Αν κοιτάξετε τα πόδια μιας γάτας, ενός σκύλου ή ακόμα και ενός καγκουρό, θα παρατηρήσετε ότι έχουν κάτι κοινό με τα χέρια μας.
Ακόμα κι αν μερικά μπορεί να είναι συρρικνωμένα ή διαφορετικά τοποθετημένα, όλα αυτά τα θηλαστικά έχουν πέντε δάχτυλα. Γιατί μοιραζόμαστε αυτό το μοτίβο με τους γούνινους φίλους μας, παρόλο που εξελιχθήκαμε κάτω από διαφορετικές συνθήκες;
Για να απαντήσουμε στο ερώτημα γιατί τα θηλαστικά έχουν πέντε δάχτυλα, πρέπει πρώτα να καταλάβουμε γιατί τα τετράποδα σπονδυλωτά έχουν πέντε δάχτυλα, αναφέρει το Live Science.
Τα θηλαστικά ανήκουν στην υπερκατηγορία Tetrapoda, η οποία περιλαμβάνει επίσης ερπετά, αμφίβια και πτηνά. Ακόμη και μέλη αυτής της ομάδας χωρίς παραδοσιακά μέλη έχουν πέντε δάχτυλα στον σκελετό τους - οι φάλαινες, οι φώκιες και τα θαλάσσια λιοντάρια έχουν πέντε δάχτυλα στα πτερύγιά τους - ακόμα κι αν έχουν τέσσερα ή λιγότερα δάχτυλα στα πόδια τους.
Υπάρχει κάποια παραλλαγή: Τα άλογα έχουν μόνο ένα δάχτυλο του ποδιού και τα πουλιά έχουν ένα κόκκαλο δακτύλου στο τέλος του φτερού τους. Ωστόσο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι αυτά τα ζώα έχουν πέντε δάχτυλα όταν είναι έμβρυα, αλλά συρρικνώνονται πριν γεννηθούν.
Αυτή η διαδικασία υπαγορεύεται σε μεγάλο βαθμό από τα γονίδια Hox, είπε ο Thomas Stewart , ένας εξελικτικός βιολόγος στο Penn State, στο Live Science.
Τα γονίδια Hox κωδικοποιούν πρωτεΐνες που βοηθούν στη ρύθμιση της δραστηριότητας άλλων γονιδίων, ενεργοποιώντας ή απενεργοποιώντας τα.
Βοηθούν να διασφαλιστεί ότι τα μέρη του σώματος καταλήγουν στη σωστή θέση τους στο σώμα ενός ζώου, καθώς αυτό αναπτύσσεται από ένα έμβρυο. Ως εκ τούτου, εμπλέκονται στην υπαγόρευση του σκελετικού σχεδίου των τετραπόδων και το κάνουν βοηθώντας στον έλεγχο των πρωτεϊνών που δημιουργούνται από το γονίδιο του ηχητικού σκαντζόχοιρου (ναι, αυτό είναι το πραγματικό όνομα ) για να ενεργοποιηθούν και να μπλοκάρουν ο ένας τον άλλον δημιουργώντας ιστούς.
Μέσω αυτής της διαδικασίας, τα «μπουμπούκια» των δακτύλων μεγαλώνουν. Ανάλογα με τον τύπο του ζώου, αυτοί τα δάχτυλα θα μπορούσαν είτε να συνεχίσουν να αναπτύσσονται είτε να επαναρροφηθούν. Στη συνέχεια, τα κύτταρα γύρω από τα δάχτυλα πεθαίνουν, δημιουργώντας ξεχωριστά ψηφία. Το πώς ακριβώς συμβαίνει αυτό είναι «ομολογουμένως ένα αρκετά περίπλοκο πρόβλημα», είπε ο Stewart. Οι λεπτομέρειες ποικίλλουν ανάλογα με τον επιστήμονα που ρωτάτε.
Κανείς δεν είναι σίγουρος πότε εξελίχθηκε για πρώτη φορά αυτό το σχέδιο με τα πέντε δάχτυλα. Τα πρώτα γνωστά ζώα που ανέπτυξαν δάχτυλα εξελίχθηκαν από ψάρια πριν από περίπου 360 εκατομμύρια χρόνια και είχαν έως και οκτώ δάχτυλα , είπε ο Stewart.
Ωστόσο, η ύπαρξη του σχεδίου των πέντε δακτύλων στα περισσότερα ζωντανά τετράποδα δείχνει ότι το χαρακτηριστικό είναι πιθανόν μια «ομολογία» - ένα γονίδιο ή δομή που μοιράζεται μεταξύ των οργανισμών επειδή έχουν έναν κοινό πρόγονο. Ο κοινός πρόγονος όλων των ζωντανών τετραπόδων πρέπει με κάποιο τρόπο να έχει πέντε δάχτυλα και να έχει περάσει αυτό το σχέδιο στους απογόνους του.
Ένας κοινός πρόγονος εξηγεί πώς τα θηλαστικά είχαν πέντε δάχτυλα, αλλά δεν μας λέει γιατί. Μια θεωρία είναι η διοχέτευση - η ιδέα ότι με την πάροδο του χρόνου, ένα γονίδιο ή ένα χαρακτηριστικό γίνεται πιο σταθερό και λιγότερο πιθανό να μεταλλαχθεί.
Ο Stewart έδωσε το παράδειγμα των σπονδύλων του τραχήλου της μήτρας ή του λαιμού: Τα θηλαστικά έχουν σχεδόν πάντα επτά από αυτούς τους σπονδύλους, παρόλο που αυτός ο αριθμός δεν φαίνεται να προσφέρει κάποιο ιδιαίτερο πλεονέκτημα. Εάν ο αριθμός έχει λειτουργήσει για εκατομμύρια χρόνια, δεν υπάρχει λόγος να τον αλλάξετε, σύμφωνα με αυτή τη θεωρία.
Ωστόσο, δεν συμφωνούν όλοι οι ερευνητές με την ιδέα της διοχέτευσης. Η Kimberly Cooper, μια εξελικτική αναπτυξιακή γενετιστής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Ντιέγκο, επισημαίνει ότι η πολυδακτυλία ή το να έχεις περισσότερα από πέντε δάχτυλα, εμφανίζεται ως μετάλλαξη σε πολλά θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.
Υπάρχουν πολλές μεταλλάξεις που μπορούν να προκαλέσουν πολυδακτυλία, αλλά μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature διαπίστωσε ότι μπορεί να συμβεί μέσω της μετάλλαξης ενός μόνο νουκλεοτιδίου στο γονίδιο του ηχητικού σκαντζόχοιρου.
«Αν είναι τόσο εύκολο», ρώτησε η Cooper, «γιατί δεν υπάρχουν είδη πολυδακτυλίου;» Υποστήριξε ότι πρέπει να είναι επειδή η πολυδακτυλία είναι ένα εξελικτικό μειονέκτημα. Κάποιοι εικάζουν ότι μπορεί να οφείλεται στη γονιδιακή σύνδεση: Καθώς τα γονίδια εξελίσσονται κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, ορισμένα συνδέονται, πράγμα που σημαίνει ότι η αλλαγή ενός γονιδίου (η ποσότητα των δακτύλων) θα μπορούσε να οδηγήσει σε άλλα πιο σοβαρά προβλήματα υγείας. Αλλά μέχρι στιγμής, κανείς δεν έχει προσφέρει συγκεκριμένες αποδείξεις, είπε ο Stewart στο Live Science.
«Μπορούμε να κάνουμε μια πολύ απλή ερώτηση γιατί δεν βλέπουμε περισσότερα από πέντε δάχτυλα και φαίνεται ότι πρέπει να φτάσουμε σε μια απλή απάντηση», είπε. «Αλλά είναι ένα πραγματικά μεγάλο πρόβλημα. Αυτό κάνει [αυτό το πεδίο] πραγματικά συναρπαστικό.»