Δώσαμε μυς και πήραμε… μυαλό!

Την επόμενη φορά που θα βρεθείτε σε ζωολογικό κήπο κοιτάξτε προσεκτικά τους χιμπαντζήδες και ειδικότερα τα κεφάλια τους. Δεν θα χρειαστεί να κάνετε ανατομική μελέτη για να αντιληφθείτε ότι ο κοντινότερος εξελικτικά συγγενής μας έχει έναν πολύ μικρότερο εγκέφαλο από τον δικό μας. Για την ακρίβεια, όπως μας πληροφορούν οι ερευνητές που πραγματοποίησαν συγκριτικές ανατομικές μελέτες των δύο ειδών, ο εγκέφαλός μας είναι τριπλάσιος σε βάρος από εκείνον του χιμπαντζή. Στα 6-8 εκατ. χρόνια που έχουν περάσει από την εποχή που τα δύο είδη μοιράζονταν έναν κοινό πρόγονο, ο ανθρώπινος εγκέφαλος αυξήθηκε σημαντικά. Το πιστοποιούν εξάλλου και τα μεγέθη των κρανίων των ανθρωποειδών που κατά καιρούς φέρνει στο φως η σκαπάνη των παλαιοανθρωπολόγων: οι πρώτοι πρόγονοί μας είχαν εγκέφαλο που δεν ξεπερνούσε το μέγεθος ενός πορτοκαλιού, ενώ ο δικός μας φέρνει περισσότερο προς πεπόνι!

«Καίει» μία στις πέντε θερμίδες μας

Το να έχουμε μεγαλύτερο εγκέφαλο προφανώς δεν ξαφνιάζει: δεν υπάρχει άλλο είδος που να είναι σε θέση να γράφει ποίηση, να δημιουργεί αριστουργήματα ζωγραφικής και γλυπτικής, να δημιουργεί τεχνολογία για να ταξιδεύει στο διάστημα ή να εξερευνεί τα βάθη των ωκεανών, να αλλάζει τις συνθήκες του περιβάλλοντός του με βάση τις ανάγκες του. Οπως δεν ξαφνιάζει και το γεγονός ότι ένας τέτοιος εγκέφαλος απαιτεί πολλή τροφή: ούτε λίγο ούτε πολύ, η μία στις πέντε θερμίδες που «καίει» ο ανθρώπινος οργανισμός καταναλώνεται από τον εγκέφαλο. Εκείνο που ξαφνιάζει όμως είναι το γεγονός ότι ο άνθρωπος καταναλώνει συνολικά τον ίδιο αριθμό θερμίδων με άλλα πρωτεύοντα θηλαστικά του ιδίου μεγέθους που δεν διατηρούν τόσο ενεργοβόρους εγκεφάλους. Γεγονός που γεννά το ερώτημα: Αν ο εγκέφαλός μας χρειάζεται όλη αυτή την ενέργεια πώς κατανέμεται η υπόλοιπη; Μήπως ο ανθρώπινος οργανισμός έχει κάνει περικοπές σε άλλους ιστούς ή όργανα προκειμένου να ταΐσει τον απαιτητικό εγκέφαλό του;

Μια πρώτη απάντηση στο ερώτημα αυτό έδωσαν το 1995 δύο βρετανοί ερευνητές: η ανθρωπολόγος Leslie Aiello του Πανεπιστημιακού Κολεγίου του Λονδίνου και ο φυσιολόγος Peter Wheeler του Πανεπιστημίου John Moores του Λίβερπουλ με άρθρο τους στην επιθεώρηση Current Anthropology (τεύχος 36, σελ. 199-221) διατύπωσαν την Υπόθεση του Ακριβού Ιστού (Expensive Tissue Hypothesis).

Η υπόθεση του πεπτικού

Σύμφωνα με αυτή, το τίμημα που κλήθηκε να πληρώσει ο ανθρώπινος οργανισμός προκειμένου να μπορεί να διαθέτει ένα τόσο ακριβό όργανο όσο ο εγκέφαλος ήταν ένα μικρό γαστρεντερικό σύστημα. Βεβαίως, ο ανθρώπινος οργανισμός δεν προέβη στη δραστική μείωση του γαστρεντερικού συστήματός του μέσα σε μία νύχτα. Βαθμηδόν όμως η διατροφή του γινόταν όλο και πιο πλούσια (με την εισαγωγή κρέατος και κονδύλων φυτών), ενώ η ανακάλυψη της φωτιάς, που επέτρεψε το μαγείρεμα των τροφών, σήκωσε ένα μεγάλο βάρος της πέψης από το γαστρεντερικό σύστημα. Ετσι, πρότειναν οι Αiello και Moores, το ανθρώπινο γαστρεντερικό, αν και μικρότερο σε σχέση με εκείνο των άλλων πρωτευόντων θηλαστικών, έγινε αποτελεσματικότερο: μπορούσε να παράγει την απαιτούμενη ενέργεια για τη διατήρηση της ομοιόστασης του οργανισμού χωρίς το ίδιο να καταναλώνει πολλή ενέργεια. Ετσι το περίσσευμα ενέργειας μπορούσε να διοχετεύεται στον πεινασμένο εγκέφαλό μας.

Ενώ όλοι οι ερευνητές φαίνεται να συμφωνούν ότι ο εγκέφαλός μας είναι ένα πολύ ακριβό όργανο, δεν υπάρχει ομοφωνία σχετικά με το πώς κατάφερε ο ανθρώπινος οργανισμός να πληρώσει το ενεργειακό κόστος αυτού του οργάνου. Με άρθρο το οποίο δημοσιεύτηκε μόλις πέρυσι στην επιθεώρηση Nature η Αna Navarrete του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης έδειξε ότι η Υπόθεση του Ακριβού Οργάνου χρειάζεται τροποποίηση. Περνώντας δύο χρόνια από τη ζωή της στην αίθουσα ανατομίας και έχοντας προχωρήσει στην ανατομή 100 διαφορετικών ειδών ζώων (μεταξύ των οποίων και 23 πρωτεύοντα θηλαστικά) και έχοντας ζυγίσει τα εσωτερικά τους όργανα, η ελβετή ερευνήτρια μπόρεσε να δείξει ότι δεν υπάρχει συσχετισμός ανάμεσα στο μέγεθος του εγκεφάλου και στο γαστρεντερικό σύστημα.

Εκπτώσεις στους μυς

Είναι αυτό οριστικό; Τίποτε στην επιστήμη δεν είναι οριστικό, πολύ περισσότερο δε σε μία επιστήμη η οποία αναζητεί στα σημερινά δεδομένα απαντήσεις για τεκταινόμενα του παρελθόντος. Ηδη από το 2003 είχε προταθεί από τον ανθρωπολόγο Willian Leonard του Πανεπιστημίου Northwestern των ΗΠΑ ότι το τίμημα για τον ακριβό εγκέφαλό μας είχε πληρωθεί με μείωση του μυϊκού ιστού. Η ανατομία δεν αρκεί για να υποστηριχθεί αυτή η υπόθεση, καθώς ο ανθρώπινος μυϊκός ιστός έχει διαφορετική κατανομή σε σχέση με αυτόν των κοντινών εξελικτικών εξαδέλφων μας (είναι λεπτότερος από τη μέση και κάτω και κάπως πιο εκτεταμένος στον κορμό). Πέρυσι όμως μια ομάδα βιολόγων από το Πανεπιστήμιο Duke παρουσίασε κατά τη διάρκεια του ετήσιου συνεδρίου της Αμερικανικής Εταιρείας για την Προώθηση της Επιστήμης δεδομένα που συνηγορούν υπέρ αυτής της άποψης.

Η βασική «τροφή» για τον εγκέφαλό μας είναι η γλυκόζη η οποία παράγεται από τη διάσπαση των τροφών, κυκλοφορεί στο αίμα και μεταφέρεται στα κύτταρα που τη χρειάζονται με τη βοήθεια πρωτεϊνών που ονομάζονται μεταφορείς γλυκόζης (glycose transporters). Οι μεταφορείς γλυκόζης κωδικοποιούνται από μία οικογένεια γονιδίων που περιλαμβάνει περισσότερα από 10 μέλη. Οι αμερικανοί ερευνητές διαπίστωσαν ότι το γονίδιο ενός από αυτούς (του SLC2A1) εκφραζόταν περισσότερο στον εγκέφαλο, ενώ το γονίδιο του SLC2A4 εκφραζόταν περισσότερο στους μυς. Το πόσο βασικός είναι ο μεταφορέας γλυκόζης για τον εγκέφαλο φαίνεται από το γεγονός ότι η ύπαρξη μεταλλάξεων στο γονίδιο SLC2A1 που μειώνουν την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς του σακχάρου οδηγεί σε μικροκεφαλία, δηλαδή σε έναν εγκέφαλο που πάσχει από ασιτία και μικραίνει.

Το πρώτο πράγμα που έκαναν οι αμερικανοί ερευνητές ήταν να συγκρίνουν τα γονίδια των μεταφορέων γλυκόζης του ανθρώπου και άλλων πρωτευόντων θηλαστικών, όπως ο χιμπαντζής, ο ουραγκοτάγκος και ο μακάκος. Διαπίστωσαν ότι τα ανθρώπινα γονίδια έφεραν διαφοροποιήσεις σε σχέση με τα γονίδια των άλλων τριών ειδών που μεταξύ τους ήταν όμοια.

Μπορούσαν άραγε αυτές οι διαφοροποιήσεις να οδηγήσουν σε αυξημένη ικανότητα μεταφοράς γλυκόζης στον εγκέφαλο με αντίστοιχη μείωση στους μυς; Προκειμένου να απαντηθεί αυτό το ερώτημα οι ερευνητές μέτρησαν το mRNA (messenger RNA, αγγελιοφόρο RNA) κάθε γονιδίου που κωδικοποιεί για μεταφορέα γλυκόζης στους εγκεφάλους και στους μυς των ανθρώπων και των χιμπαντζήδων. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων ήταν εντυπωσιακά: ο ανθρώπινος εγκέφαλος συνθέτει τρεις φορές περισσότερα μόρια μεταφορέων γλυκόζης σε σχέση με εκείνον των χιμπαντζήδων, ενώ στους μυς του ανθρώπου η σύνθεση μεταφορέων γλυκόζης είναι μειωμένη κατά 40% σε σχέση με το μυϊκό σύστημα των χιμπαντζήδων.

Κατά τους ερευνητές, αυτή είναι η καλύτερη απόδειξη της ανταλλαγής που έκανε ο άνθρωπος για να γίνει άνθρωπος: έδωσε μυς και πήρε φαιά ουσία. Καλό ακούγεται! Μέχρι αποδείξεως του αντιθέτου, γιατί δεν υπάρχει αμφιβολία πως οι έρευνες θα συνεχιστούν.