Κι όμως, η Εξέλιξη δεν απαιτεί πάντα αλλαγές στο DNA

Εξελικτικό πείραμα που διήρκεσε μια δεκαετία έδειξε ότι το φυτό του ρυζιού μπορεί να αποκτά αντοχή στο κρύο χωρίς γονιδιακές προσαρμογές, εύρημα που έρχεται να προστεθεί στις ενδείξεις για έναν μηχανισμό που αποκλίνει από το βασικό δόγμα της εξελικτικής θεωρίας.

Η κρατούσα άποψη θέλει τα είδη να προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους αποκλειστικά μέσω της φυσικής επιλογής μεταλλάξεων που προκύπτουν τυχαία.

Η μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Cell αφορά ένα διαφορετικό είδος κληρονομήσιμων χαρακτηριστικών, τα οποία προκύπτουν από τους λεγόμενους επιγενετικούς παράγοντες –μόρια που συνδέονται στο μόριο του DNA και ρυθμίζουν τη λειτουργία των γονιδίων χωρίς να αλλάζουν τις αλληλουχίες τους.

Οι ερευνητές της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών ήταν περίεργοι να μελετήσουν πώς η όρυζα, η οποία κατάγεται από τροπικά κλίματα, προσαρμόστηκε στις χαμηλές θερμοκρασίες των βόρειων χωρών όπου έχει επεκταθεί η καλλιέργειά της.

Η ομάδα πειραματίστηκε με μια ασιατική ποικιλία (Oryza sativa L.) που παράγει ελάχιστους πόρους σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τα φυτά τοποθετήθηκαν για μια εβδομάδα σε έναν θάλαμο με σταθερή θερμοκρασία 15 βαθμών πριν αφεθούν να συνεχίσουν την ανάπτυξή τους σε πιο ζεστό περιβάλλον.

Το ρύζι καλλιεργείται εδώ και 9.000 χρόνια, Οι επιγενετικοί παράγοντες φαίνεται πως έπαιξαν ρόλο στην εξημέρωσή του (Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0)

Σπόροι συλλέχθηκαν από τα πιο παραγωγικά φυτά και, αφότου φύτρωσαν, υποβλήθηκαν στην ίδια δοκιμασία. Όταν το πείραμα έφτασε στην τρίτη γενιά, ορισμένα φυτά είχαν αποκτήσει αντοχή στο κρύο και έδιναν αφθονία σπόρων. Το χαρακτηριστικό αυτό διατηρήθηκε στις επόμενες πέντε γενιές, ήταν δηλαδή κληρονομήσιμο.

Τα φυτά απέκτησαν αντοχή μέσα σε μόλις τρεις γενιές, πολύ ταχύτερα από ό,τι θα αναμενόταν αν οι αλλαγές προέρχονταν από γονιδιακές προσαρμογές μέσω της φυσικής επιλογής, αναφέρουν οι ερευνητές. Η ομάδα χρειάστηκε χρόνια για να επιβεβαιώσει τα ευρήματα και να δείξει ότι το γονιδίωμα της νέας ποικιλίας δεν διέφερε σε σχέση με τους προγόνους της.

Η πραγματική διαφορά αποκαλύφθηκε με εξειδικευμένες εργαστηριακές αναλύσεις που αποκάλυψαν επιγενετικές διαφορές: η ανθεκτική στο κρύο ποικιλία έφερε λιγότερες χημικές τροποποιήσεις σε ένα γονίδιο με την ονομασία ACT1.

Η απομάκρυνση αυτών των επιγενετικών παραγόντων από άλλα φυτά αύξανε την παραγωγικότητά τους σε χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ η προσθήκη τους σε ήδη προσαρμοσμένα φυτά τα έκανε ευάλωτα στο κρύο. Σε συνδυασμό, τα ευρήματα αυτά καταδεικνύουν αιτιώδη σχέση.

Φαινόμενα επιγενετικής κληρονομικότητας έχουν καταγραφεί και σε ζώα. Για παράδειγμα, παλαιότερη έρευνα είχε δείξει ότι τα ποντίκια που εκπαιδεύονται να φοβούνται μια συγκεκριμένη μυρωδιά δίνουν απογόνους με αυξημένη ευαισθησία στην ίδια οσμή.

Τα τελευταία χρόνια οι επιγενετικοί παράγοντες προσελκύουν μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον και στον άνθρωπο, αν και οι περισσότερες μέχρι σήμερα μελέτες αφορούσαν παθήσεις και όχι ωφέλιμες προσαρμογές.

Η μελέτη της επιγενετικής κληρονομικότητας έχει μόλις αρχίσει.