Πότε, πως και γιατί δημιουργήθηκε ο σκελετός
Πριν 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια η Γη ήταν ένας νέος πλανήτης. Ο φλοιός της, αν και γεμάτος ηφαίστεια με ποταμούς λάβας να ξεχύνονται παντού, είχε κρυώσει αρκετά ώστε να είναι δυνατή η ύπαρξη νερού και ο σχηματισμός κάποιων αρχέγονων ωκεανών στην επιφάνεια του. Η ζωή όμως ήταν ακόμη αδύνατη στην Γη.
Οι ωκεανοί ήταν γεμάτοι σίδηρο και πράσινοι, ο ουρανός είχε χρώμα πορτοκαλί και η ατμόσφαιρα ήταν γεμάτη αμμωνία, μεθάνιο και μονοξείδιο του άνθρακα. Παράλληλα από την δράση των ηφαιστείων δημιουργήθηκαν μέσα στους τεράστιους ωκεανούς νησιά τα οποία, προοδευτικά ενώθηκαν και σχημάτισαν τις ηπείρους και αυτές άρχισαν τα μετακινούνται πάνω στην επιφάνεια της γης συγκρουόμενες μεταξύ τους και δημιουργώντας ισχυρότατους τεκτονικούς σεισμούς.
Ένα δισεκατομμύριο χρόνια αργότερα, οι πέτρες απέκτησαν ζωή και εμφανίσθηκαν σε κάποιες περιοχές, πιθανόν σε μία αρχέγονη ρηχή λίμνη, οι στρωματόλιθοι. Δηλαδή ασβεστολιθικά πετρώματα επάνω στα οποία άρχισαν να εμφανίζονται και να πολλαπλασιάζονται τα πρώτα κύτταρα (protocells), οι πρώτοι μικροοργανισμοί, τα κυανοβακτηρίδια. Αυτά δημιουργήθηκαν, σύμφωνα με την άποψη πολλών με την επίδραση των κατάλληλων συνθηκών θερμοκρασίας και πιέσεων, ηλεκτρικών εκκενώσεων, ακτινοβολιών από τον ήλιο, τοπικών συνθηκών εναλλαγής περιόδων υγρασίας και ξηρασίας (οι οποίες βοηθούν την δημιουργία αμινοξέων) αλλά και άλλων πολλών τυχαίων φυσικών συμβάντων, τα οποία δεν γνωρίζουμε ακόμη. Ετσι δημιουργήθηκε το πρώτο αμινοξύ. Σύμφωνα με την θεωρία του RNA, αυτό το αρχικό αμινοξύ εξελίχθηκε προοδευτικά στο αρχικό RNA (ριβονουκλεϊνικό οξύ) το οποίο είχε την μοναδική δυνατότητα να μεταβάλλεται ανάλογα με τις περιβαλλοντολογικές συνθήκες, να πολλαπλασιάζεται και να εξελίσσεται δομικά. Με αυτόν τον τρόπο, μετά από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια και άφθονες ατυχείς ενδιάμεσες προσπάθειες, δημιουργήθηκε τελικά το αρχείο το οποίο περιέχει το γενετικό μας υλικό, δηλαδή το DNA (δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ). Αυτό είναι τo βιβλίο της ζωής (Book of Life) όπως χαρακτηριστικά αποκαλείται. Παράλληλα με την δημιουργία των δύο αυτών νουκλεϊνικών οξέων δημιουργήθηκαν και κάποιες ειδικές πρωτεΐνες, τα σάκχαρα, τα λιποειδή, τα ένζυμα και με αυτό τον τρόπο δομήθηκε τελικά το πρώτο ζωντανό κύτταρο (αβιογένεση). Το κύτταρο αυτό ονομάσθηκε χαϊδευτικά από τους ειδικούς LUCA, από τα αρχικά των λέξεων Last Universal Common Ancestor και αποτελεί τον πρώτο και μοναδικό κοινό μας πρόγονο. Με αυτόν τον αρχικό μας πρόγονο, εμείς οι άνθρωποι έχουμε 355 κοινά γονίδια (Forterre P., et al. DOI:10.1051/medsci/20052110860). To αρχικό αυτό κύτταρο άρχισε να πολλαπλασιάζεται με εξαιρετική ταχύτητα, ίσως επειδή το DNA του δεν είχε πολλά γονίδια όπως τα σύγχρονα κύτταρα, άρα και μικρό μήκος, να υφίσταται άφθονες μεταλλάξεις και να καταλαμβάνει προοδευτικά χώρο στον γύρω του κόσμο (Nature 2023, https://doi.org/10.1038/s41586-023-06288-x).
Με την άποψη αυτή, τουλάχιστον για την πολύ αρχική φάση, δεν συμφωνούν όλοι οι ερευνητές. Άλλοι πιστεύουν ότι η ζωή ξεκίνησε από τα υποθαλάσσια ηφαίστεια των ωκεανών της Γης, στις αποκαλούμενες «καμινάδες», δηλαδή υδροθερμικά συστήματα τα οποία εκτοξεύουν διαφόρων ειδών υλικά και χημικά συστατικά φιλικά στην παρουσία της ζωής. Αυτή είναι η χημική αβιογένεση και δεν χρησιμοποιήθηκε οξυγόνο ή όζον. Άλλοι ερευνητές είναι σίγουροι ότι η ζωή δεν δημιουργήθηκε αρχικά στην Γη αλλά σε έναν άλλο πλανήτη και μεταφέρθηκε σε εμάς έτοιμη από μετεωρίτες οι οποίοι έφθασαν από το διάστημα. Πάντως φαίνεται ότι τα πρώτα κύτταρα δεν σχηματίσθηκαν με τις διαδικασίες της φωτοσύνθεσης αλλά από ανόργανα χημικά υλικά άρα χρησιμοποιήθηκε η διαδικασία της χημειοσύνθεσης. Στην Αυστραλία π.χ. έχουν βρεθεί στρωματόλιθοι ηλικίας 3,5 δισεκατομμυρίων ετών.
Χρειάστηκαν να περάσουν ακόμη ένα δισεκατομμύριο χρόνια, για να συμβεί ένα άλλο εντυπωσιακό γεγονός, το οποίο έκανε τον πλανήτη μας σπάνιο μέσα στο Σύμπαν, το Μεγάλο Γεγονός της Οξυγονοποίησης της ατμόσφαιρας μας (The Great Oxygenation Event). Κάποιοι από τους απογόνους του LUCA, τα κυανοβακτηρίδια, χρησιμοποιώντας την διαδικασία της φωτοσύνθεσης άρχισαν να παράγουν οξυγόνο, το οποίο προοδευτικά γέμισε την ατμόσφαιρα της Γης και επηρέασε την σύσταση και την λειτουργία των κυττάρων τα οποία παράλληλα συνέχιζαν την εξελικτική τους διαδικασία. Πράγματι το μονοξείδιο του άνθρακα και τα οξείδια του θείου που περιείχε η ατμόσφαιρα σιγά σιγά με την επίδραση του φωτός και του νερού παρήγαγαν οξυγόνο. Το τελευταίο άλλαξε το χρώμα των ωκεανών από πράσινο σε κόκκινο, διότι οξείδωσε βαθμιαία τον σίδηρο που αφθονούσε στο έδαφος και στο υπέδαφος τους και τους μετέτρεψε σε ερυθρούς.
Όπως όμως και σε κάθε προσπάθεια της Φύσης η οποία στηρίζεται στη διαδικασία «Trial and Error» για να λύσει τα εξελικτικά προβλήματα της, έτσι σε αυτήν την περίπτωση, η οξυγονοποίηση έφτασε στα άκρα και έγινε τοξική, τόσο για τα κύτταρα τα οποία την χρησιμοποιούσαν πλέον στον μεταβολισμό τους, όσο και γι’ αυτά με τα οποία συμβιούσαν στο ίδιο περιβάλλον. Κατέληξε δηλαδή να προκαλεί το «οξειδωτικό στρες», το οποίο καταστρέφει τα κύτταρα των έμβιων όντων, από τότε μέχρι και σήμερα, προκαλώντας τελικά των θάνατο τους.
Αλλά η Φύση πάλι βρήκε την λύση στο πρόβλημα και για να σώσει τα δημιουργήματα της, απλά πρόσθεσε στην κυτταρική μεμβράνη σχεδόν όλων των τότε μικροοργανισμών, την χοληστερόλη ή χοληστερίνη. Ένα λιποειδές, μία κηρώδη στερόλη, η οποία κάθε φορά που δημιουργείται ένα μόριο της καταναλώνονται από το περιβάλλον 11 μόρια οξυγόνου. Εάν υπολογίσει κάποιος πόσα δισεκατομμύρια κύτταρα δημιουργούνταν καθημερινά, εύκολα εξάγεται το συμπέρασμα ότι μετά από κάποια εκατομμύρια χρόνια επήλθε μια μείωση του οξυγόνου της ατμόσφαιρας, σε μη τοξικά επίπεδα. Με αυτό τον τρόπο η επιβίωση των όντων βελτιώθηκε σημαντικά και αυτά συνέχισαν την εξελικτική πορεία τους. Η παρουσία της χοληστερόλης στην κυτταρική μεμβράνη βελτίωσε και την λειτουργικότητα της τελευταίας, δηλαδή μείωσε την διαπερατότητα της και την έκανε πιο στεγανή. Τα κύτταρα για να προσλαμβάνουν πλέον ουσίες αναγκάστηκαν να δημιουργήσουν κατάλληλους μεμβρανικούς υποδοχείς και αντλίες ιόντων για να επικοινωνούν με το περιβάλλον τους. Παράλληλα όμως η μεμβράνη έγινε και πιο στερεή και εύκαμπτη, γεγονός το οποίο βοήθησε στην ασφαλή διαίρεση της, στον πολλαπλασιασμό και στην δημιουργία πολυκυττάριων πλέον σύνθετων οργανισμών (Brown A., and Galea A. Evolution 2010 Jul;64(7):2179-83).
Ένα δισεκατομμύριο περίπου χρόνια πριν από σήμερα, οι υπάρχοντες μικροοργανισμοί αφθονούσαν στους αρχέγονους ωκεανούς και πολλοί από αυτούς κυκλοφορούσαν στην επιφάνεια τους. Επειδή η ατμόσφαιρα της Γης ήταν ιδιαίτερα αραιή και δεν είχε δημιουργηθεί ακόμη η προστατευτική ζώνη του Όζοντος (Ο3) η οποία απορροφά της υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου, οι τελευταίες βομβάρδιζαν κυριολεκτικά τα επιπλέοντα όντα στη θάλασσα και τα θανάτωναν κατά εκατομμύρια. Δεν άργησε για μία ακόμη φορά η Φύση να παρέμβει και χρησιμοποιώντας μια ουσία από αυτές οι οποίες δημιουργούνται σαν παραπροϊόντα κατά τη διαδικασία δημιουργίας της χοληστερόλης, την 7-δεϋδροχοληστερόλη, την ενεργοποιεί με την βοήθεια των υπεριωδών ακτίνων και την τροποποιεί στο ένζυμο ρεδουκτάση. Η τελευταία δρώντας έκτοτε στη χοληστερόλη των κυτταρικών μεμβρανών, της διασπά ένα δακτύλιο, της αφαιρεί 2 υδρογόνα και την μετατρέπει σε προβιταμίνη D, η οποία μπορεί πλέον να απορροφά εύκολα τις υπεριώδεις ακτίνες, να τις εξουδετερώνει και να προστατεύει από αυτές τα κύτταρα. Πρόκειται για μια διαδικασία η οποία εξακολουθεί να συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο από τότε μέχρι και σήμερα Κατά τη διάρκεια των 400 εκατομμυρίων χρόνων τα οποία ακολουθούν, η βιταμίνη D, πλην της προστασίας που προσφέρει σαν αντηλιακό, με μία μικρή τροποποίηση του μορίου της από την θερμοκρασία του περιβάλλοντος, κατόρθωσε να μετατραπεί από προβιταμίνη D σε ασταθή βιταμίνη D3. Η τελευταία αποτελεί με αυτή την μορφή, μία εξαιρετική τροφή για την πρωτόγονη άλγη. Η άλγη είναι μια κατηγορία μικροοργανισμών, η οποία αποτελεί τον κοινό πρόγονο μεταξύ φυτών και ζώων και κυριαρχεί από τότε μέχρι σήμερα στον υδάτινο κόσμο (Deluca 1997 Ηector in Principles of Medical Biology και
Holick M.F. 2011, doi: 10.2174/138945011793591635).
Πριν 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια η Γη ήταν ένας νέος πλανήτης. Ο φλοιός της, αν και γεμάτος ηφαίστεια με ποταμούς λάβας να ξεχύνονται παντού, είχε κρυώσει αρκετά ώστε να είναι δυνατή η ύπαρξη νερού και ο σχηματισμός κάποιων αρχέγονων ωκεανών στην επιφάνεια του. Η ζωή όμως ήταν ακόμη αδύνατη στην Γη.
Οι ωκεανοί ήταν γεμάτοι σίδηρο και πράσινοι, ο ουρανός είχε χρώμα πορτοκαλί και η ατμόσφαιρα ήταν γεμάτη αμμωνία, μεθάνιο και μονοξείδιο του άνθρακα. Παράλληλα από την δράση των ηφαιστείων δημιουργήθηκαν μέσα στους τεράστιους ωκεανούς νησιά τα οποία, προοδευτικά ενώθηκαν και σχημάτισαν τις ηπείρους και αυτές άρχισαν τα μετακινούνται πάνω στην επιφάνεια της γης συγκρουόμενες μεταξύ τους και δημιουργώντας ισχυρότατους τεκτονικούς σεισμούς.
Ένα δισεκατομμύριο χρόνια αργότερα, οι πέτρες απέκτησαν ζωή και εμφανίσθηκαν σε κάποιες περιοχές, πιθανόν σε μία αρχέγονη ρηχή λίμνη, οι στρωματόλιθοι. Δηλαδή ασβεστολιθικά πετρώματα επάνω στα οποία άρχισαν να εμφανίζονται και να πολλαπλασιάζονται τα πρώτα κύτταρα (protocells), οι πρώτοι μικροοργανισμοί, τα κυανοβακτηρίδια. Αυτά δημιουργήθηκαν, σύμφωνα με την άποψη πολλών με την επίδραση των κατάλληλων συνθηκών θερμοκρασίας και πιέσεων, ηλεκτρικών εκκενώσεων, ακτινοβολιών από τον ήλιο, τοπικών συνθηκών εναλλαγής περιόδων υγρασίας και ξηρασίας (οι οποίες βοηθούν την δημιουργία αμινοξέων) αλλά και άλλων πολλών τυχαίων φυσικών συμβάντων, τα οποία δεν γνωρίζουμε ακόμη. Ετσι δημιουργήθηκε το πρώτο αμινοξύ. Σύμφωνα με την θεωρία του RNA, αυτό το αρχικό αμινοξύ εξελίχθηκε προοδευτικά στο αρχικό RNA (ριβονουκλεϊνικό οξύ) το οποίο είχε την μοναδική δυνατότητα να μεταβάλλεται ανάλογα με τις περιβαλλοντολογικές συνθήκες, να πολλαπλασιάζεται και να εξελίσσεται δομικά. Με αυτόν τον τρόπο, μετά από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια και άφθονες ατυχείς ενδιάμεσες προσπάθειες, δημιουργήθηκε τελικά το αρχείο το οποίο περιέχει το γενετικό μας υλικό, δηλαδή το DNA (δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ). Αυτό είναι τo βιβλίο της ζωής (Book of Life) όπως χαρακτηριστικά αποκαλείται. Παράλληλα με την δημιουργία των δύο αυτών νουκλεϊνικών οξέων δημιουργήθηκαν και κάποιες ειδικές πρωτεΐνες, τα σάκχαρα, τα λιποειδή, τα ένζυμα και με αυτό τον τρόπο δομήθηκε τελικά το πρώτο ζωντανό κύτταρο (αβιογένεση). Το κύτταρο αυτό ονομάσθηκε χαϊδευτικά από τους ειδικούς LUCA, από τα αρχικά των λέξεων Last Universal Common Ancestor και αποτελεί τον πρώτο και μοναδικό κοινό μας πρόγονο. Με αυτόν τον αρχικό μας πρόγονο, εμείς οι άνθρωποι έχουμε 355 κοινά γονίδια (Forterre P., et al. DOI:10.1051/medsci/20052110860). To αρχικό αυτό κύτταρο άρχισε να πολλαπλασιάζεται με εξαιρετική ταχύτητα, ίσως επειδή το DNA του δεν είχε πολλά γονίδια όπως τα σύγχρονα κύτταρα, άρα και μικρό μήκος, να υφίσταται άφθονες μεταλλάξεις και να καταλαμβάνει προοδευτικά χώρο στον γύρω του κόσμο (Nature 2023, https://doi.org/10.1038/s41586-023-06288-x).
Με την άποψη αυτή, τουλάχιστον για την πολύ αρχική φάση, δεν συμφωνούν όλοι οι ερευνητές. Άλλοι πιστεύουν ότι η ζωή ξεκίνησε από τα υποθαλάσσια ηφαίστεια των ωκεανών της Γης, στις αποκαλούμενες «καμινάδες», δηλαδή υδροθερμικά συστήματα τα οποία εκτοξεύουν διαφόρων ειδών υλικά και χημικά συστατικά φιλικά στην παρουσία της ζωής. Αυτή είναι η χημική αβιογένεση και δεν χρησιμοποιήθηκε οξυγόνο ή όζον. Άλλοι ερευνητές είναι σίγουροι ότι η ζωή δεν δημιουργήθηκε αρχικά στην Γη αλλά σε έναν άλλο πλανήτη και μεταφέρθηκε σε εμάς έτοιμη από μετεωρίτες οι οποίοι έφθασαν από το διάστημα. Πάντως φαίνεται ότι τα πρώτα κύτταρα δεν σχηματίσθηκαν με τις διαδικασίες της φωτοσύνθεσης αλλά από ανόργανα χημικά υλικά άρα χρησιμοποιήθηκε η διαδικασία της χημειοσύνθεσης. Στην Αυστραλία π.χ. έχουν βρεθεί στρωματόλιθοι ηλικίας 3,5 δισεκατομμυρίων ετών.
Χρειάστηκαν να περάσουν ακόμη ένα δισεκατομμύριο χρόνια, για να συμβεί ένα άλλο εντυπωσιακό γεγονός, το οποίο έκανε τον πλανήτη μας σπάνιο μέσα στο Σύμπαν, το Μεγάλο Γεγονός της Οξυγονοποίησης της ατμόσφαιρας μας (The Great Oxygenation Event). Κάποιοι από τους απογόνους του LUCA, τα κυανοβακτηρίδια, χρησιμοποιώντας την διαδικασία της φωτοσύνθεσης άρχισαν να παράγουν οξυγόνο, το οποίο προοδευτικά γέμισε την ατμόσφαιρα της Γης και επηρέασε την σύσταση και την λειτουργία των κυττάρων τα οποία παράλληλα συνέχιζαν την εξελικτική τους διαδικασία. Πράγματι το μονοξείδιο του άνθρακα και τα οξείδια του θείου που περιείχε η ατμόσφαιρα σιγά σιγά με την επίδραση του φωτός και του νερού παρήγαγαν οξυγόνο. Το τελευταίο άλλαξε το χρώμα των ωκεανών από πράσινο σε κόκκινο, διότι οξείδωσε βαθμιαία τον σίδηρο που αφθονούσε στο έδαφος και στο υπέδαφος τους και τους μετέτρεψε σε ερυθρούς.
Όπως όμως και σε κάθε προσπάθεια της Φύσης η οποία στηρίζεται στη διαδικασία «Trial and Error» για να λύσει τα εξελικτικά προβλήματα της, έτσι σε αυτήν την περίπτωση, η οξυγονοποίηση έφτασε στα άκρα και έγινε τοξική, τόσο για τα κύτταρα τα οποία την χρησιμοποιούσαν πλέον στον μεταβολισμό τους, όσο και γι’ αυτά με τα οποία συμβιούσαν στο ίδιο περιβάλλον. Κατέληξε δηλαδή να προκαλεί το «οξειδωτικό στρες», το οποίο καταστρέφει τα κύτταρα των έμβιων όντων, από τότε μέχρι και σήμερα, προκαλώντας τελικά των θάνατο τους.
Αλλά η Φύση πάλι βρήκε την λύση στο πρόβλημα και για να σώσει τα δημιουργήματα της, απλά πρόσθεσε στην κυτταρική μεμβράνη σχεδόν όλων των τότε μικροοργανισμών, την χοληστερόλη ή χοληστερίνη. Ένα λιποειδές, μία κηρώδη στερόλη, η οποία κάθε φορά που δημιουργείται ένα μόριο της καταναλώνονται από το περιβάλλον 11 μόρια οξυγόνου. Εάν υπολογίσει κάποιος πόσα δισεκατομμύρια κύτταρα δημιουργούνταν καθημερινά, εύκολα εξάγεται το συμπέρασμα ότι μετά από κάποια εκατομμύρια χρόνια επήλθε μια μείωση του οξυγόνου της ατμόσφαιρας, σε μη τοξικά επίπεδα. Με αυτό τον τρόπο η επιβίωση των όντων βελτιώθηκε σημαντικά και αυτά συνέχισαν την εξελικτική πορεία τους. Η παρουσία της χοληστερόλης στην κυτταρική μεμβράνη βελτίωσε και την λειτουργικότητα της τελευταίας, δηλαδή μείωσε την διαπερατότητα της και την έκανε πιο στεγανή. Τα κύτταρα για να προσλαμβάνουν πλέον ουσίες αναγκάστηκαν να δημιουργήσουν κατάλληλους μεμβρανικούς υποδοχείς και αντλίες ιόντων για να επικοινωνούν με το περιβάλλον τους. Παράλληλα όμως η μεμβράνη έγινε και πιο στερεή και εύκαμπτη, γεγονός το οποίο βοήθησε στην ασφαλή διαίρεση της, στον πολλαπλασιασμό και στην δημιουργία πολυκυττάριων πλέον σύνθετων οργανισμών (Brown A., and Galea A. Evolution 2010 Jul;64(7):2179-83).
Ένα δισεκατομμύριο περίπου χρόνια πριν από σήμερα, οι υπάρχοντες μικροοργανισμοί αφθονούσαν στους αρχέγονους ωκεανούς και πολλοί από αυτούς κυκλοφορούσαν στην επιφάνεια τους. Επειδή η ατμόσφαιρα της Γης ήταν ιδιαίτερα αραιή και δεν είχε δημιουργηθεί ακόμη η προστατευτική ζώνη του Όζοντος (Ο3) η οποία απορροφά της υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου, οι τελευταίες βομβάρδιζαν κυριολεκτικά τα επιπλέοντα όντα στη θάλασσα και τα θανάτωναν κατά εκατομμύρια. Δεν άργησε για μία ακόμη φορά η Φύση να παρέμβει και χρησιμοποιώντας μια ουσία από αυτές οι οποίες δημιουργούνται σαν παραπροϊόντα κατά τη διαδικασία δημιουργίας της χοληστερόλης, την 7-δεϋδροχοληστερόλη, την ενεργοποιεί με την βοήθεια των υπεριωδών ακτίνων και την τροποποιεί στο ένζυμο ρεδουκτάση. Η τελευταία δρώντας έκτοτε στη χοληστερόλη των κυτταρικών μεμβρανών, της διασπά ένα δακτύλιο, της αφαιρεί 2 υδρογόνα και την μετατρέπει σε προβιταμίνη D, η οποία μπορεί πλέον να απορροφά εύκολα τις υπεριώδεις ακτίνες, να τις εξουδετερώνει και να προστατεύει από αυτές τα κύτταρα. Πρόκειται για μια διαδικασία η οποία εξακολουθεί να συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο από τότε μέχρι και σήμερα Κατά τη διάρκεια των 400 εκατομμυρίων χρόνων τα οποία ακολουθούν, η βιταμίνη D, πλην της προστασίας που προσφέρει σαν αντηλιακό, με μία μικρή τροποποίηση του μορίου της από την θερμοκρασία του περιβάλλοντος, κατόρθωσε να μετατραπεί από προβιταμίνη D σε ασταθή βιταμίνη D3. Η τελευταία αποτελεί με αυτή την μορφή, μία εξαιρετική τροφή για την πρωτόγονη άλγη. Η άλγη είναι μια κατηγορία μικροοργανισμών, η οποία αποτελεί τον κοινό πρόγονο μεταξύ φυτών και ζώων και κυριαρχεί από τότε μέχρι σήμερα στον υδάτινο κόσμο (Deluca 1997 Ηector in Principles of Medical Biology και
Holick M.F. 2011, doi: 10.2174/138945011793591635).
Παράλληλα με τις εξελίξεις οι οποίες αφορούν την βιταμίνη D, στην οποία θα επανέλθουμε μια και είναι η κυριότερη ουσία η οποία συμμετέχει από πολύ νωρίς στην εξέλιξη των όντων, 700 εκατομμύρια χρόνια από σήμερα κατά την διάρκεια της Ediacaran περιόδου (700 έως 600 εκατομμύρια χρόνια πριν), η Γη δέχεται έναν μαζικό βομβαρδισμό από πολλούς μετεωρίτες, κυρίως στην περιοχή της Αυστραλίας, το συμβάν του Acraman όπως ονομάζεται. Από τις χιλιάδες εκρήξεις οι οποίες προκλήθηκαν δημιουργήθηκαν τεράστιες αλλαγές όχι μόνο στην τότε Αυστραλία αλλά και στο κλίμα και γενικά σε όλη την βιόσφαιρα της Γης. Το συμβάν αυτό φαίνεται ότι είχε σαν αποτέλεσμα, εκτός των άλλων και εντυπωσιακή αύξηση για μια ακόμη φορά του οξυγόνου της ατμόσφαιρας. Τα πρωτόγονα τότε ευκαρυωτικά κύτταρα των όντων άρχισαν να παρουσιάζουν πάλι ζωτικά προβλήματα από το οξειδωτικό στρες. Ευτυχώς την εποχή εκείνη τα υπάρχοντα πρωτόζωα (αμοιβάδες, κόκκινη άλγη κ.ά.) είχαν αποκτήσει την ικανότητα να διαχειρίζονται με άνεση τα ιόντα, όπως π.χ. το Ca, τον P, το Mg κ.ά. τα οποία αφθονούσαν στις αρχέγονες θάλασσες. Η ικανότητα τους αυτή τους έδωσε την δυνατότητα να δημιουργήσουν άλατα (CaPO4 κ.ά.) τα οποία κάλυπταν τις ευαίσθητες περιοχές τους σαν προστατευτικοί εξωσκελετοί και εμπόδιζαν το υπερβάλλον οξυγόνο να τα βλάψει. Πρόκειται για την πρώτη βιοασβεστοποίηση στην ιστορία της Γης. Πράγματι οι πρώτοι οργανισμοί. όπως π.χ. το είδος Cloudina, η οποία ομοιάζει περίπου σαν τις σημερινές θαλάσσιες ανεμώνες, δημιουργώντας τους εξωσκελετούς τους κυριάρχησαν στις ρηχές πρωτόγονες θάλασσες και λίμνες σε όλο τον πλανήτη. Άρα οι πρώτοι σκελετοί ήταν αποτέλεσμα της περιβαλλοντολογικής και οικολογικής πίεσης την οποίαν υπέστησαν τα πρωτόγονα ζώα της Ediacaran περιόδου. Το πρόβλημα, όπως τονίζουν οι ειδικοί, πρέπει να ήταν ιδιαίτερα έντονο και επικίνδυνο για την ζωή, για να υποχρεώσει τα πρωτόγονα όντα να καταναλώνουν τόσο πολύ ενέργεια για την προστασία τους. Φαίνεται ότι και στην περίπτωση αυτή έχουμε ένα παράδειγμα της μηχανικής του οικοσυστήματος (ecosystem engineering) την οποία τα όντα την έχουν εφαρμόσει πολλές φορές κατά την διάρκεια της εξέλιξης τους. Η διαδικασία αυτή διήρκεσε 20 περίπου εκατομμύρια χρόνια και βαθμιαία μειώθηκε όταν τα επίπεδα του οξυγόνου της ατμόσφαιρας έγιναν περίπου ανάλογα με τα σημερινά βιώσιμα πλαίσια (https://www.palaeontologyonline.com/articles/2017/fossil-focus-ediacaran-biota/) και (https://www. palaeonto logyonline.com/articles/2018/patterns-palaeontology-earliest-skeletons/).
Γύρω στα 600 εκατομμύρια χρόνια από σήμερα, συμβαίνει ένα άλλο εξαιρετικό γεγονός στην Γη το οποίο ονομάζεται «η έκρηξη ζωής της Καμβρίου Περιόδου». Σε αυτόν τον παλαιοζωικό αιώνα οι ιδανικές συνθήκες περιβάλλοντος οι οποίες έχουν δημιουργηθεί πλέον αλλά και η επαναφορά του μαγνητικού πεδίου της Γης, σύμφωνα με καινούργιες έρευνες, προκαλούν εντυπωσιακή αύξηση του ρυθμού γέννησης νέων ειδών μέσα στο θαλασσινό περιβάλλον. Πιστεύεται ότι την περίοδο αυτή δημιουργούνται οι πρόγονοι 30 τρισεκατομμυρίων ειδών ζώων και φυτών μέσα στους αρχέγονους ωκεανούς και μάλιστα πολλοί από αυτούς ζουν, με μικρές ή μεγάλες παραλλαγές, ακόμη και σήμερα.
Μέχρι τότε επειδή τα ζώα ζούσαν στην αρχέγονη θάλασσα τα όργανα τους στηρίζονταν σε Υδροστατικό σκελετό. Ο σκελετός αυτός δημιουργείτο από την πλήρωση κατάλληλων εσωτερικών κοιλοτήτων του ζώου με νερό. Η σωστή διαρρύθμιση των κοιλοτήτων δημιουργούσε το ερειστικό σύστημα πάνω στο οποίο στηρίζονταν τα ζωτικά όργανα. Το ζώο επιτύγχανε επαρκή πλευστότητα και κίνηση, ρυθμίζοντας τις αντλίες του νερού και βελτιώνοντας το υδροδυναμικό σχήμα του. Σύγχρονα παραδείγματα είναι οι μέδουσες, το χταπόδι, οι σουπιές κ.ά.
Ένα ερώτημα που απασχολεί τους βιολόγους που ασχολούνται με την εξέλιξη είναι ποιοι είναι οι πρόγονοι των ζώων. Την εποχή αυτοί τα είδη που κυριαρχούσαν στους ωκεανούς ήταν οι σπόγγοι, οι θαλάσσιες ανεμώνες και οι μέδουσες. Λογικό είναι ότι κάποιο από αυτά εξελίχθηκε και δημιούργησε τα πρώτα ζώα. Για να μπορέσει κάποιος να καταλήξει σε αυτό το συμπέρασμα θα πρέπει το συγκεκριμένο καινούργιο είδος να διαθέτει νευρικό σύστημα, μυϊκό σύστημα, να παράγει νεκρογενείς ουσίες που θα ελέγχουν τα παραπάνω δύο συστήματα και ένα σώμα με συμμετρία. Κανένα όμως από αυτά όπως και μια άλλη παράπλευρη κατηγορία, τα κτενοφόρα, δεν διέθετε αθροιστικά όλα αυτά τα χαρίσματα στα γονίδια του. Το συμπέρασμα των βιολόγων όσων ασχολούνται με την δομή του DNA είναι ότι το καινούργιο είδος που εξελίχθηκε και κατέληξε στα σημερινά ζώα πήρε κάποια γονίδια από αυτά τα τέσσερα ή τροποποίησε κάποια από τα ήδη υπάρχοντα και δημιούργησε ένα καινούργιο γονιδίωμα, αυτό των ζώων (https://www.scientificamerican.com/article/comb-jelly-genome-grows-more-mysterious/)
Πιστεύεται ότι το πρώτο ζώο στο πλανήτη ήταν η Dickinsonia. Ήταν ιδιαίτερα απλό, αποπλατυσμένο, δεν διέθετε στόμα ή γαστρεντερικό σύστημα και ίσως αποτελεί το παράδειγμα του πρώτου πολυκυτταρικού και πολυσυστημικού οργανισμού. Προοδευτικά άρχισαν να εμφανίζονται και άλλα οργανικά συστήματα και οι αρχικές εκδόσεις του νευρικού και του κυκλοφορικού συστήματος. Εμφανίσθηκε η συμμετρία του σώματος, τα μάτια, σαν οφθαλμικά στίγματα (eyespots), η σπονδυλική στήλη και ο νωτιαίος μυελός.
Ο υπερπληθυσμός της Καμβρίου περιόδου οδήγησε σε υπερανταγωνισμό για την απόκτηση τροφής, ζωτικού χώρου αλλά και δυνατοτήτων αναπαραγωγής με τους πλέον βιολογικά ικανούς συντρόφους και το ρητό «ο θάνατος σου η ζωή μου» γίνεται το κυρίαρχο αξίωμα μεταξύ των όντων. Κάτω από αυτές τις συνθήκες τα ζώα πρέπει να αμυνθούν όχι όμως μόνο έναντι των αλλαγών του φυσικού και χημικού περιβάλλοντος το οποίο τα απειλεί, όπως στις προηγούμενες περιόδους, αλλά και έναντι των άλλων όντων, με τα οποία συμβιώνουν στο ίδιο θηρευτικό (predator) περιβάλλον. Η Φύση παρεμβαίνει εφαρμόζοντας τις αρχές του οικοσυστήματος χρησιμοποιώντας και πάλι το κλασικό πολυεργαλείο της, την βιταμίνη D. Για να μπορέσει όμως να την χρησιμοποιήσει, την μετατρέπει με τα κατάλληλα ένζυμα πρώτα σε ορμόνη, την 1,25(ΟΗ)2D3 και μετά της χορηγεί και ένα κλειδί, τον πυρηνικό υποδοχέα της (VDR) o οποίος είναι το πασπαρτού της, (το αντικλείδι της), για παρέμβαση της σε πάρα πολλές λειτουργίες των κυττάρων. Με την καινούργια της μορφή αρχικά η ορμόνη D πλέον επεμβαίνει στον μεταβολισμό των όντων και τα βοηθά να δημιουργήσουν «ξενοβιοτικά όπλα», δηλαδή ουσίες οι οποίες βλάπτουν τους ανταγωνιστές τους αλλά και ουσίες οι οποίες εξουδετερώνουν τα όπλα των αντιπάλων τους, μια πρωτόγονη έκδοση ανοσοβιολογικού συστήματος. Στην συνέχεια και όσο περνούν οι αιώνες αρχίζει να συνεργάζεται με μία άλλη ορμόνη, την παραθορμόνη και μαζί ξεκινούν να οικοδομούν ισχυρούς πλέον σκελετούς. Προστατευτικούς-αμυντικούς ή επιθετικούς Εξωσκελετούς και στηρικτικούς Ενδοσκελετούς. Το θαλάσσιο περιβάλλον τους προσφέρει άφθονο ασβέστιο, φώσφορο και μαγνήσιο για να δημιουργήσουν τους κρυστάλλους του υδροξυαπατίτη και να τους χρησιμοποιήσουν σαν βασικό οικοδομικό υλικό. Οι ειδικοί θεωρούν ότι η διαδικασία της βιοασβεστοποίησης είναι μια ιδιαίτερα σημαντική εξέλιξη στην ιστορία των όντων Πιστεύεται ότι το πρώτο σπονδυλωτό ζώο στην Γη εμφανίστηκε αυτή την περίοδο και οι πρώτοι 7 σπόνδυλοι αποτελούσαν τον φάρυγγα ενός ζώου το οποίο ονομάστηκε yunnanozoan και δεν υπάρχει σήμερα, δηλαδή με απλά λόγια το ζώον αυτό ήταν ένα πρωτόγονο ψάρι. (Hanel A. Biochemical Pharmacology 2019, DOI: 10.1016/j.bcp.2019.07.024) και https://phys.org/news/2022-07-reveals-yunnanozoans-oldest-stem-vertebrates.html, )
Μέχρι σήμερα οι ειδικοί βιολόγοι για την εξέλιξη των ζώων αλλά και οι αντίστοιχοι που ασχολούνται με την σύγχρονη δημιουργία του σκελετού, είχαν καταλήξει ότι το βασικό δημιουργικό κύτταρο του οστίτη ιστού είναι ο οστεοβλάστης. Αυτός προέρχεται από τα αρχέγονα πολυδύναμα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα του ερυθρού μυελού των οστών. Τα ίδια κύτταρα ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού μπορούν να μετατραπούν σε χονδροκύτταρα, μυοκύτταρα, λιποκύτταρα ή κύτταρα τα οποία θα δημιουργήσουν τους τένοντες και τους συνδέσμους των αρθρώσεων. Το μεσεγχυματικό κύτταρο στην περίπτωση των οστών, εξελίσσεται σταδιακά σε προ-οστεοβλάστη με την επίδραση πολλών τροποποιητικών παραγόντων, όπως ο Osterix, οι Μορφογενετικές πρωτεΐνες (BMPs), κάποιων μελών τα οποία ανήκουν στο μονοπάτι Wingless (Wnt), του Runx2 ο οποίος ενεργοποιεί αρκετά γονίδια που ελέγχουν τους οστεοβλάστες και τις ουσίες τις οποίες αυτοί παράγουν και τέλος την connexin 43, τους fibroblast growth factors (FGF), διάφορα micro-RNAs όπως και αρκετές άλλες ουσίες οι οποίες ευρίσκονται ακόμη στο στάδιο της έρευνας.
Πιστεύεται ότι το πρώτο ζώο στο πλανήτη ήταν η Dickinsonia. Ήταν ιδιαίτερα απλό, αποπλατυσμένο, δεν διέθετε στόμα ή γαστρεντερικό σύστημα και ίσως αποτελεί το παράδειγμα του πρώτου πολυκυτταρικού και πολυσυστημικού οργανισμού. Προοδευτικά άρχισαν να εμφανίζονται και άλλα οργανικά συστήματα και οι αρχικές εκδόσεις του νευρικού και του κυκλοφορικού συστήματος. Εμφανίσθηκε η συμμετρία του σώματος, τα μάτια, σαν οφθαλμικά στίγματα (eyespots), η σπονδυλική στήλη και ο νωτιαίος μυελός.
Ο υπερπληθυσμός της Καμβρίου περιόδου οδήγησε σε υπερανταγωνισμό για την απόκτηση τροφής, ζωτικού χώρου αλλά και δυνατοτήτων αναπαραγωγής με τους πλέον βιολογικά ικανούς συντρόφους και το ρητό «ο θάνατος σου η ζωή μου» γίνεται το κυρίαρχο αξίωμα μεταξύ των όντων. Κάτω από αυτές τις συνθήκες τα ζώα πρέπει να αμυνθούν όχι όμως μόνο έναντι των αλλαγών του φυσικού και χημικού περιβάλλοντος το οποίο τα απειλεί, όπως στις προηγούμενες περιόδους, αλλά και έναντι των άλλων όντων, με τα οποία συμβιώνουν στο ίδιο θηρευτικό (predator) περιβάλλον. Η Φύση παρεμβαίνει εφαρμόζοντας τις αρχές του οικοσυστήματος χρησιμοποιώντας και πάλι το κλασικό πολυεργαλείο της, την βιταμίνη D. Για να μπορέσει όμως να την χρησιμοποιήσει, την μετατρέπει με τα κατάλληλα ένζυμα πρώτα σε ορμόνη, την 1,25(ΟΗ)2D3 και μετά της χορηγεί και ένα κλειδί, τον πυρηνικό υποδοχέα της (VDR) o οποίος είναι το πασπαρτού της, (το αντικλείδι της), για παρέμβαση της σε πάρα πολλές λειτουργίες των κυττάρων. Με την καινούργια της μορφή αρχικά η ορμόνη D πλέον επεμβαίνει στον μεταβολισμό των όντων και τα βοηθά να δημιουργήσουν «ξενοβιοτικά όπλα», δηλαδή ουσίες οι οποίες βλάπτουν τους ανταγωνιστές τους αλλά και ουσίες οι οποίες εξουδετερώνουν τα όπλα των αντιπάλων τους, μια πρωτόγονη έκδοση ανοσοβιολογικού συστήματος. Στην συνέχεια και όσο περνούν οι αιώνες αρχίζει να συνεργάζεται με μία άλλη ορμόνη, την παραθορμόνη και μαζί ξεκινούν να οικοδομούν ισχυρούς πλέον σκελετούς. Προστατευτικούς-αμυντικούς ή επιθετικούς Εξωσκελετούς και στηρικτικούς Ενδοσκελετούς. Το θαλάσσιο περιβάλλον τους προσφέρει άφθονο ασβέστιο, φώσφορο και μαγνήσιο για να δημιουργήσουν τους κρυστάλλους του υδροξυαπατίτη και να τους χρησιμοποιήσουν σαν βασικό οικοδομικό υλικό. Οι ειδικοί θεωρούν ότι η διαδικασία της βιοασβεστοποίησης είναι μια ιδιαίτερα σημαντική εξέλιξη στην ιστορία των όντων Πιστεύεται ότι το πρώτο σπονδυλωτό ζώο στην Γη εμφανίστηκε αυτή την περίοδο και οι πρώτοι 7 σπόνδυλοι αποτελούσαν τον φάρυγγα ενός ζώου το οποίο ονομάστηκε yunnanozoan και δεν υπάρχει σήμερα, δηλαδή με απλά λόγια το ζώον αυτό ήταν ένα πρωτόγονο ψάρι. (Hanel A. Biochemical Pharmacology 2019, DOI: 10.1016/j.bcp.2019.07.024) και https://phys.org/news/2022-07-reveals-yunnanozoans-oldest-stem-vertebrates.html, )
Μέχρι σήμερα οι ειδικοί βιολόγοι για την εξέλιξη των ζώων αλλά και οι αντίστοιχοι που ασχολούνται με την σύγχρονη δημιουργία του σκελετού, είχαν καταλήξει ότι το βασικό δημιουργικό κύτταρο του οστίτη ιστού είναι ο οστεοβλάστης. Αυτός προέρχεται από τα αρχέγονα πολυδύναμα μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα του ερυθρού μυελού των οστών. Τα ίδια κύτταρα ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού μπορούν να μετατραπούν σε χονδροκύτταρα, μυοκύτταρα, λιποκύτταρα ή κύτταρα τα οποία θα δημιουργήσουν τους τένοντες και τους συνδέσμους των αρθρώσεων. Το μεσεγχυματικό κύτταρο στην περίπτωση των οστών, εξελίσσεται σταδιακά σε προ-οστεοβλάστη με την επίδραση πολλών τροποποιητικών παραγόντων, όπως ο Osterix, οι Μορφογενετικές πρωτεΐνες (BMPs), κάποιων μελών τα οποία ανήκουν στο μονοπάτι Wingless (Wnt), του Runx2 ο οποίος ενεργοποιεί αρκετά γονίδια που ελέγχουν τους οστεοβλάστες και τις ουσίες τις οποίες αυτοί παράγουν και τέλος την connexin 43, τους fibroblast growth factors (FGF), διάφορα micro-RNAs όπως και αρκετές άλλες ουσίες οι οποίες ευρίσκονται ακόμη στο στάδιο της έρευνας.
Το 2017 μια ομάδα εξελικτικών βιολόγων στην παραπάνω διαδικασία πρόσθεσε μια ενδιαφέρουσα λεπτομέρεια, την άποψη ότι τα πολυδύναμα μεσεγχυματικά κύτταρα τα οποία καταλήγουν τελικά σε ώριμους οστεοβλάστες που δημιουργούν τον αξονικό σκελετό προέρχονται από διαφορετικό τύπο μεσοδέρματος (paraxial mesoderm) από αυτά που δημιουργούν τον περιφερικό σκελετό (lateral plate mesoderm). (Rutkovsky A., et al. 2016, doi: 10.12659/msmbr.901142).
Η περίπλοκη αυτή κατάσταση συμπληρώθηκε πολύ πρόσφατα από τα ευρήματα μιας άλλης ομάδας εξελικτικών βιολόγων του ειδικού κέντρου εξελικτικής βιολογίας του Caltech’s Center for Evolutionary Science (CES). Η ομάδα αυτή χρησιμοποιώντας για πρώτη φορά ένα σύγχρονο ζώο το ψάρι οξύρρυγχο και συγκεκριμένα τον οξύρρυγχο Acipenser ruthenus, ο οποίος όπως είναι γνωστό είναι υπεύθυνος για την παραγωγή του πιο ακριβού χαβιαριού στον κόσμο, εξακολουθεί να έχει πολλά από τα ίδια χαρακτηριστικά με τους προγόνους του πριν από εκατομμύρια χρόνια. Αυτό το καθιστά πρωταρχικό υποψήφιο για εξελικτικές μελέτες.
Χρησιμοποιώντας έμβρυα οξύρρυγχου που αναπτύχθηκαν στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Ιχθυοκαλλιέργειας και Υδροβιολογίας στην Τσεχική Δημοκρατία, οι ερευνητές της ομάδας χρησιμοποίησαν φθορίζουσα βαφή για να παρακολουθήσουν πώς τα νευρικά κύτταρα του κορμού του ψαριού μεταναστεύουν σε όλο το αναπτυσσόμενο σώμα του. Οι οξύρρυγχοι αρχίζουν να αναπτύσσουν τα οστεώδη έμβρυα τους μερικές εβδομάδες μετά την γέννηση τους, γιαυτό και οι ερευνητές κράτησαν τα αναπτυσσόμενα ψάρια όλο αυτό το διάστημα σε ένα σκοτεινό εργαστήριο για να μην διαταράξουν την φθορίζουσα βαφή τους με φως.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα φθορίζοντα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας του κορμού ευρίσκονται στις ίδιες θέσεις που αναπτύσσονται στην συνέχεια οι οστεοβλάστες του οξύρρυγχου. Οι γενετικές υπογραφές που σχετίζονται με τη διαφοροποίηση των οστεοβλαστών βρέθηκαν σε αυτά τα φθορίζοντα νευρικά κύτταρα στα αναπτυσσόμενα έμβρυα των ψαριών, παρέχοντας ισχυρές ενδείξεις ότι τα νευρικά κύτταρα της ακρολοφίας του κορμού δημιουργούν στην πραγματικότητα τα κύτταρα που σχηματίζουν τον σκελετό καθώς και τα οστέΊνα προστατευτικά λέπια του δέρματος. Δηλαδή πολύ απλά είναι αυτά που εξελίσσονται σε οστεοβλάστες και τελικά δημιουργούν τον εσωτερικό στηρικτικό σκελετό όπως και τον εξωτερικό προστατευτικό (αμυντικό) σκελετό χρησιμοποιώντας σαν βασική ουσία την οδοντίνη. Μετά από αυτά τα ευρήματα φαίνεται ότι τα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας του κορμού είναι τελικά υπεύθυνα για την εξελικτική επιτυχία των σπονδυλωτών (DOI: 10.1073/pnas.2221120120).
Όπως βλέπουμε η εξέλιξη της τεχνολογίας αλλά κυρίως οι δημιουργικές ιδέες κάποιων ερευνητών, δημιουργούν το υπόστρωμα πάνω στο οποίο θα στηριχθούμε για να καταλάβουμε από που προερχόμεθα και προς τα που πάμε σαν έμβια όντα.
Διακόσια εκατομμύρια χρόνια μετά, περί τα 400 εκατομμύρια χρόνια από σήμερα, ο υπερπληθυσμός μέσα στη θάλασσα έχει φτάσει στα όρια του. Η τροφή λιγοστεύει επικίνδυνα, όπως και η ασφάλεια και μερικά τολμηρά ψάρια αποφασίζουν να εγκαταλείψουν το υγρό περιβάλλον και να αναζητήσουν την τύχη τους στην ξηρά.
Πολλοί έχουν αναρωτηθεί μέχρι σήμερα γιατί τα ψάρια αποφάσισαν να εγκαταλείψουν την θάλασσα και να αναπτυχθούν στον στερεό περιβάλλον του πλανήτη μας. Οι θεωρίες είναι πολλές αλλά μία είναι αρκετά ενδιαφέρουσα η οποία κρίνεται βέβαια και από το ευτυχές αποτέλεσμα. Πράγματι η εξέλιξη των ψαριών στην θάλασσα συγκριτικά με την εξέλιξη της εξωθαλάσσιας ζωής είναι μάλλον μηδαμινή. Μπορεί κάποιος να δεχθεί ακόμη ότι η προσπάθεια της εξόδου και η προσαρμογή στο εξωθαλάσσιο περιβάλλον ήταν τεράστια και το κόστος σε θύματα ακόμη μεγαλύτερο. Γιατί λοιπόν τα ψάρια επέλεξαν αυτή την ασύμφορη με την πρώτη ματιά εξελικτική οδό. Μελέτες έδειξαν ότι ένας από τους λόγους ήταν ότι η όραση έξω από το νερό είναι εντυπωσιακά βελτιωμένη, Πράγματι με τις καλλίτερες συνθήκες περιβάλλοντος ο οφθαλμός μέσα στο νερό μπορεί να διακρίνει καθαρά μέχρι τα 10 μέτρα, αντίθετα όταν ο ίδιος οφθαλμός όταν είναι έξω από το νερό μπορεί να διακρίνει το ίδιο καθαρά μέχρι 200 και πλέον μέτρα. Το πλεονέκτημα αυτό προσφέρει στο είδος πολύ περισσότερες πληροφορίες για το περιβάλλον του και το βοηθά να βρει πιο εύκολα την τροφή του αλλά και να αποφύγει κάποιον πιθανό κίνδυνο. Η αναζήτηση λοιπόν περισσότερων πληροφοριών για το περιβάλλον ίσως ήταν το κίνητρο για τα ψάρια της απόφασης τους να εγκαταλείψουν την θάλασσα (https://www.quantamagazine.org/why-did-life-move-to-land-for-the-view-20170307/).
Το κίνητρο αυτό πρέπει να ήταν ιδιαίτερα ισχυρό διότι στην στερεή Γη είχαν να αντιμετωπίσουν και να λύσουν τέσσερα σημαντικά προβλήματα: 1) Το πρόβλημα της αναπνοής. Αν και δύσκολο, φαίνεται ότι το έλυσαν μετά από αρκετό χρονικό διάστημα τροποποιώντας τμήματα του πεπτικού συστήματος τους σε πνεύμονες. Από τι δείχνουν τα απολιθώματα τα αρχέγονα ψάρια δεν ανάπνεαν τον αέρα αλλά τον κατάπιναν σαν τροφή μέχρι ότου δημιουργήσουν τους πνεύμονες τους. 2) Τα ψάρια ζούσαν σε ένα υδάτινο περιβάλλον και δεν χρειάζονταν να διατηρήσουν την υγρασία του σώματος τους το οποίο αποτελείτο κατά 80% από νερό. Η λύση για τα ίδια μεν ήταν να αποκτήσουν αδιάβροχο δέρμα, το οποίο σε κάποια φάση τους, δημιουργήθηκε, για δε τους απογόνους τους οι οποίοι γεννιόνταν σε αυγά να ενισχύσουν το κέλυφος των τελευταίων ώστε να γίνουν αδιάβροχα και να περιέχουν νερό τουλάχιστον στα πρώτα στάδια της ζωή τους. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο τα αυγά έχουν πάντα υγρό περιεχόμενο όπως και γιατί τα ανθρώπινα έμβρυα αναπτύσσονται μέσα στον αμνιακό σάκο ο οποίος περιέχει νερό μέχρι την γέννηση τους. 3) Για να μετακινηθούν οι πρόγονοι μας στην στέρεη γη χρειάζονταν βαδιστικά όργανα, τα οποία όμως απαιτούν ισχυρότατο σκελετό και αντίστοιχους μύες. Για να το επιτύχουν προσάρμοσαν κάποια από τα πτερύγια τους σε πόδια, έμαθαν να τα κινούν σωστά, ενίσχυσαν τους αντίστοιχους μύες και τις αρθρώσεις τους και προοδευτικά όχι μόνο κατόρθωσαν να περπατούν αλλά και να τρέχουν και 4) Στην ξηρά το ασβέστιο, ο φώσφορος και το μαγνήσιο είναι σπάνια και χρειάζεται κάποιος να τα αποθηκεύει κάπου για να μην του λείψουν σε περιόδους ένδειας. Τα τρία αυτά τόσο χρήσιμα ιόντα, τα τόσο απαραίτητα όχι μόνο για την δόμηση των οστών του σκελετού αλλά και για τη λειτουργία του εγκεφάλου, της καρδιάς, της αναπαραγωγής, της δημιουργίας ενζύμων όπως και στην διαχείριση της ενέργειας και του μεταβολισμού των κυττάρων του σώματος τους, κατόρθωσαν με την βοήθεια των τριών ασβεστιοτροπικών ορμονών, δηλαδή της βιταμίνης D, της παραθορμόνης και της καλσιτονίνης, να τα αποθηκεύσουν στον σκελετό τους και να τα διαχειρίζονται ανάλογα με τις ανάγκες τους. Για επιτύχουν τα ψάρια όλα αυτά τα οποία προαναφέραμε φαίνεται ότι χρειάστηκαν περίπου 30 εκατομμύρια χρόνια αλλά στο τέλος μερικά από αυτά τα τολμηρά ψάρια κατόρθωσαν να προσαρμοστούν στις συνθήκες οι οποίες ήταν απαραίτητες για την ζωή έξω από το θαλασσινό νερό και να μεγαλουργήσουν.
Σύμφωνα με τους ειδικούς το πρώτο ψάρι που έκανε αυτό το βήμα ήταν το Tiktaalik το οποίο είχε αρκετά ισχυρά άκρα ώστε να μπορεί να βαδίσει. Το βήμα αυτό της εξέλιξης ήταν ένα μικρής διάρκειας βήμα για τα ψάρια αλλά ένα τεράστιο άλμα για την έξω από την θαλάσσια ζωή η οποία έκτοτε εξελίσσεται συνεχώς τα τελευταία 350 εκατομμύρια χρόνια και προετοιμάζεται πλέον να εγκαταλείψει, αργά ή γρήγορα, όχι την θάλασσα αλλά και τον πλανήτη Γη.
Καλύπτοντας τις ανάγκες τις οποίες προαναφέραμε ο σκελετός και οι μύες των ζώων στην ξηρά εξελίσσονται και φτάνουν στην κορύφωση τους την εποχή των δεινοσαύρων. Τεράστιοι σκελετοί σε τεράστια ζώα, τα μεγαλύτερα που έχουν κυκλοφορήσει ποτέ στην Γη. Τότε, αιφνίδια, συμβαίνει ένα ατυχές συμβάν για τους δεινοσαύρους αλλά μάλλον ευτυχές για την δημιουργία των θηλαστικών και του ανθρώπου.
Μια ομάδα παλαιοντολόγων οι οποίοι μελετούν κυρίως την εξέλιξη των δεινοσαύρων διατύπωσε μια αρκετά προωθημένη θεωρία για την χρησιμότητα των οστών. Διαπίστωσαν ότι στα οστά κάποιων ειδών δεινοσαύρων, από τους παλαιότερους, υπάρχει μεγάλος αριθμός αερόσακων, οι οποίοι πληθαίνουν σε αριθμό και μεγαλώνουν σε μέγεθος όσο το ζώο εξελίσσεται και αυξάνεται και το συνολικό μέγεθος του. Πιστεύουν λοιπόν ότι τα οστά με τους αερόσακους ήταν οι αρχικοί πνεύμονες μερικών ζώων και δεν εξυπηρετούσαν μόνο την αναπνοή αλλά και την αποβολή της θερμότητας από το σώμα ειδικά σε χρονολογικές περιόδους που η θερμοκρασία στην Γη ήταν αυξημένη (https://doi.org/10.1002/ar.25209).
Πριν 200 περίπου εκατομμύρια χρόνια εμφανίζονται και τα πρώτα θηλαστικά, το οποία ομοιάζουν σαν ποντίκια και ζουν παράλληλα με τους δεινόσαυρους. Προοδευτικά αναπτύσσουν, τρίχωμα, ειδικά δόντια, ιδρωτοποιούς αδένες, εξωτερικά γεννητικά όργανα, είναι νυκτόβια και διαθέτουν και άλλα χαρακτηριστικά που τα διαχωρίζουν από τα πουλιά και τα ερπετά που ζούσαν στο ίδιο περιβάλλον.
Τότε, αιφνίδια, συμβαίνει ένα ατυχές συμβάν για τους δεινοσαύρους αλλά μάλλον ευτυχές για την δημιουργία των θηλαστικών και ιδιαίτερα του ανθρώπου. Πριν 65 εκατομμύρια χρόνια ένας αστεροειδής με διάμετρο 5 περίπου χιλιομέτρων συγκρούεται με την Γη στα κωνοφόρα δάση και τους βαλτοτόπους του Τσιξουλούμπ της χερσονήσου του Γιουκατάν, στο Μεξικό. Η συντριβή του απελευθερώνει ενέργεια ανάλογη με 100 τρισεκατομμύρια τόνους TNT ή ένα δισεκατομμύριο βόμβες σαν της Χιροσίμα. Οι πυρκαγιές, η ενεργοποίηση των ηφαιστείων και οι τεράστιες ποσότητες θείου, διότι κατά τύχη το μετέωρο συγκρούστηκε με στρώμα εδάφους που περιείχε άφθονο θείο, εκτοξεύονται μέχρι την στρατόσφαιρα και μετά επιστρέφουν στο έδαφος σαν τοξική βροχή, δηλητηριάζοντας όχι μόνο τη ατμόσφαιρα αλλά και την γη και την θάλασσα για δεκάδες χιλιάδες χρόνια. Ο ήλιος κρύβεται πίσω από τα μαύρα σύννεφα, η παραγωγή της βιταμίνης D μειώνεται σοβαρά και δημιουργείται το φαινόμενο του πυρηνικού χειμώνα. Οι βιολογικές επιπτώσεις οι οποίες προκύπτουν είναι τεράστιες, το 80% της ζωής του πλανήτη μαζί και οι δεινόσαυροι εξαφανίζονται από την επιφάνεια της Γης. Επιζούν μόνο κάποια ζώα μικρού μεγέθους και νυκτόβια, τα οποία χρειάζονται μικρές ποσότητες βιταμίνης D και τροφής (μανιτάρια) για να επιβιώσουν, όπως π.χ., τα θηλαστικά. Μέσα σε αυτά είναι και οι πρόγονοι της βιολογικής τάξης των Πρωτευόντων από τους οποίους μετά από πολλές διαφοροποιήσεις προήλθαν τελικά πριν 7 εκατομμύρια χρόνια, οι μεγάλοι πίθηκοι, γορίλας, χιμπατζής, ουρακοτάγκος και κάποια στιγμή εμφανίστηκε και το γένος άνθρωπος (Homo).
Θα ήθελα να τονίσω ότι όλα αυτά που γράφω για την εξέλιξη των ειδών δεν ακολουθούν τις απόψεις του Δαρβίνου, που περιέγραψε στο αρχικά, αλλά κάποιων σύγχρονων γενετιστών όπως π.χ. του James A, Shapiro οι οποίοι διαφωνούν με τον γενικό κανόνα του Δαρβίνου ότι η Εξέλιξη των ειδών οφείλεται στην τύχη. Σύμφωνα με τον Δαρβίνο στα διάφορα κύτταρα συμβαίνουν τυχαίες μεταλλάξεις στα γονίδια τους. Όταν η μετάλλαξη αυτή δεν είναι βιώσιμη το κύτταρο πεθαίνει, εάν όχι τότε το κύτταρο επιζεί και την κληρονομεί στους απογόνους του. Με αυτό τον τρόπο και μόνο με την τύχη, οι μεταλλάξεις αυτές αθροίζονται με το πέρασμα των δεκαετιών, των αιώνων ή των εκατομμυρίων ετών και προοδευτικά εμφανίζονται νέα είδη τα οποία είναι καλύτερα από τα προηγούμενα. Απλά σύμφωνα με τον Δαρβίνο ένα καινούργιο είδος προκύπτει κατά τύχη και χρειάζεται πάρα πολύ καιρό για να εμφανισθεί. Σύμφωνα με τους σύγχρονους γενετιστές κάθε κύτταρο αντιμετωπίζει το περιβάλλον σε όλες τις μεταβολές του και προσαρμόζει τις μεταλλάξεις των γονιδίων του ανάλογα με αυτό. Ο τρόπος αυτός χρειάζεται πολύ λιγότερο χρόνο και δεν οφείλεται στην τύχη αλλά στις προκλήσεις ενός συνεχώς μεταβαλλόμενου περιβάλλοντος (Δαρβίνου (1859. On the Origin of Species, (2022. Evolution: A View from the 21st Century, Fortified(2nd ed, 2022),
Συμπεράσματα: Ο οστίτης ιστός δημιουργήθηκε πριν 600 εκατομμύρια χρόνια με την βοήθεια κυρίως της βιταμίνης D και την συμμετοχή της παραθορμόνης και της καλσιτονίνης. Οργανώθηκε σε εξωσκελετό για προστατευτικούς και αμυντικούς λόγους και σε εσωσκελετό για στηρικτικούς λόγους. Στον άνθρωπο τα 206 οστά του σκελετού του προστατεύουν και στηρίζουν τα ευγενή όργανα του. Το κρανίο π.χ. προστατεύει τον εγκέφαλο, ο θωρακικός κλωβός προστατεύει αλλά και στηρίζει την καρδιά και τους πνεύμονες, τα οστά της λεκάνης προστατεύουν τα αναπαραγωγικά όργανα της γυναίκας για τον πολλαπλασιασμό του είδους κ.λπ. Με την έξοδο των όντων στην ξηρά ο σκελετός ισχυροποιήθηκε, συνεργάστηκε με τον μυϊκό και τον νευρικό ιστό για να επιτευχθεί η βάδιση και η μετακίνηση των ζώων και μετατράπηκε παράλληλα και σε αποθήκη ανεκτίμητων ιόντων δηλαδή του ασβεστίου, του φωσφόρου και του μαγνησίου. Η Φύση όπως επανειλημμένα τονίσαμε, παρακολουθεί την εξέλιξη των όντων και του ανθρώπου και παρεμβαίνει τροποποιώντας και βελτιώνοντας, όπου και ό,τι χρειάζεται, στον σκελετό μας. Για τον άνθρωπο οι βελτιώσεις αυτές απαιτούσαν αρχικά τεράστιο χρονικό διάστημα αλλά τα τελευταία 200 χρόνια το είδος μας εξελίσσεται πλέον ταχύτατα και με την βοήθεια της τεχνολογίας κατορθώνει να επιλύσει προβλήματα τα οποία θα χρειάζονταν χιλιάδες χρόνια για να επιλυθούν με την εφαρμογή του «Trial and Error» το οποίο εφαρμόζει συνήθως η Φύση. Πράγματι τον τελευταίο ειδικά αιώνα, η εντυπωσιακή βελτίωση των συνθηκών διαβίωσης και η εξέλιξη της φαρμακολογίας, επέτρεψε την εντυπωσιακή επιμήκυνση της ζωής του ανθρώπου. Οι γυναίκες στις οικονομικά αναπτυγμένες χώρες έχουν σχεδόν διπλασιάσει το προσδόκιμο επιβίωσης τους το οποίο πλησιάζει κατά μέσο όρο τα 82 χρόνια και πολλοί πιστεύουν ότι τα άτομα τα οποία θα μπορούν να ζουν 100-150 χρόνια έχουν ήδη γεννηθεί και είναι τώρα νεογνά.
Όπως έχουμε τονίσει όλες οι εντυπωσιακές βιολογικές ή μη αλλαγές συνήθως καταλήγουν σε κάποιο θετικό αλλά και κάποιο νέο βιολογικό πρόβλημα το οποίο θα λυθεί και αυτό μετά από συνήθως μεγάλης διάρκειας χρονικό διάστημα από την ίδια την Φύση. Πράγματι η επιμήκυνση της ζωής στις γυναίκες είχε σαν αποτέλεσμα να ζουν τα μισά περίπου χρόνια της ζωής τους, χωρίς τα οιστρογόνα τους, τα οποία είναι γνωστό ότι προστατεύουν και διατηρούν τον σκελετό τους. Η έλλειψη αυτή οδήγησε στην εμφάνιση και στην συνεχή αύξηση της συχνότητας μιας καινούργιας πάθησης, της Μετεμμηνοπαυσιακής Οστεοπόρωσης, η οποία ήταν άγνωστη τους προηγούμενους αιώνες. Είναι λοιπόν μία ευκαιρία σαν γνήσιοι απόγονοι των τολμηρών και περίεργων ψαριών τα οποία άφησαν την πλήξη του θαλάσσιου περιβάλλοντος τους και βγήκαν στην γεμάτη προκλήσεις στεριά, αφού έχουμε και την βοήθεια της σύγχρονης τεχνολογίας, να λύσουμε αυτό το πρόβλημα της Οστεοπόρωσης μόνοι μας, όσο το δυνατόν πιο γρήγορα, αξιοποιώντας τις μέχρι τώρα γνώσεις μας.