από το μαιευτήριο, όπου είχε γεννήσει το 8ο κατά σειρά παιδί τους, επειδή αυτό δεν ήταν αγόρι όπως τα προηγούμενα επτά, αλλά κορίτσι! Ο βιολόγος αφού διάβασε την είδηση στην εφημερίδα, σχολίασε: «Προφανώς ο δυστυχής δεν γνωρίζει ότι ο πατέρας καθορίζει το φύλο του παιδιού». «Τι εννοείς» ρώτησε ο δικηγόρος φίλος του, ο οποίος επίσης δεν γνώριζε τις λεπτομέρειες του φυλοκαθορισμού στον άνθρωπο. Έτσι, όλη η ομήγυρη πληροφορήθηκε ότι «το θέμα του φυλοκαθορισμού στον άνθρωπο έχει ξεκαθαριστεί εδώ και πολλά χρόνια. Άνδρες και γυναίκες φέρουν τα ίδια χρωμοσώματα εκτός από τα γενετικά: οι γυναίκες διαθέτουν δύο Χ και οι άνδρες ένα Χ και ένα Υ.Αυτό σημαίνει ότι όλα τα ωάρια περιέχουν ένα Χ χρωμόσωμα, ενώ τα σπερματοζωάρια περιέχουν ή το Χ ή το Υ. Δηλαδή οι γυναίκες συμβάλλουν στην επόμενη γενιά με το ίδιο πάντοτε χρωμόσωμα,ενώ οι άνδρες έχουν δύο πιθανότητες: το σπερματοζωάριο που γονιμοποιεί το ωάριο να κουβαλά ή το Υ χρωμόσωμα ή το Χ. Στην πρώτη περίπτωση, η ένωση του πατρικού Υ με το Χ της μητέρας θα δώσει αρσενικό απόγονο, ενώ στη δεύτερη, τα δύο Χ θα σημάνουν κορίτσι».
Ικανοποιημένος με την εξήγησή του, ο βιολόγος ανέμενε τουλάχιστον μια ένδειξη ότι το μήνυμά του είχε γίνει κατανοητό από την άλλη πλευρά. Έτσι, έμεινε εμβρόντητος όταν έλαβε την εξής απάντηση: «Και είναι σίγουρο τώρα αυτό; Ποιος μας βεβαιώνει ότι σε μερικά χρόνια δεν θα έλθετε πάλι εσείς οι επιστήμονες να μας πείτε κάτι διαφορετικό;»

Το επίμαχο γονίδιο

Στις αρχές του περασμένου Δεκεμβρίου, Γερμανοί ερευνητές του Ευρωπαϊκού Εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας (Εuropean Μolecular Βiology Laboratory, ΕΜΒL) ανακοίνωσαν μια εντελώς απροσδόκητη ανακάλυψή τους η οποία δυναμιτίζει τα δεδομένα του φυλοκαθορισμού των θηλαστικών. Εργαζόμενοι με ποντίκια, οι Γερμανοί επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η απενεργοποίηση ενός και μόνο γονιδίου ήταν αρκετή προκειμένου τα κύτταρα των ωοθηκών ενήλικων πειραματόζωων να μετατραπούν σε κύτταρα όρχεων! Με άλλα λόγια, ένα θηλυκό ποντικάκι (που προφανώς έφερε δύο Χ χρωμοσώματα) έγινε αρσενικό μόνο και μόνο επειδή έπαψε να λειτουργεί ένα γονίδιο!

Τα αποτελέσματα του πειραματισμού των Γερμανών επιστημόνων, τα οποία δημοσιεύονται στο τεύχος της 11ης Δεκεμβρίου 2009 της επιθεώρησης «Cell», θα οδηγήσουν σε αναθεώρηση των εγχειριδίων Βιολογίας καθώς ανατρέπουν μια σειρά απόψεις για τη δημιουργία του φύλου στα θηλαστικά. Πράγματι, το φύλο των ανθρώπων, όπως και της πλειονότητας των θηλαστικών, καθορίζεται από ένα ζεύγος φυλετικών χρωμοσωμάτων: τα θηλυκά άτομα διαθέτουν δύο Χ χρωμοσώματα και τα αρσενικά ένα Χ και ένα Υ. Φαίνεται όμως ότι η ύπαρξη δύο Χ χρωμοσωμάτων είναι αναγκαία αλλά όχι και ικανή συνθήκη για την ανάπτυξη και τη διατήρηση της θηλυκότητας.

Τι πιστεύαμε

Αλλά ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Το πεδίο του φυλοκαθορισμού στα θηλαστικά χρωστά πολλά στην ερευνητική δραστηριότητα του Robin Lovell-Βadge, ο οποίος σήμερα εργάζεται στο Εθνικό Ινστιτούτο για την Ιατρική Ερευνα (Νational Ιnstitute for Μedical Research, ΝΙΜR) στο Λονδίνο. Το 1991, ο Lovell-Βadge και οι συνεργάτες του εντόπισαν στο Υ χρωμόσωμα το γονίδιο Sry.Το προϊόν του γονιδίου αυτού δρα σαν ένας γενικός μοριακός διακόπτης, «ανοίγοντας» γονίδια τα οποία είναι απαραίτητα για τον σχηματισμό των αρσενικών χαρακτηριστικών στα ανθρώπινα έμβρυα. Πολύ νωρίς, κατά την ανθρώπινη εμβρυϊκή ανάπτυξη, μια πολύτιμη ομάδα κυττάρων ξεχωρίζει. Πρόκειται για τα κύτταρα που θα διαιωνίσουν το είδος, τα κύτταρα από τα οποία θα προκύψουν κατά την ενήλικη ζωή τα ωάρια ή τα σπερματοζωάρια. Αυτή η παρακαταθήκη κυττάρων «περιμένει εντολές» σχετικά με την πορεία διαφοροποίησης της, αναμένει δηλαδή να λάβει τα μοριακά μηνύματα τα οποία θα την οδηγήσουν στη δημιουργία ωοθηκών ή όρχεων. Όταν ένα ανθρώπινο έμβρυο φέρει το Υ χρωμόσωμα, οι εντολές που εκπηγάζουν από τη δράση του γονιδίου Sry έχουν ως αποτέλεσμα το έμβρυο να αναπτύσσει ανδρικά χαρακτηριστικά. Με άλλα λόγια, η συνταγή για τη δημιουργία ανδρών απαιτεί και προϋποθέτει δράση του Sry.

Τα ευρήματα του Lovell-Βadge είχαν οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι η προεπιλεγμένη κατάσταση για ένα έμβρυο ήταν η θηλυκή. Πίστευαν δηλαδή οι ερευνητές, ότι ένα έμβρυο ήταν προεπιλεγμένο να γίνει θηλυκό (να δημιουργήσει ωοθήκες κτλ.), εκτός αν άρχιζε να εκφράζει το γονίδιο Sry, οπότε και έπαιρνε τον ανδρικό δρόμο.

Τι έδειξε τοFoxl2

Το φύλο του παιδιού καθορίζεται από τον πατέρα. Όπως φαίνεται στο μέσον της αριστερής στήλης, όλα τα ωάρια φέρουν το Χ χρωμόσωμα. Τα σπερματοζωάρια όμως (μέσον δεξιάς στήλης) φέρουν είτε το Χ είτε το Υ χρωμόσωμα. Στην πρώτη περίπτωση η ένωση των δύο Χ θα δώσει θηλυκό έμβρυο, ενώ στη δεύτερη ο συνδυασμός Χ και Υ θα δώσει αρσενικό

Αλλά τα πράγματα φαίνεται ότι δεν είναι και τόσο απλά. Η μελέτη της ανθρώπινης εμβρυϊκής ανάπτυξης είχε καταδείξει ότι ένα γονίδιο φαινόταν να σχετίζεται με την ανάπτυξη των θηλυκών χαρακτηριστικών στα θηλαστικά, αλλά κανείς δεν γνώριζε ποια ήταν η ακριβής δράση του. Το γονίδιο ονομάζεται Foxl2 και εδράζει στο χρωμόσωμα 3, το φέρουν δηλαδή και τα δύο φύλα. Ένας κλασικός τρόπος να διερευνηθεί η δράση ενός γονιδίου είναι η απενεργοποίηση του. Με άλλα λόγια, όταν οι ερευνητές δεν γνωρίζουν τι κάνει ένα γονίδιο, βρίσκουν έξυπνους τρόπους να σταματήσουν τη δράση του. Εξετάζοντας τα αποτελέσματα αυτής της ενέργειας εξάγουν χρήσιμα συμπεράσματα. Αυτή τη δοκιμασμένη στρατηγική εφάρμοσαν και οι Γερμανοί ερευνητές, υπό τη διεύθυνση του Dr. Μathias Τreier, προκειμένου να διαλευκάνουν τη δράση του Foxl2: απενεργοποίησαν το γονίδιο και εξέτασαν τα αποτελέσματα που είχε η ενέργειά τους.
Οι ερευνητές ανέμεναν ότι πιθανότατα η απενεργοποίηση του γονιδίου θα είχε συνέπειες στη γονιμότητα των πειραματόζωων, θα μπορούσε επί παραδείγματι να παρεμποδίζει την ωρίμανση των ωαρίων. Προς μεγάλη τους έκπληξη όμως, διαπίστωσαν ότι οι συνέπειες του πειραματισμού τους ήταν πολύ δριμύτερες: ούτε λίγο ούτε πολύ τα θηλυκά ποντικάκια έγιναν αρσενικά! Ειδικότερα, τα κύτταρα των ωοθηκών τους που υπό κανονικές συνθήκες υποστηρίζουν την ανάπτυξη των ωαρίων, μετατράπηκαν σε κύτταρα που υποστηρίζουν την ανάπτυξη σπερματοζωαρίων στους όρχεις και τα ορμονοπαραγωγά κύτταρα άρχισαν την παραγωγή τεστοστερόνης, της ανδρικής δηλαδή ορμόνης!

Τι συμπέραναν λοιπόν οι Γερμανοί επιστήμονες για τη δράση του Foxl2; Ότι η δουλειά του είναι να διατηρεί τη θηλυκότητα των θηλυκών ατόμων των ενήλικων θηλαστικών. Με άλλα λόγια, συμπέραναν ότι η ύπαρξη δύο Χ χρωμοσωμάτων είναι αναγκαία αλλά όχι και ικανή συνθήκη για τη δημιουργία γόνιμων θηλυκών ατόμων στα θηλαστικά και ότι απαιτείται συνεχής επαγρύπνηση εκ μέρους του οργανισμού για τη διατήρηση του φύλου.

Το τέλος της «προεπιλογής»

Μέσω ποιου μηχανισμού όμως διατηρεί το Foxl2 γονίδιο τα θηλυκά θηλαστικά στον «σωστό δρόμο»; Προκειμένου να δώσουν απάντηση σε αυτό το ερώτημα, οι Γερμανοί ερευνητές ζήτησαν τη συνεργασία του Robin Lovell-Βadge ο οποίος έχει μελετήσει πολλά από τα γονίδια που λαμβάνουν οδηγίες από το Sry και ενεργοποιούνται για τη δημιουργία των όρχεων. Ένα από τα καλά μελετημένα γονίδια είναι το Sox9 το οποίο είναι απαραίτητο για να δημιουργηθούν οι όρχεις στα ανθρώπινα έμβρυα. Φαίνεται όμως ότι η δράση του Sox9 δεν σταματά στην εμβρυογένεση, αλλά συνεχίζεται και κατά τη διάρκεια της ενήλικης ζωής. Βλέπετε, από τη συνεργασία των δύο ερευνητικών ομάδων προέκυψε ότι η δράση του Foxl2 συνίσταται στην αναστολή της δράσης του Sox9,το οποίο εδράζει στο χρωμόσωμα 17 και ως εκ τούτου το φέρουν άνδρες και γυναίκες.

Η εικόνα που προέκυψε από τα παραπάνω ευρήματα έχει λοιπόν ως εξής:  Η θηλυκότητα των θηλαστικών μακράν του να είναι μια προεπιλεγμένη παθητική κατάσταση, απαιτεί συνεχή προσπάθεια εκ μέρους του οργανισμού προκειμένου να διατηρηθεί στην ενήλικη ζωή. Απαιτείται δηλαδή η συνεχής καταστολή (από το Foxl2) των «ανδροποιών» γονιδίων (όπως του Sox9) προκειμένου να διατηρηθεί η θηλυκότητα. Με άλλα λόγια, ακόμη και αν ο πόλεμος των δύο φύλων δεν υφίσταται κοινωνικά, φαίνεται ότι είναι δριμύτατος και μαίνεται μέσα στον καθέναν από εμάς!

Το κλασικό ερώτημα των φοιτητών Βιολογίας σε τέτοιου είδους πειραματισμούς είναι κατά πόσον μπορούμε να εξάγουμε συμπεράσματα για τον άνθρωπο από παρατηρήσεις που έχουν γίνει σε πειραματόζωα. Στην προκειμένη περίπτωση η απάντηση είναι κάτι παραπάνω από καταφατική: όχι μόνο επειδή οι άνθρωποι και τα ποντίκια έχουν πολλά κοινά σε ότι αφορά τον καθορισμό του φύλου αλλά και επειδή όλα τα σπονδυλόζωα διαθέτουν τα γονίδια Foxl2 και Sox9. Αυτό σημαίνει ότι ο νεο-ανακαλυφθείς μηχανισμός για τη διατήρηση της θηλυκότητας είναι μια πολύ παλιά εξελικτική εφεύρεση και ότι προϋπήρχε της εμφάνισης του Υ χρωμοσώματος των θηλαστικών. (Αξίζει εδώ να προστεθεί ότι, σύμφωνα με έρευνες που είδαν τον φως της δημοσιότητας μόλις την περασμένη Πέμπτη, το Υ χρωμόσωμα καθόλου δεν βαίνει προς εξαφάνιση και μαρασμό όπως θεωρούνταν τα τελευταία 50 χρόνια, αλλά αντίθετα αποτελεί το πιο ενεργό κομμάτι του γονιδιώματος).

Νέοι δρόμοι για την ιατρική

Συνολικά τα παραπάνω ευρήματα ανοίγουν νέους δρόμους για την αναπαραγωγική ιατρική ή οποία θα μπορούσε να βρει απαντήσεις σε πολλά προβλήματα: Π.χ., θα μπορούσαν να επανεξετασθούν υπό το νέο πρίσμα ασθένειες κατά τις οποίες παιδιά με ΧΥ χρωμόσωμα αναπτύσσονται ως θηλυκά άτομα ή το αντίστροφο. Θα μπορούσαν επίσης να αναζητηθούν οι λόγοι για τους οποίους πολλές γυναίκες εμφανίζουν πρόωρη εμμηνόπαυση, ή ακόμη οι λόγοι για τους οποίους κάποιες γυναίκες μετά την κανονική εμμηνόπαυση εμφανίζουν ανδρικά χαρακτηριστικά, όπως η αυξημένη τριχοφυΐα. Το βέβαιον είναι πάντως ότι θα απαιτηθεί πολύ μελέτη για την πλήρη διαλεύκανση των μοριακών μηχανισμών που διέπουν τον φυλοκαθορισμό των θηλαστικών. Α, ναι, και κάτι ακόμη: για άλλη μία φορά αποδεικνύεται ότι στη βιολογία δεν υπάρχουν βεβαιότητες και νόμοι και ότι το «ανοιχτό μυαλό» είναι το καλύτερο προσόν του επιστήμονα…

ΠΩΣ ΤΟ ΚΑΝΟΥΝ ΤΑ ΖΩΑ!

Η συνταγή για τη δημιουργία αρσενικών ή θηλυκών απογόνων δεν είναι κοινή για όλο το ζωικό βασίλειο. Έτσι,

♦  Οι κατσαρίδες, οι ακρίδες, τα τζιτζίκια και μερικά ακόμη είδη εντόμων ρυθμίζουν το φύλο των απογόνων τους με το σύστημα ΧΧ/Χ. Τα θηλυκά άτομα έχουν δύο Χ και τα αρσενικά ένα Χ χρωμόσωμα. Με άλλα λόγια, η «διπλή δόση» Χ χρωμοσώματος οδηγεί στη δημιουργία θηλυκών και η απλή δόση στη δημιουργία αρσενικών ατόμων.

♦ Το σύστημα ΧΧ/Χ αξιοποιεί και ο γεωσκώληκας Caenorhabditis elegans, ένα κλασικό πειραματόζωο για γενετικές μελέτες. Μόνο που στην προκειμένη περίπτωση τα άτομα που φέρουν δύο Χ χρωμοσώματα είναι ερμαφρόδιτα και τα άτομα που φέρουν ένα Χ χρωμόσωμα είναι αρσενικά.

♦ Τα πουλιά αξιοποιούν το σύστημα ΖW/ΖΖ για τον καθορισμό του φύλου των απογόνων τους, το οποίο λειτουργεί αντίστροφα σε σχέση με το ΧΥ. Ετσι, τα θηλυκά άτομα έχουν δύο διαφορετικά χρωμοσώματα ΖW και τα αρσενικά δύο ίδια ΖΖ.

♦ Τα κοινωνικά έντομα (μέλισσες, σφήκες, μυρμήγκια, αλλά και ορισμένα κολεόπτερα) αξιοποιούν ένα σύστημα το οποίο ονομάζεται απλο-διπλοειδικό στο οποίο το φύλο καθορίζεται από το αν οι απόγονοι διαθέτουν ή όχι ένα πλήρες σετ χρωμοσωμάτων. Ετσι, τα αβγά τα οποία δεν γονιμοποιούνται (και άρα περιέχουν τον μισό αριθμό χρωμοσωμάτων) ωριμάζουν σε αρσενικά άτομα, ενώ τα γονιμοποιημένα αβγά (πλήρες σετ χρωμοσωμάτων) δίνουν θηλυκά (και σε ορισμένες περιπτώσεις στείρα αρσενικά άτομα).

♦ Το απλο-διπλοειδικό σύστημα δημιουργεί αξιοπρόσεκτα φαινόμενα, όπως, παραδείγματος χάριν, το γεγονός ότι οι κηφήνες δεν διαθέτουν πατέρα ούτε μπορούν να αποκτήσουν γιους. Διαθέτουν όμως έναν παππού και μπορούν να αποκτήσουν εγγονούς!

♦ Ο καθορισμός του φύλου δεν βασίζεται πάντοτε στη γενετική, αλλά και στο περιβάλλον. Ετσι, στις χελώνες και σε ορισμένα ερπετά το φύλο των απογόνων εξαρτάται από τη θερμοκρασία επώασης των αβγών. Ορισμένα ψάρια καθώς και ορισμένα σαλιγκάρια αλλάζουν φύλο κατά τη διάρκεια της ζωής τους: αρχίζουν ως αρσενικά και με το πέρασμα του χρόνου μετατρέπονται σε θηλυκά. Το φύλο ορισμένων αρθροπόδων εξαρτάται από τη μόλυνση με βακτήρια του είδους Wolbachia: όλα τα άτομα φέρουν δύο Ζ χρωμοσώματα και το φύλο καθορίζεται από το αν πέσουν θύματα του Wolbachia ή όχι.

♦ Το πλέον πληθωρικό σύστημα καθορισμού του φύλου διαθέτει ο πλατύποδας: τα αρσενικά άτομα διαθέτουν δέκα φυλετικά χρωμοσώματα 5Χ και 5Υ, ενώ τα θηλυκά 10Χ χρωμοσώματα.

Από     www.tovima.gr