Δαρβίνος τέλος: Νέα θεωρία εξηγεί πώς γίνεται η εξέλιξη

Σύμφωνα με τις επικρατείς θεωρίες, η εξέλιξη των οργανισμών είναι μια αργή, σχεδόν ουδέτερη διαδικασία, όπου οι αλλαγές στο  DNA συσσωρεύονται χωρίς ιδιαίτερο αντίκτυπο. 

Όμως η πραγματικότητα είναι πολύ πιο δυναμική, σύμφωνα με νέα επιστημονική εργασία που δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Ecology & Evolution και αναφέρει πως οι θετικές μεταλλάξεις δεν είναι τόσο σπάνιες όσο πιστεύαμε. Το πρόβλημα είναι ότι ο κόσμος στον οποίο εμφανίζονται αλλάζει τόσο συχνά, ώστε ελάχιστες προλαβαίνουν να επικρατήσουν. Έτσι, η μακροπρόθεσμη εικόνα μοιάζει ουδέτερη, ενώ στην ουσία κάτω από την επιφάνεια συντελείται μια κοσμογονία αλλαγών.

Γιατί οι μεταλλάξεις δεν σταθεροποιούνται

Όπως διαβάζουμε στο The Brighter Side of News, η έρευνα βασίστηκε στην ανάλυση χιλιάδων γενετικών παραλλαγών σε μικροοργανισμούς, όπου οι επιστήμονες μπόρεσαν να καταγράψουν πώς κάθε μικρή αλλαγή σε ένα γονίδιο επηρεάζει την ανάπτυξη και την επιβίωσή τους. Το εντυπωσιακό συμπέρασμα ήταν ότι ένα μικρό αλλά αξιοσημείωτο ποσοστό μεταλλάξεων βελτίωνε την προσαρμοστικότητα των κυττάρων. Αν οι οργανισμοί ζούσαν σε ένα περιβάλλον που δεν άλλαζε ποτέ, αυτές οι ωφέλιμες μεταλλάξεις θα έπρεπε με τον καιρό να κυριαρχούν. Ωστόσο, στη φύση κάτι τέτοιο σπάνια συμβαίνει.

Ο λόγος είναι απλός: οι συνθήκες δεν μένουν ποτέ σταθερές. Θερμοκρασία, τροφή, ανταγωνιστές, ακόμη και μικρές χημικές μεταβολές στο περιβάλλον μπορούν να αλλάξουν τους κανόνες του παιχνιδιού. Έτσι, μια μετάλλαξη που δίνει πλεονέκτημα σήμερα μπορεί αύριο να γίνει επιβλαβής. Οι ερευνητές απέδειξαν αυτή τη θεωρία μέσα από ένα μεγάλο πείραμα με πληθυσμούς από ζυμομύκητες. Όταν οι οργανισμοί αναπτύχθηκαν επί εκατοντάδες γενιές στο ίδιο ακριβώς περιβάλλον, οι ωφέλιμες μεταλλάξεις συσσωρεύτηκαν γρήγορα. Όταν όμως οι συνθήκες άλλαζαν κυκλικά, πολλές από τις ίδιες μεταλλάξεις εμφανίζονταν μεν, αλλά σπάνια προλάβαιναν να εξαπλωθούν. Η επόμενη αλλαγή του περιβάλλοντος ανέτρεπε τα δεδομένα πριν σταθεροποιηθούν.

Η εξέλιξη μοιάζει με ρολόι

Αυτό το εύρημα εξηγεί γιατί σε πολλές περιπτώσεις η εξέλιξη μοιάζει να κινείται με «ρολόι», παρότι η φυσική επιλογή δρα συνεχώς. Οι οργανισμοί δεν προλαβαίνουν να φτάσουν σε μια ιδανική προσαρμογή, επειδή η ίδια η πραγματικότητα μεταβάλλεται γρηγορότερα από τις γενετικές τους δυνατότητες. Είναι μια διαδικασία διαρκούς καταδίωξης: το περιβάλλον αλλάζει και οι πληθυσμοί προσπαθούν να το ακολουθήσουν, αλλά σπάνια το φτάνουν.

Οι επιστήμονες αναφέρουν αυτό το φαινόμενο ως «adaptive tracking». Μια μετάλλαξη μπορεί να ενισχύσει την επιβίωση υπό έναν συγκεκριμένο παράγοντα, αλλά να γίνεται βάρος υπό κάποιον άλλο. Τελικά, οι μεταλλάξεις που τείνουν να επιβιώνουν μακροπρόθεσμα δεν είναι οι πιο ωφέλιμες, αλλά εκείνες που δεν γίνονται ποτέ πραγματικά επικίνδυνες. Αυτό παράγει ένα μοτίβο που μοιάζει ουδέτερο, όχι όμως επειδή λείπει η επιλογή, αλλά επειδή η επιλογή δεν προλαβαίνει να δράσει ολοκληρωτικά.

Με τη βοήθεια προσομοιώσεων, η ομάδα έδειξε ότι αυτός ο μηχανισμός μπορεί να εξηγήσει γιατί πολλά λειτουργικά γονίδια εξελίσσονται με ρυθμό παρόμοιο με τμήματα DNA που δεν έχουν καμία χρησιμότητα. Παρά την έντονη βραχυπρόθεσμη πίεση της επιλογής, το τελικό αποτύπωμα θυμίζει μια διαδικασία χωρίς ιδιαίτερη κατεύθυνση. Το μοντέλο αυτό φωτίζει επίσης την ανθρώπινη εξέλιξη: πολλές ιδιότητες που κληρονομούμε ίσως αντανακλούν παλιά περιβάλλοντα που δεν υπάρχουν πια και μπορεί να μη μας εξυπηρετούν στον σημερινό τρόπο ζωής.

Το επόμενο βήμα των ερευνητών είναι να εξετάσουν αν η ίδια λογική ισχύει και σε πιο πολύπλοκους οργανισμούς, όπου η γενετική ανάλυση είναι πιο δύσκολη. Αν επιβεβαιωθεί, η θεωρία «adaptive tracking» μπορεί να αλλάξει τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε την ιστορία της ζωής, αλλά και να βοηθήσει στην πρόβλεψη της μελλοντικής πορείας ειδών που απειλούνται από την κλιματική αλλαγή. Η νέα αυτή προσέγγιση θυμίζει ότι η εξέλιξη δεν είναι μια στατική διαδρομή, αλλά μια αέναη προσπάθεια των οργανισμών να συμβαδίσουν με έναν κόσμο που δεν σταματά ποτέ να μεταμορφώνεται.