Τετάρτη 3 Σεπτεμβρίου 2014
 
 
ΕΞΕΛΙΞΗ

Το μυστικό στην ουρά της σαύρας

Γιατί ορισμένες σαύρες διατηρούν την ικανότητα να αποκόπτουν την ουρά τους προσπαθώντας να ξεφύγουν από τους θηρευτές, ενώ άλλες όχι; Ενα ενδιαφέρον πείραμα με σαύρες του Αιγαίου αποκαλύπτει το εξελικτικό μυστικό τους
Το μυστικό στην ουρά της σαύρας
Η κομμένη ουρά της σαύρας μαρτυρά ότι πέτυχε να ξεφύγει από έναν θηρευτή, πιθανότατα οχιά ( Πηγή: φωτογραφια π. παφιλησ)
εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

 

Οι τυχεροί που μεγάλωσαν παίζοντας σε αυλές και αλάνες θα είχαν σίγουρα την ακόλουθη εμπειρία: τα παιδικά χεράκια κινούνται γρήγορα και αρπάζουν το σαυράκι που βγήκε να μαζέψει ήλιο. Και ενώ το παιδί είναι έτοιμο να πανηγυρίσει και να επιδείξει το τρόπαιο στους φίλους του, το σαυράκι απομακρύνεται μπροστά στα έκπληκτα ματάκια. Μα τότε τι είναι αυτό που κινείται ακόμη στα χέρια του; Η ουρά, φυσικά! Το τίμημα που πλήρωσε το σαυράκι για την ελευθερία του. Η αυτοτομία (έτσι λέγεται το εκούσιο αυτόματο κόψιμο ενός μέλους του σώματος) είναι γνωστός αμυντικός μηχανισμός τον οποίο αξιοποιούν οι σαύρες προκειμένου να αποφύγουν τους θηρευτές τους. Δεν διαθέτουν όλες όμως οι σαύρες αυτή την ικανότητα. Γιατί άραγε; Με αυτό το ερώτημα, που απασχόλησε πολλούς ερευνητές εδώ και έναν αιώνα, αποφάσισε να καταπιαστεί μια ελληνική ερευνητική ομάδα διασκορπισμένη σε διάφορα πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα της χώρας και της αλλοδαπής. Οι Ευστράτιος Βαλάκος του Πανεπιστημίου της Αθήνας, ο Παναγιώτης Παφίλης του Πανεπιστημίου της Αθήνας (και τώρα του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν), ο Ιωάννης Φουφόπουλος του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν στις ΗΠΑ, ο Νικόλαος Πουλακάκης του Πανεπιστημίου Υale των ΗΠΑ (και τώρα του Πανεπιστημίου Κρήτης) και ο Πέτρος Λυμπεράκης από το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας της Κρήτης υπογράφουν το πρόσφατο άρθρο στην επιθεώρηση «Εvolution» το οποίο απαντά στο αιωνόβιο ερώτημα.

Μάχη ζωής στο Αρχιπέλαγος
Αλλά ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Για την ακρίβεια, ας πάμε μερικές χιλιάδες χρόνια πίσω. Τότε το Αρχιπέλαγος του Αιγαίου δεν είχε καμία σχέση με το σημερινό. Η στάθμη της θάλασσας ήταν τόσο χαμηλότερη ώστε πολλά από τα σημερινά νησιά ήταν ενωμένα μεταξύ τους ή με τον κεντρικό κορμό της χώρας ή της Μικράς Ασίας. Π.χ., πριν από 18.000 χρόνια τα νησιά του συμπλέγματος της Παροναξίας ήταν ενωμένα, όπως ενωμένα ήταν και τα νησιά του Ανατολικού Αιγαίου με τη Μικρά Ασία. (Η Σάμος, όπως τη γνωρίζουμε σήμερα, έχει ηλικία μόλις 5.000 ετών.)

Αυτή η ενδιαφέρουσα γεωλογική ιστορία σημαίνει ότι το Αρχιπέλαγος του Αιγαίου είναι στην πράξη ένα φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη της εξέλιξης: όταν η στάθμη της θάλασσας ανέβηκε και τα νησιά διαχωρίστηκαν, οι πληθυσμοί των οργανισμών που κατοικούσαν τα ενωμένα νησιά μοιράστηκαν και κάθε ομάδα βρέθηκε αντιμέτωπη με νέες προκλήσεις. Προκειμένου να επιβιώσει ο κάθε πληθυσμός αναγκάστηκε να προσαρμοστεί στις ιδιάζουσες συνθήκες του νησιού στο οποίο βρέθηκε, πράγμα το οποίο οδήγησε στη διαφοροποίησή του από τον αρχικό. Περιττό να πούμε ότι οι οργανισμοί που δεν μπόρεσαν να προσαρμοστούν εξαφανίστηκαν.

Οι έλληνες ερευνητές αξιοποίησαν αφενός το φυσικό εργαστήριο του Αιγαίου και αφετέρου εφήρμοσαν έναν ευφυή πειραματισμό προκειμένου να διερευνήσουν τους παράγοντες που οδήγησαν στη διατήρηση ή στην απώλεια της ικανότητας της αυτοτομίας στα διάφορα είδη σαυρών που απαντώνται στη χώρα. Για τον πειραματισμό αξιοποιήθηκαν περί τις 200 σαύρες οι οποίες ανήκουν σε 15 διαφορετικά είδη και ενδημούν σε διαφορετικές περιοχές της χώρας: από τη Μακεδονία και την Ηπειρο ως την Πελοπόννησο (Μαίναλο, Ταΰγετος, Καρδαμύλη) και την Κρήτη (Λευκά όρη, διάφορες βραχονησίδες), αλλά και νησιά όπως η Σκύρος, η Ανδρος, η Μήλος και η Ικαρία.

Αυτό που αναζητούσαν οι ερευνητές ήταν να μετρήσουν την ευκολία με την οποία ένα είδος σαύρας μπορούσε να αποκόψει την ουρά του και να τη συσχετίσουν με τους θηρευτές του και τις ιδιαιτερότητές τους.

Ο σώζων την ουράν... σωθήτω
Περιττό να πούμε ότι από εξελικτικής απόψεως έχει νόημα η ικανότητα αυτοτομίας να είναι άμεσα συνδεδεμένη με την ύπαρξη θηρευτών. Μόνο όταν οι σαύρες συμβιώνουν με οργανισμούς από τους οποίους κινδυνεύουν έχουν λόγους να θέσουν σε εφαρμογή το σχέδιο «κόβω την ουρά μου, κερδίζω τη ζωή μου» προκειμένου να επιβιώσουν για διάστημα ικανό να τους επιτρέψει να αφήσουν απογόνους. Αλλιώς τι λόγο θα είχε ένα ζώο να απολέσει ένα μέλος του σώματός του;

Βλέπετε, έστω και αν είναι συνήθης μεταξύ σαυρών, η αυτοτομία είναι μια διαδικασία που κοστίζει. Εκτός από το ξεκάθαρο ενεργειακό κόστος, η έλλειψη ουράς περιορίζει την κινητικότητα της σαύρας, την τοποθετεί σε χαμηλότερο κοινωνικό επίπεδο στην ομάδα της και μειώνει τους ρυθμούς ανάπτυξής της. Με άλλα λόγια, η σαύρα πρέπει «να το σκεφθεί καλά» προτού προβεί σε μια τέτοια ενέργεια. Προφανώς οι σαύρες δεν σκέπτονται, τουλάχιστον όχι με την έννοια που δίνουμε οι άνθρωποι στο ρήμα «σκέπτομαι». Οι σαύρες υπόκεινται σε πιέσεις οι οποίες, σε βάθος χρόνου, τις εξαναγκάζουν να διατηρήσουν ή να απολέσουν ορισμένα χαρακτηριστικά και ικανότητες όπως η αυτοτομία. Προκειμένου να μετρηθεί η ευκολία με την οποία οι σαύρες θυσιάζουν την ουρά τους για να σώσουν τη ζωή τους οι ερευνητές σχεδίασαν και εκτέλεσαν τον παρακάτω εργαστηριακό πειραματισμό: με τη βοήθεια μιας ειδικής λαβίδας η οποία επιτρέπει τη ρύθμιση της πίεσης που θα ασκηθεί, οι ερευνητές τσιμπούσαν τις ουρές των σαυρών οι οποίες ήταν ελεύθερες μέσα σε ένα τεράριο (ειδικό κουτί). Το τσίμπημα διαρκούσε μόλις 15 δευτερόλεπτα και η πίεση που ασκούνταν ήταν ίδια για όλες τις εξεταζόμενες σαύρες (200 σαύρες 15 διαφορετικών ειδών). Το ποσοστό των σαυρών κάθε είδους το οποίο κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας έτεμνε την ουρά του ήταν η ένδειξη της ευκολίας με την οποία ένα είδος σαύρας αξιοποιεί την αυτοτομία.

Οι τιμές της αυτοτομίας που ελήφθησαν από τον παραπάνω πειραματισμό συσχετίστηκαν με την παρουσία-απουσία θηρευτών για το κάθε είδος, πράγμα το οποίο σχετίζεται άμεσα με το περιβάλλον όπου ζει η κάθε σαύρα. Σε διαφορετικούς θηρευτές είναι εκτεθειμένο ένα είδος σαύρας που ζει σε μεγάλα υψόμετρα στην ορεινή Ελλάδα και σε διαφορετικούς κάποιο νησιωτικό είδος. Μεταξύ των θηρευτών των σαυρών συγκαταλέγονται θηλαστικά όπως οι αλεπούδες και τα τσακάλια, πουλιά όπως οι αετοί και τα γεράκια, αλλά και ερπετά, κυρίως φίδια.

Η οχιά και η ουρά της
Υποβιβασμό στην κοινωνική πυραμίδα υφίσταται μια σαύρα με κομμένη ουρά, αλλά το κόστος είναι μικρό μπροστά στην επιβίωση
Σύμφωνα με τα ευρήματα των ελλήνων βιολόγων, το μόνο είδος θηρευτού που παίζει ρόλο στη διατήρηση της ικανότητας των σαυρών για αυτοτομία είναι τα φίδια και ειδικότερα οι οχιές, το μόνο δηλητηριώδες φίδι στην Ελλάδα. Με άλλα λόγια, τα είδη σαυρών τα οποία δεν απειλούνται από οχιές τείνουν να χάσουν την ικανότητα αυτοτομίας. Αντίθετα, τη διατηρούν ιδιαίτερα ανεπτυγμένη όσα είδη μοιράζονται τα οικοσυστήματά τους με τα συγκεκριμένα φίδια. Ετσι η σαύρα Ρodarcis gaigeae, η οποία ζει στη Σκύρο, όπου απουσιάζουν οι οχιές, έχει πολύ χαμηλές τιμές αυτοτομίας. Αντίθετα, τις υψηλότερες τιμές εμφανίζουν η σαύρα της Μήλου (Ρodarcis milensis), η οποία μοιράζεται το νησί με την περίφημη οχιά της Μήλου (Μacrovipera schwizeri), και μια ηπειρωτική σαύρα (Αlgyroides nigropunctatus), η οποία επίσης συνυπάρχει με οχιές.

Οπως εξήγησε μιλώντας στο «Βήμα» ο δρ Παναγιώτης Παφίλης,«παρά το γεγονός ότι ως σήμερα κανείς δεν είχε συσχετίσει την παρουσία της οχιάς με τη διατήρηση της ικανότητας αυτοτομίας στις σαύρες,το εύρημα δεν προκαλεί έκπληξη αν το δούμε υπό το πρίσμα της εξέλιξης. Εχει νόημα το κυριότερο αμυντικό όπλο ενός είδους να χρησιμοποιείται για την προστασία του από τον κυριότερο εχθρό του και να έχει αναπτυχθεί ώστε να ανταποκρίνεται στις ιδιαιτερότητες του εχθρού αυτού. Οταν μια οχιά επιτίθεται,ακόμη και μια πολύ μικρής διάρκειας επαφή με τη σαύρα είναι αρκετή για να μεταφερθεί μια θανατηφόρα δόση δηλητηρίου.Ετσιο μόνος τρόπος διαφυγής της σαύρας είναι η εντός δευτερολέπτων αποκοπή της ουράς, προτού προλάβει δηλαδή το δηλητήριο να φθάσει στον υπόλοιπο οργανισμό της.Αυτή ακριβώς η ταχύτατη αντίδραση αυτοτομίας παρατηρήθηκε στα είδη σαυρών που συμβιώνουν με τις οχιές.Αντίθετα,στα είδη που διαβιούν σε περιβάλλοντα ελεύθερα οχιών η ικανότητα αυτοτομίας τείνει να χαθεί καθώς δεν είναι συμφέρουσα για την επιβίωση». Γεννήτρια γλυκογόνου
Για να έχει όμως αποτέλεσμα η αποκοπή της ουράς θα πρέπει ο θηρευτής να ασχοληθεί με την ουρά για χρονικό διάστημα ικανό να επιτρέψει στη σαύρα να απομακρυνθεί. Ετσι η ουρά όχι μόνο αποκόπτεται αλλά συνεχίζει να κινείται για αρκετά λεπτά ξεγελώντας τον θηρευτή και δίνοντας τον χρόνο στη σαύρα να βρεθεί σε ασφαλές καταφύγιο. Πώς μπορεί όμως να κινείται η ουρά όταν έχει πάψει να είναι συνδεδεμένη με το σώμα; Και πώς σχετίζεται με τους θηρευτές αυτή η κινητικότητα;

Οι έλληνες βιολόγοι διερεύνησαν τα παραπάνω ερωτήματα και έχουν επανειλημμένως δημοσιεύσει τα ευρήματά τους τα οποία είναι αξιοσημείωτα από εξελικτικής απόψεως. Για να είναι σε θέση να κινείται το νε κρό πια μέλος του σώματος της σαύρας θα πρέπει κάπου να βρίσκει την ενέργεια. Υπό κανονικές συνθήκες η ενέργεια για την κίνηση των μυών προέρχεται από την αερόβια αναπνοή. Τώρα όμως που αυτή δεν υπάρχει, καθώς η κυκλοφορία έχει διακοπεί, η ουρά πρέπει να αντλήσει ενέργεια από άλλες πηγές που δεν βασίζονται στην κατανάλωση οξυγόνου. Προκειμένου αυτό να καταστεί δυνατόν, η ουρά της σαύρας αποτελεί μια καλή αποθήκη «καυσίμων». Σε αυτήν συγκεντρώνεται γλυκογόνο το οποίο αμέσως μετά την αυτοτομία μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ παράγοντας την ενέργεια που απαιτείται για την κίνησή της. Πρόκειται για την ίδια αντίδραση η οποία λαμβάνει χώρα στους μυς μας όταν κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης δεν επαρκεί το οξυγόνο που μεταφέρεται με το αίμα και έτσι καταφεύγουν στο αποθηκευμένο γλυκογόνο. Στην παραγωγή γαλακτικού οξέος οφείλεται ο χαρακτηριστικός πόνος στους μυς έπειτα από έντονη άσκηση.

Ζωτικές προσαρμογές
Μια από τις 411 φωτογραφίες του οδηγού των ελληνικών ερπετών και αμφιβίων: οι επιστήμονες το λένεΖamenis situlus,αλλά σε πολλές περιοχές της Ελλάδος το ακίνδυνο αυτό φίδι ονομάζεται σπιτόφιδο
Με δεδομένο ότι όσο περισσότερο χρόνο κινείται η κομμένη ουρά τόσο μεγαλύτερο διάστημα έχει η σαύρα να διαφύγει του θηρευτή της θα περίμενε κανείς οι σαύρες οι οποίες απειλούνται από τις οχιές να αποθηκεύουν περισσότερο γλυκογόνο στις ουρές τους. Θα περίμενε, δηλαδή, οι σαύρες αυτές να προσπαθούν να επιμηκύνουν το διάστημα κίνησης της ουράς τους. Η συγκριτική μελέτη όμως έξι διαφορετικών σαυρών δεν κατέδειξε κάτι τέτοιο. Αντίθετα, όλες οι σαύρες (απειλούμενες και μη από οχιές) αποθήκευαν στις ουρές τους ποσότητες γλυκογόνου οι οποίες δεν επαρκούσαν παρά για έξι-οκτώ λεπτά κίνησης. Γιατί άραγε; Την απάντηση μας δίνει ο δρ Ευστράτιος Βαλάκος:

«Οι φυσιολογικές διαδικασίες που σχετίζονται με την ικανότητα της ουράς να κινείται μετά την αποκοπή της είναι ίδιες με αυτές που επηρεάζουν την ικανότητα της σαύρας να απομακρύνεται με μεγάλη ταχύτητα όταν παραστεί ανάγκη.Μια πιθανή λοιπόν εξήγηση αυτής της παρατήρησης είναι ότι η φυσιολογία της αποθήκευσης γλυκογόνου και της αποδόμησής του σε γαλακτικό οξύ είναι σταθεροποιημένη στα άριστα επίπεδα για την επιβίωση του ζώου και έτσι δεν υπόκειται σε περαιτέρω εξελικτικές πιέσεις».

Εκτός από το προφανές ενδιαφέρον τους (τουλάχιστον για όσους ενδιαφέρονται για τα της φύσης), τα παραπάνω ευρήματα έχουν τεράστια σημασία για τη διατήρηση των ειδών. Γνωρίζοντας τις φυσιολογικές παραμέτρους που αφορούν την αυτοτομία οι ερευνητές είναι σε θέση να προβλέψουν τι θα συμβεί σε περίπτωση που κάποιος θηρευτής εισαχθεί σε ένα οικοσύστημα. Π.χ., γνωρίζουμε τώρα πως, αν υπάρξει τυχαία εισαγωγή οχιών στη Σκύρο, οι πληθυσμοί των σαυρών του νησιού που έχουν απολέσει την ικανότητα αυτοτομίας θα αποδεκατιστούν συντομότατα. Με άλλα λόγια, οι μελέτες της φυσιολογίας της διατήρησης (όπως ονομάζεται αυτό το επιστημονικό πεδίο) παρέχουν στους επιστήμονες τα δεδομένα που απαιτούνται για τη λήψη κατάλληλων μέτρων προστασίας του περιβάλλοντός μας.

Ερπετά και αμφίβια της Ελλάδας
Oσοι αγαπούν τις εξορμήσεις στην ελληνική ύπαιθρο και θλίβονται όταν δεν μπορούν να αναγνωρίσουν τα είδη των οργανισμών που συναντούν έχουν κάθε λόγο να είναι χαρούμενοι: μόλις κυκλοφόρησε ο οδηγός με τα αμφίβια και τα ερπετά της Ελλάδας. Πρόκειται για μια συλλογική εργασία έξι ελλήνων βιολόγων-ερπετολόγων οι οποίοι συγκέντρωσαν τις παρατηρήσεις τους στο πεδίο και όχι μόνο. Δομημένος στα πρότυπα του εξωτερικού ο οδηγός αποτελεί το απόλυτο βοήθημα κάθε επίδοξου εξερευνητή: έπειτα από μια εισαγωγή σχετικά με τη γεωγραφία, το κλίμα και τα οικοσυστήματα του ελλαδικού χώρου, τη βιογεωγραφία και τη διατήρηση των ειδών, ο αναγνώστης θα βρει κλείδες που του επιτρέπουν ακολουθώντας συγκεκριμένα βήματα να αναγνωρίσει οποιοδήποτε είδος ελληνικού αμφιβίου ή ερπετού.

Στη συνέχεια παρουσιάζονται αναλυτικά όλα τα είδη. Εκτός από τις 411 έγχρωμες φωτογραφίες, για κάθε είδος υπάρχει ένας χάρτης της εξάπλωσής του στη χώρα αλλά και μια σειρά πληροφορίες: το επίσημο και το κοινό όνομά του, τα πιθανά συνώνυμα, η γεωγραφική εξάπλωσή του και τα οικοσυστήματα στα οποία εντοπίζεται, ορισμένες πληροφορίες για τη βιολογία του και, τέλος, πληροφορίες που αφορούν τη διατήρησή του και άλλα γενικά σχόλια.

Ο οδηγός είναι εξαιρετικά εύχρηστος: οι χάρτες εξάπλωσης και οι φωτογραφίες των ειδών παρέχουν πληροφορίες σε δευτερόλεπτα, ενώ εκείνοι που θέλουν να εντρυφήσουν δεν έχουν παρά να συνεχίσουν το διάβασμα. Π.χ., για το αγιόφιδο (Τelescopus fallax), για το οποίο υπάρχουν τρεις φωτογραφίες, αντιλαμβανόμαστε αμέσως από τον χάρτη ότι εξαπλώνεται σε όλη την ελληνική επικράτεια και πληροφορούμαστε ότι χρωστά το όνομά του στην αξιοποίησή του στην Κεφαλλονιά για τον εορτασμό της Παναγίας στις 15 Αυγούστου.

Περιττό να πούμε ότι ο οδηγός αυτός αποτελεί απαραίτητο βοήθημα για φοιτητές Βιολογίας. Αποτελεί όμως και τον πλέον αξιόπιστο σύντροφο για όλους εκείνους που «βγαίνουν από την πεπατημένη» κατά τις βόλτες τους στην εξοχή. Μακάρι η προσπάθεια των ελλήνων ερπετολόγων να βρει μιμητές σε άλλα πεδία.



Science περισσότερες ειδήσεις

εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

 
 
σχόλια (0)
 
 
απομένουν 700 χαρακτήρες
Τα πεδία που είναι σημειωμένα με * είναι υποχρεωτικά
 
Τα μηνύματα που δημοσιεύονται στο χώρο αυτό εκφράζουν τις απόψεις των αποστολέων τους. Το ΒΗΜΑ δεν υιοθετεί καθ’ οιονδήποτε τρόπο τις απόψεις αυτές. Ο καθένας έχει δικαίωμα να εκφράζει την γνώμη του, όποια και να είναι αυτή. Δεν δημοσιεύονται συκοφαντικά ή υβριστικά σχόλια και όσα είναι γραμμένα με κεφαλαία γράμματα. Τέτοια μηνύματα θα διαγράφονται όποτε εντοπίζονται.