Το ιστορικό σοβιετικό πείραμα που πέτυχε να εξημερώσει τις αλεπούδες

Βαγγέλης Πρατικάκης

Πολλοί προσπάθησαν να κρατήσουν αλεπούδες ως κατοικίδια, όλοι όμως κατέληξαν με κατεστραμμένα σπίτια. Κι όμως, ένα πείραμα που ξεκίνησε στη Σοβιετική Ένωση και συνεχίζεται εδώ και 50 χρόνια στη Σιβηρία αποδεικνύει ότι οι επιλεκτικές διασταυρώσεις μπορούν να κάνουν αυτό το επιθετικό ζώο ήρεμο σαν σκυλάκι.

Το μεγάλο πείραμα για την εξημέρωση της κόκκινης αλεπούς ξεκίνησε το 1959 από τον γενετιστή Νμίτρι Μπελιάεφ, ο οποίος ουσιαστικά ήθελε να επαναλάβει τη διαδικασία εξημέρωσης του λύκου και της μεταμόρφωσής του στον εξημερωμένο σκύλο.

Σε ένα υπαίθριο εκτροφείο κοντά στο Εργαστήριο Κυτταρολογίας και Γενετικής του Νοβοσιμπίρσκ, ο Μπελιάεφ διάλεγε συστηματικά τις πιο ήμερες αλεπούδες, αυτές που αντιδρούσαν λιγότερο επιθετικά στην ανθρώπινη παρουσία, και τις διασταύρωνε μεταξύ τους για να δημιουργήσει ολοένα και πιο ήμερα ζώα -ουσιαστικά μια διαδικασία τεχνητής αντί φυσικής επιλογής.

Γενιά με γενιά, οι αλεπούδες συμπεριφέρονταν όλο και περισσότερο σαν κατοικίδια σκυλιά. Πενήντα χρόνια μετά την έναρξη του πειράματος, τα εξημερωμένα πειραματόζωα κουνούν την ουρά και κλαψουρίζουν με ανυπομονησία όταν δουν άνθρωπο να πλησιάζει για να τις χαϊδέψει.

Η συμπεριφορά τους δείχνει να μην έχει πια καμία σχέση με τις άγριες αλεπούδες, οι οποίες ακόμα κι αν μεγαλώσουν με ανθρώπους παραμένουν απείθαρχες, γίνονται τελικά επιθετικές και έχουν την τάση να καταστρέφουν ό,τι βρίσκουν μπροστά τους.

Το πείραμα επιβεβαίωσε έτσι την υπόθεση των εξελικτικών βιολόγων ότι οι άνθρωποι εξημέρωσαν τον λύκο με επιλεκτικές διασταυρώσεις ανάμεσα στα πιο ήρεμα ζώα.

Η συμπεριφορά, όμως, δεν ήταν το μόνο χαρακτηριστικό που άλλαξε -οι αλεπούδες άρχισαν με τον καιρό να εμφανίζουν νέα μορφολογικά χαρακτηριστικά, όπως λευκό τρίχωμα, κοντά πόδια και πιο πλατύ κεφάλι.

Παραμένει ασαφές αν τα χαρακτηριστικά αυτά εξελίχθηκαν ως αποτέλεσμα της στενότητας χώρου μέσα στα μικρά κλουβιά όπου ζουν οι αλεπούδες, ή αν ήταν μια παράπλευρη συνέπεια της επιλογής «ήρεμων» γονιδίων. Ορισμένοι επιστήμονες υποψιάζονται ότι τόσο οι συμπεριφορικές όσο και οι μορφολογικές αλλαγές προήλθαν από ορμονικές μεταβολές, αν και αυτό δεν έχει αποδειχθεί οριστικά.

Παρόλο που η βιολογία της εξημέρωσης δεν είναι ακόμα καλά κατανοητή, ο Μπελιάεφ «ίσως είναι ο άνθρωπος που προσέφερε περισσότερα στην κατανόηση της διαδικασίας μέσω της οποίας εξημερώθηκαν οι λύκοι» έγραφε το περιοδικό Scientific American το 2010, ενώ οι New York Times χαρακτήρισαν την προσπάθεια «το πιο ασυνήθιστο πρόγραμμα εκτροφής που έχει υλοποιηθεί ποτέ».

Στα 50 χρόνια που συνεχίζεται, το πείραμα του Μπελιάεφ συνάντησε σημαντικές οικονομικές δυσκολίες, σήμερα όμως εξασφαλίζει χρήματα πουλώντας εξημερωμένες αλεπούδες ως κατοικίδια.

Κάτι που σημαίνει ότι ο ρώσος γενετιστής πέτυχε το στόχο του.

Ο Μπελιάεφ πέθανε το 1985, όμως το ερευνητικό πρόγραμμα συνεχίζεται υπό την επίβλεψη της μαθήτριάς του Λουντμίλα Τρουτ, με την οποία συνεργαζόταν από την αρχή της προσπάθειας.

Οι εξημερωμένες αλεπούδες εξακολουθούν έτσι να διαφοροποιούνται και να απομακρύνονται από τους συγγενείς τους στη φύση.

Ποιος ξέρει; Μια μέρα ίσως γίνουν ο νέος καλύτερος φίλος του ανθρώπου.

news.in.gr

Διαβάστε Περισσότερα »

Τεχνητή φωτοσύνθεση: Το όνειρο μετατροπής της ρύπανσης σε ενέργεια

Βαγγέλης Πρατικάκης

Κάθε χρόνο, η ανθρωπότητα επιδεινώνει την κλιματική αλλαγή απελευθερώνοντας στην ατμόσφαιρα 30 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα. Μια νέα τεχνολογία, η τεχνητή φωτοσύνθεση, θα μπορούσε μια μέρα αφενός να περιορίσει τη ρύπανση, αφετέρου να παράγει καύσιμα και χημικές ύλες για τη βιομηχανία.

Το παράδειγμα δίνουν οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί, οι οποίοι απορροφούν το ατμοσφαιρικό CO2 και το μετατρέπουν σε σάκχαρα με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας.

Οι οργανισμοί αυτοί χρησιμοποιούν ένζυμα ως καταλύτες για να διασπάσουν το άκρως σταθερό μόριο του διοξειδίου του άνθρακα, όμως τα ένζυμα αυτά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία. Αυτό που προσπαθούν να κάνουν δεκάδες ερευνητικές ομάδες σε όλο τον κόσμο είναι να αναπτύξουν ανόργανους καταλύτες με λογικό κόστος και υψηλή αποδοτικότητα και ανθεκτικότητα.

Και όπως φαίνεται υπάρχει πρόοδος, όπως τουλάχιστον δείχνουν μελέτες που δημοσιεύτηκαν το φετινό καλοκαίρι στα κορυφαία επιστημονικά περιοδικά Nature και Science.

Και οι τέσσερις αφορούν πειραματικά συστήματα που αξιοποιούν το φως για τη χημική αναγωγή του διοξειδίου του άνθρακα σε μονοξείδιο, το οποίο με τη σειρά του μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή αιθανόλης, ντίζελ ή άλλων καύσιμων υδρογονανθράκων.

«Είναι πολύ δύσκολο να μετατρέψεις το σκέτο διοξείδιο του άνθρακα σε κάτι άλλο» παραδέχεται ο Λάρι Κέρτις του Εθνικού Εργαστηρίου Άργκον στις ΗΠΑ. «Στη φωτοσύνθεση, τα δέντρα χρειάζονται ενέργεια από το φως, νερό και διοξείδιο του άνθρακα για να παράγουν τα καύσιμά τους. Στο δικό μας πείραμα, τα συστατικά παραμένουν τα ίδια, αλλά τα προϊόντα αλλάζουν» εξηγεί.

Η ομάδα του Κέρτις αναφέρει στο Science ότι ανέπτυξε ένα «τεχνητό φύλλο» που μετατρέπει το CO2 σε CO χρησιμοποιώντας ως καταλύτη νανοσωματίδια δισεληνιούχου βολφραμίου. Στο πρώτο στάδιο, το φως προσφέρει την ενέργεια για τη διάσπαση του νερού σε οξυγόνο και υδρογόνο. Στο τελικό στάδιο, το υδρογόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και τα πλεονάζοντα ηλεκτρόνια από το πρώτο στάδιο αντιδρούν για να δώσουν μονοξείδιο του άνθρακα και νερό.

Ο ίδιος καταλύτης, το δισεληνιούχο βολφράμιο, χρησιμοποιείται και σε μια δεύτερη πειραματική διάταξη που παρουσιάζεται στο Science από ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ίλινοϊ στο Σικάγο.

Η διάταξη αποτελείται από φωτοβολταϊκά στοιχεία με τον καταλύτη στην κάθοδο και παράγει ένα μείγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνο, το λεγόμενο συνθετικό αέριο. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως έχει ως καύσιμο ή να μετατραπεί σε ντίζελ.

Μια τεχνητή πηγή φωτός τροφοδοτεί το σύστημα που μετατρέπει το CO2 σε συνθετικό αέριο (Πηγή: University of Illinois at Chicago/Jenny Fontaine)

Σε μια τρίτη μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στο Nature Communications, ως καταλύτης της αντίδρασης αναγωγής του CO2 χρησιμοποιούνται νανοσωματίδια πυριτίου, ενός στοιχείου που υπάρχει στην άμμο και είναι διαθέσιμο σε πρακτικά απεριόριστες ποσότητες.

Ο λόγος που χρησιμοποιούνται νανοσωματίδια, τόσο αυτή όσο και σε άλλες μελέτες, είναι ότι το μικρό μέγεθος αυξάνει την ελεύθερη επιφάνεια του καταλύτη πάνω στην οποία συνδέονται τα μόρια CO2. Τα νανοσωματίδια, με διάμετρο μόλις 3,5 νανόμετρα, απορροφούν τόσο το ορατό φως όσο και το υπέρυθρο και το υπεριώδες. Προϊόν της αντίδρασης είναι και σε αυτήν την περίπτωση το CO.

Μια ελαφρώς διαφορετική προσέγγιση, η οποία χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα αντί για φως ως πηγή ενέργειας, αναπτύσσεται στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο και παρουσιάζεται στο Nature. Ως καταλύτης χρησιμοποιούνται μικροσκοπικοί ράβδοι χρυσού, οι οποίοι έλκουν και διασπούν τα μόρια διοξειδίου όταν δεχθούν ρεύμα.

Όπως λένε οι ερευνητές, επόμενος στόχος τους είναι να παρακάμψουν την παραγωγή CO και να παράγουν απευθείας συμβατικά καύσιμα.

Και οι τέσσερις ερευνητικές ομάδες, εξάλλου, υποστηρίζουν ότι οι καταλύτες τους πληρούν τις προϋποθέσεις αποδοτικότητας και κόστους για να αξιοποιηθούν σε μεγάλη κλίμακα.

Ωστόσο αυτό που δείχνει ικανοποιητικό στο εργαστήριο μπορεί να αποδειχθεί αποτυχία στη βιομηχανία.

Όλα όμως δείχνουν ότι μια μέρα ο άνθρωπος  θα φτάσει και τελικά θα ξεπεράσει τις ικανότητες των φυτών στην αξιοποίηση της λιακάδας και του διοξειδίου του άνθρακα.

Θα είναι μια μέρα με πιο καθαρό αέρα και με φθηνά, σχεδόν ανεξάντλητα καύσιμα.

news.in.gr

Διαβάστε Περισσότερα »

Τριπλά ηλιοβασιλέματα, ημέρες δυο αιώνων

Βαγγέλης Πρατικάκης

Για τους πρώτους δυόμισι αιώνες, κάθε μέρα αρχίζει με τριπλή ανατολή και τελειώνει με τριπλό ηλιοβασίλεμα. Για τους επόμενους δυόμισι αιώνες, οι τρεις ήλιοι δεν δύουν ποτέ: βρισκόμαστε σε έναν από τους πιο ιδιόμορφους εξωπλανήτες που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα, ένα περίεργο της Αστρονομίας που κρυβόταν στον αστερισμό του Κένταυρου.

Πλανήτες με τρία άστρα είχαν ανακαλυφθεί στο παρελθόν, ωστόσο η τεράστια τροχιά που ακολουθεί ο πλανήτης HD 131399Ab, σε απόσταση 320 εκατομμυρίων ετών φωτός, δεν μοιάζει με καμιά άλλη.

Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science, ο εξωπλανήτης περιφέρεται γύρω από το μεγαλύτερο άστρο της τριάδας, ενώ τα δύο άλλα άστρα κινούνται σε τροχιά γύρω από το πρώτο ενώ ταυτόχρονα γυροφέρνουν το ένα το άλλο σε μικρή απόσταση.

Animation που δείχνει την πιθανή τροχιά του HD 131399Ab στο τριπλό σύστημα

Όπως εκτιμούν οι ερευνητές του Ευρωπαϊκού Αστεροσκοπείου του Νότου (ESO), το έτος του HD 131399Ab διαρκεί 550 γήινα χρόνια. Το πρώτο μισό του έτους πιθανότατα επικρατεί αιώνια μέρα, με τα τρία άστρα μονίμως ορατά. Για το υπόλοιπο μισό, ο πλανήτης απολαμβάνει τρεις ανατολές και τρεις δύσεις κάθε μέρα.

Οι ερευνητές καμαρώνουν μάλιστα ότι ο HD 131399Ab, με μάζα τέσσερις φορές μεγαλύτερη από του Δία και ευχάριστη θερμοκρασία 580 βαθμών Κελσίου, είναι ένας από τους ελάχιστους εξωπλανήτες που έχει γίνει άμεσα ορατός από τη Γη -στις περισσότερες άλλες περιπτώσεις, οι αστρονόμοι μπορούν μόνο να συμπεραίνουν την ύπαρξη πλανητών από την αλληλεπίδρασή τους με τα μητρικά άστρα τους

O εξωπλανήτης HD 131399Ab έγινε άμεσα ορατός με το τηλεσκόπιο VLT του ESO (Πηγή: ESO/K. Wagner et al.)

Παραμένει ωστόσο άγνωστο αν ο εξωτικός εξωπλανήτης θα παραμείνει σε αυτήν την ασυνήθιστη τροχιά: έχει ηλικία μόλις 18 εκατομμυρίων ετών, και δεν αποκλείεται στο μέλλον να εκδιωχθεί από το τριπλό σύστημα λόγω των περίπλοκων βαρυτικών επιδράσεων που αλλάζουν στην πορεία του χρόνου.

«Οι προσομοιώσεις μας δείχνουν ότι οι τροχιές αυτού του είδους μπορούν να είναι σταθερές, αν όμως κάτι αλλάξει ελάχιστα, μπορεί να γίνουν ασταθείς πολύ γρήγορα» λέει ο Ντάνιελ Άπαϊ του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Η ανακάλυψή του αποδεικνύει πάντως ότι τα εξωγήινα ηλιοβασιλέματα μπορεί να είναι πιο θεαματικά από ό,τι είχαν φανταστεί οι αστρονόμοι.

in.gr

Διαβάστε Περισσότερα »

Πώς οι Αζτέκοι δημιούργησαν τη σημερινή ντομάτα

Βαγγέλης Πρατικάκης

Αριστερά, μια άγρια ντοματιά από τη Νότιο Αμερική. Δεξιά, μια σημερινή ποικιλία βιομηχανικής ντομάτας (Προσαρμογή από Carl M. Jones, UC Davis)

Σε σχέση με τους άγριους προγόνους τους, οι σημερινές ντομάτες είναι πραγματικά μεταλλαγμένα τέρατα. Όταν οι ισπανοί κονκισταδόρ έφτασαν στην Αμερική, οι Αζτέκοι είχαν ήδη μετατρέψει ένα μικρό, άνοστο και μοβ καρπό σε υπερμέγεθες, ζουμερό φρούτο. Πεντακόσια χρόνια αργότερα, ένα από τα γενετικά μυστικά της μεταμόρφωσης έρχεται στο φως, και μάλιστα ανοίγει θεωρητικά το δρόμο για τη μεγέθυνση οποιουδήποτε φρούτου.

H ντομάτα (Solanum lycopersicum) μεταφέρθηκε στην Ευρώπη από τον ισπανό Χερνάν Κορτές, ο οποίος πρόσεξε το κόκκινο φρούτο που καλλιεργούσαν οι Αζτέκοι στο Μεξικό. Ήταν ένα από τα φυτά του σημαντικού γένους Solanum που μεταφέρθηκαν στον Παλαιό Κόσμο τον 16ο αιώνα, μαζί με την πατάτα, τη μελιτζάνα, την πιπεριά και τον καπνό.

Στην αρχική, άγρια μορφή της η ντοματιά παράγει καρπούς σε μέγεθος μούρου. Κι όμως, μια από τις ποικιλίες που έφερε ο Κορτέζ στην Ευρώπη έδινε γιγάντιους καρπούς, γνωστούς σήμερα ως ντομάτα beefcake.

Οι Αζτέκοι είχαν αλλάξει την ντομάτα με τη μέθοδο των παραδοσιακών διασταυρώσεων, κατά την οποία ο καλλιεργητής διασταυρώνει μόνο τα φυτά που έχουν επιθυμητά χαρακτηριστικά. Είναι μια διαδικασία που μπορεί να κρατήσει δεκαετίες ή αιώνες, αλλάζει όμως δραματικά το παραγόμενο προϊόν.

Νέα έρευνα που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature Genetics αποκαλύπτει τώρα το μυστικό της ντομάτας beefcake. Η ερευνητική ομάδα στο Εργαστήριο του Κολντ Σπρινγκ Χάρμπορ στις ΗΠΑ διαπίστωσε ότι το μεγάλο μέγεθος οφείλεται σε ένα είδος υπερπαραγωγής βλαστικών κυττάρων.

Το μέγεθος του καρπού και πολλά ακόμα χαρακτηριστικά των φυτών ρυθμίζονται από το μερίστωμα, τον ιστό από τον οποίο μεγαλώνουν οι άκρες των βλαστών. Η μελέτη αποκάλυψε την ύπαρξη ενός μηχανισμού ανάδρασης, στον οποίο ένα γονίδιο διεγείρει την παραγωγή βλαστικών κυττάρων ενώ το άλλο την επιβραδύνει.

Η μείωση της δραστηριότητας του ανασταλτικού μηχανισμού είναι αυτό που γιγάντωσε την ποικιλία beefcake. Το ανασταλτικό γονίδιο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη (CLAVATA3) που συνδέεται στην επιφάνεια των κυττάρων-στόχων όπως το κλειδί στην κλειδαριά. Για να λειτουργήσει κανονικά η πρωτεΐνη πρέπει να έχουν συνδεθεί πάνω της τρία μόρια σακχάρου. Αν ο αριθμός αυτός μειωθεί, η ανασταλτική πρωτεΐνη δεν λειτουργεί αποτελεσματικά και τα βλαστικά κύτταρα αυξάνονται.

Στη φύση, αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα στο φυτό, αφού η υπερπαραγωγή βλαστικών κυττάρων μπορεί να κάνει τους βλαστούς μακρείς αλλά αδύναμους. Επιπλέον, το φυτό χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να παραγάγει τους γιγάντιους καρπούς του. Σε συνθήκες καλλιέργειας, όμως, η ανθρώπινη φροντίδα εξασφαλίζει την επιβίωση της ποικιλίας.

Η παρέμβαση σε αυτόν τον μηχανισμό ρύθμισης του μεριστώματος ήταν μία μόνο από τις γενετικές αλλαγές που έδωσαν τις εκατοντάδες ποικιλίες ντομάτας που απολαμβάνουμε σήμερα.

Το σημαντικό όμως είναι ότι οι πρωτεΐνες CLAVATA που αναστέλλουν την παραγωγή βλαστικών κυττάρων υπάρχει σε όλα τα φυτά. Και αυτό σημαίνει ότι ο μηχανισμός θα μπορούσε θεωρητικά να ρυθμιστεί και σε άλλα φρούτα προκειμένου να τα φέρει κυριολεκτικά στα μέτρα μας.

In.Gr

Διαβάστε Περισσότερα »