Κάποια στιγμή κατά την Δεβόνια περίοδο, περίπου πριν από 420 εκατομμύρια χρόνια, ένα ψάρι έπαψε να χρησιμοποιεί τα βράγχιά του και να ζει στο νερό και χρησιμοποίησε τα θωρακικά του πτερύγια για να συρθεί από τα ρηχά νερά σε στερεή γη.
Σε αυτήν τη μετάβαση, άλλαξε για πάντα το μέλλον των περισσότερων ζωικών ειδών.
Αυτό το ψάρι και οι φίλοι του τελικά εξελίχθηκαν σε μια πληθώρα ειδών που ανήκουν σε μια ομάδα συλλογικά γνωστή ως τετράποδα, η οποία περιλαμβάνει όλα τα τετράποδα σπονδυλωτά πλάσματα που περιφέρονται στη γη – συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.
Αυτό το ψαράκι χρησιμοποίησε τα αδύναμα άκρα του για να πατήσει το πόδι του στη στεριά και τους πνεύμονές του για να γευτεί τον γλυκό αέρα της τότε περιόδου και ξεκίνησε τον εξελικτικό κύκλο που τελικά γέμισε τον κόσμο με τα πάντα, από ρινόκερους και βατράχους μέχρι γκρίζλι και κουνέλια.
Lungfish / Πνευμονόψαρο
Το lungfish —ένα ολισθηρό πλάσμα του γλυκού νερού που έχει μήκος λίγο πάνω από τρία πόδια— παρακολουθήθηκε καθώς όλα τα άλλα τετράποδα ανέπτυξαν νέα, μοναδικά χαρακτηριστικά, όπως πέλματα, οπλές και αντίχειρες.
Και όλο αυτό το διάστημα, έμεινε λίγο πολύ το ίδιο. Οι τρεις υπόλοιπες γενεαλογίες (βρίσκονται στην Αφρική, τη Νότια Αμερική και την Αυστραλία) είναι οι πιο κοντινοί εν ζωή συγγενείς αυτού του αρχαίου είδους που έμαθαν ότι μπορούσε να αναπνέει τόσο στο νερό μέσω των βραγχίων όσο και στην ξηρά με ένα σύνολο πνευμόνων (εξ ου και το όνομα lungfish).
Έχει τη μεγαλύτερη αλληλουχία DNA
Τώρα, επιφανειακά, μπορεί να μην φαίνεται ότι το lungfish έχει πολλά να καυχηθεί. Δεν μπορεί να τρέξει γρήγορα όπως, ας πούμε, μια γαζέλα. Δεν μπορεί να σκαρφαλώσει στα δέντρα σαν λεμούριος. Όμως, χάρη σε μια ανακάλυψη από μια ομάδα επιστημόνων, έχει τώρα μια σημαντική αξίωση για φήμη: έχει τη μεγαλύτερη αλληλουχία DNA από οποιοδήποτε ζώο που έχει βρεθεί ποτέ.
Συγκεκριμένα, το ρεκόρ ανήκει στο πνευμονόψαρο της Νότιας Αμερικής, το οποίο έχει μια γονιδιωματική αλληλουχία 90 δισεκατομμυρίων ζευγών βάσεων γενετικών πληροφοριών (για αναφορά, το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει μόνο 3 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων), σύμφωνα με μια στο περιοδικό Nature.
Η ερευνητική ομάδα πίσω από την εργασία – με επικεφαλής τον Axel Meyer, έναν εξελικτικό βιολόγο από το Πανεπιστήμιο της Konstanz και τον Manfred Schartl, βιοχημικό από το Πανεπιστήμιο του Würzburg – ολοκλήρωσε πρόσφατα την επίπονη διαδικασία προσδιορισμού αλληλουχίας του γονιδιώματος του πνεύμονα.
«[Δεκαοκτώ] από τα 19 χρωμοσώματα του πνευμονόψαρου της Νότιας Αμερικής είναι το καθένα ξεχωριστά μεγαλύτερο από ολόκληρο το ανθρώπινο γονιδίωμα με τις σχεδόν 3 δισεκατομμύρια βάσεις του», ανέφεραν οι ερευνητές.
Το ξεχωριστό γονιδίωμα του ψαριού
Το γονιδίωμα του πνευμονόψαρου της Νότιας Αμερικής είναι ακόμη και διπλάσιο από αυτό του αυστραλιανού πνευμονόψαρου, το οποίο η ερευνητική ομάδα πίστευε προηγουμένως ως το μακρύτερο.
Τα γονίδια άλματος – ένας πιο ψυχρός τρόπος αναφοράς σε αυτόνομα τρανσποζόνια – μπορούν να αντιγράψουν τον εαυτό τους και να «πηδήξουν» γύρω από το γονιδίωμα, μεταφέροντας τους εαυτούς τους σε μια αλληλουχία (στην περίπτωση αυτή) 90 δισεκατομμυρίων ζευγών βάσεων και επεκτείνοντας αυτή την αλληλουχία.
Ένας μεγάλος αριθμός γονιδίων άλματος τείνει να οδηγεί στην ταχεία εξέλιξη ενός είδους, επομένως η επικράτηση τους στην αλληλουχία των πνευμονόψαρων δεν προκαλεί έκπληξη.
Αυτό που προκαλεί έκπληξη, ωστόσο, είναι πόσο γρήγορα αυτά τα γονίδια προκάλεσαν την επιμήκυνση του γονιδιώματος. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι το γονιδίωμα του πνευμονόψαρου ήταν η ταχύτερα αναπτυσσόμενη αλληλουχία που συναντήθηκε ποτέ – κάθε 10 εκατομμύρια χρόνια, η αλυσίδα DNA του μεγάλωνε κατά περίπου το μέγεθος ενός ολόκληρου ανθρώπινου γονιδιώματος.
«Και συνεχίζει να αυξάνεται», έγραψε η ομάδα στην εφημερίδα. «Βρήκαμε στοιχεία ότι τα υπεύθυνα μεταθετικά είναι ακόμα ενεργά».
Τα αυτόνομα τρανσποζόνια μπορούν συχνά να καταστήσουν μια ακολουθία ασταθή, κάτι που είναι σοβαρό κακό για οποιοδήποτε είδος.
Αλλά αυτή η πρόσφατη ανάλυση της αλληλουχίας των πνευμονόψαρων – παρά το τεράστιο μήκος και τον μεγάλο αριθμό γονιδίων που πηδούν – έδειξε ότι αποδείχθηκε εκπληκτικά σταθερό.
Και αυτό το ένα γεγονός επέτρεψε στους ερευνητές να κάνουν κάτι πραγματικά απίστευτο – να ανακατασκευάσουν την αρχική χρωμοσωμική αρχιτεκτονική του κοινού μας τετράποδου προγόνου.
Αυτές οι πληροφορίες θα βοηθήσουν πολύ στην κατανόηση της σχέσης μεταξύ των αρχαίων ψαριών που γεφύρωσαν το χάσμα μεταξύ θάλασσας και ξηράς και του τεράστιου αριθμού σύγχρονων ειδών που πιθανότατα εξελίχθηκαν από αυτά.
Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές έχουν ήδη σημειώσει πρόοδο σε αυτό το τμήμα – παρατήρησαν ότι τα πιο ανεπτυγμένα πτερύγια του αυστραλιανού πνευμονόψαρου είναι ένας προφανής πρόδρομος της οστικής δομής των σύγχρονων τετράποδων βραχιόνων.