Cabinetul de curiozități al evoluției

În ciuda spectaculoasei diversități a organismelor vii, evoluția a făcut ca, prin înrudirea lor, acestea să se asemene ramurilor unui singur arbore. Din perspectiva cercetării, avantajul acestei înrudiri este conservarea pe parcursul evoluției a multor trăsături fiziologice și mecanisme moleculare, astfel încît, în unele cazuri, cum spunea biochimistul francez Jacques Monod cu privire la unele aspecte genetice, „ce se aplică bacteriei E. coli este valabil și pentru elefant”. Studiind E. coli în laborator, Monod folosea un „organism model”, știind că poate presupune că unele principii fundamentale se vor fi păstrat pe parcursul evoluției de la bacterii pînă la elefant sau la om. Laureat al premiului Nobel în 1965, Monod s-a folosit de bacterii pentru a înțelege mai multe despre cum este citită și „interpretată” de către celule informația genetică codificată în ADN. Alte organisme model mai apropiate de oameni pe arborele evoluției, precum muștele sau șoarecii, sînt folosite pentru a studia mecanisme mai complexe, cum ar fi disfuncționalitățile care duc la îmbolnăvirea organismului. Mai mult, deși cercetarea se bazează pe similaritatea dintre biologia organismelor model și cea umană, diferențele dintre organisme care contribuie la diversitatea speciilor sînt și ele surse importante de cunoaștere care merită investigate. De exemplu, organismele care își pot regenera cu ușurință țesuturile sînt studiate pentru a desluși trăsăturile moleculare și celulare ce le dau această abilitate, în speranța de a folosi aceste descoperiri pentru a găsi o cale de a repara țesturile umane lezate.

O astfel de capacitate regenerativă o au diverse specii de salamandre, cum ar fi axoloții, care își pot regenera degetele, cozile și picioarele. Această abilitate a salamandrelor a fost observată încă din secolul al XVIII-lea de preotul și biologul italian Lazzaro Spallanzani, care a descris regenerarea cozilor lor în urma amputării și a remarcat apoi această abilitate de regenerare a țesuturilor și la alte organisme, precum melcii și mormolocii. În mod similar, mulți cercetători studiază peștii zebră, care sînt oricum un organism model, dar au și o abilitate remarcabilă de a-și regenera celulele din diverse organe, inclusiv cele nervoase în urma unei leziuni în creier. Un alt exemplu sînt hidrele, mici animale acvatice, care asemenea monstrului mitic ce le dă numele, își pot regenera complet capetele. În plus, există și organisme care sînt mult mai rezistente decît oamenii la diverse boli. Șobolanul-cîrtiță golaș (naked mole rat) este studiat pentru că este deosebit de rezistent la cancer, celulele canceroase nereușind să îi acapareze țesuturile. Totodată, aceste rozătoare sînt studiate și pentru că îmbătrînesc foarte încet, trăind și pînă la 37 de ani – o vîrstă foarte impresionantă pentru un astfel de animal. 

În unele cazuri, abilitățile speciale ale organismelor se pot dovedi utile pentru cercetare în sine, devenind noi instrumente de investigare. De pildă, unele alge verzi unicelulare, microorganisme care trăiesc în unele ape și soluri, produc un tip de molecule numite rodopsine microbiene, care sînt activate de lumină, permițînd micilor organisme să navigheze în mediul în care se află. Folosindu-se de aceste molecule, ingeniozitatea unor cercetători a condus la o nouă metodă de a studia circuitele din care fac parte neuronii din creier. Întrucît neuronii comunică și prin semnale electrice, formînd „rețele” care străbat diversele zone ale creierului, pot fi urmărite efectele activării unui anumit grup de neuroni cărora le-au fost transferate moleculele sensibile la lumină ale algelor. Activate de lumina unui laser, aceste molecule schimbă activitatea electrică a neuronilor, astfel încît se pot analiza efectele acestei activări selective în organisme model. E ca și cum ar fi fost găsit un întrerupător care poate „aprinde” acele porțiuni din creier. În acest mod, cercetătorii au început să descopere mai multe despre rolul diverselor grupuri de neuroni din creier și al circuitelor din care fac parte, cum ar fi cele care sînt implicate în somn.

Există și cazuri în care abilitățile neobișnuite ale unor organisme sînt studiate în afara cercetării biomedicale, în special pentru a crea noi materiale sintetice. Șopîrlele gecko se pot urca pe suprafețe netede cu mare ușurință, iar performanța lor a inspirat cercetarea mecanismelor biologice care le fac tălpile suficient de lipicioase pentru a se cățăra, ducînd apoi la crearea unor noi materiale sintetice cu o funcționalitate similară. Totodată, păianjenii sînt studiați pentru a înțelege cum produc și din ce e alcătuită mătasea din care își țes pînzele, aceasta fiind un material deopotrivă foarte rezistent și foarte elastic.

Începînd cu perioada Renașterii, „curiozitățile” naturii se regăseau de multe ori în colecțiile excentrice de obiecte rare expuse în Wunderkammern – cabinete de curiozități. Aliniate pe rafturile cabinetelor, speciile neobișnuite, uneori aduse de foarte departe, atestau fascinația colecționarilor față de diversitatea și imprevizibilitatea naturii. Pierzîndu-și locurile de pe astfel de rafturi, care acum mai există doar prin muzee și colecții private, speciile cu trăsături remarcabile rămîn o sursă de cunoaștere la care cercetătorii se întorc mereu pentru a găsi soluții la problemele noi și vechi ale științei.

Laura-Yvonne Gherghina este doctorand în Departamentul de Fiziologie, Dezvoltare și Neuroștiințe la Universitatea din Cambridge.