Τα περισσότερα αρσενικά θηλαστικά φέρουν πολύτιμο φορτίο σε μια άκρως επισφαλής συσκευασία. Οι εξωτερικοί όρχεις - που αιωρούνται απαλά έξω από την κοιλιακή κοιλότητα σε έναν εκτεθειμένο σάκο με λεπτό δέρμα - είναι ευαίσθητοι, φαινομενικά, και κάνουν έναν προφανή στόχο για οποιονδήποτε εχθρό των ανδρών (όπως ποδοσφαιριστές, αδέσποτα γόνατα και έπιπλα με μέση). Δεν είναι λοιπόν έκπληξη το γεγονός ότι η εξέλιξη των κατεβαζόμενων όρχεων έχει για δεκαετίες τόσο σύγχυση όσο και ζόμπι βιολόγους.
σχετικό περιεχόμενο
- Η μακρά, τυλιγμένη ιστορία της επιστήμης του σπέρματος
Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε σήμερα στο PLOS Biology προσφέρει μια απάντηση σε μία από τις μεγαλύτερες συζητήσεις του μυστηρίου: οι πρωτόγονοι μας πρόγονοι τα φορούν ή κατεβαίνουν; Οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι τα πρώτα θηλαστικά είχαν ήδη αυτό το μπερδεμένο χαρακτηριστικό, με τις χιλιετίες των απογόνων να κληρονομούν τα οικογενειακά κοσμήματα σε πλήρη εμφάνιση. Παρά ταύτα, φαίνεται ότι από τότε οι εσωτερικοί όρχεις έχουν εξελιχθεί τουλάχιστον τέσσερις φορές.
Κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης στα ανθρώπινα αρσενικά, οι αναπαραγωγικές δομές μεταμορφώνονται σε πρωτο-όρχεις βαθιά στην κοιλιά (στις γυναίκες, αυτές οι ίδιες δομές συνεχίζουν να σχηματίζουν ωοθήκες). Πριν από τη γέννηση, οι όρχεις κατεβαίνουν κάτω από την κοιλιά και μέσα στο όσχεο σε μια διαδικασία δύο σταδίων. Αυτή η μετακίνηση προς τα κάτω ενεργοποιείται μέσω της δράσης δύο βασικών γονιδίων, INSL3 και RXFP2 . Η διαγραφή οποιουδήποτε από αυτά τα "ορχιδιακά γονίδια" σε ποντικούς εξαλείφει εντελώς τη νότια τροχιά των όρχεων.
Τα λίγα ανθρώπινα αρσενικά που γεννιούνται με ακανόνιστους όρχεις (μεταξύ 2 και 4%) μπορούν να αντιμετωπίσουν προβλήματα: αν η κατάσταση παραμείνει στην ενηλικίωση, μπορεί να συμβάλει στην κήλη, τη στειρότητα και τον καρκίνο των όρχεων. Αλλά για μια ολόκληρη διαφορετική ομάδα θηλαστικών, χωρίς καθόλου όσχεο είναι ο κανόνας. Τα είδη θηλαστικών του είδους Afrotheria clade - που περιλαμβάνει ελέφαντες, μαντεϊες, χρυσά σκοινιά και βράχια βράχια - αντί να διατηρούν τους όρχεις τους μέσα στην κοιλιά σε μια κατάσταση που ονομάζεται "testicondy".
Αυτά τα διαφορετικά χαρακτηριστικά έχουν δημιουργήσει ένα γρίφο για τους εξελικτικούς βιολόγους: Ο κοινός πρόγονος όλων των ζωντανών θηλαστικών, όπως οι Αφροθεραιείς και τα θηλυκά θηλαστικά, κράτησε τα πολύτιμα αναπαραγωγικά όργανα μέσα στην κοιλιά του; Ή, όπως οι άνθρωποι και οι περισσότερες άλλες οικογένειες θηλαστικών, τις έφερε έξω από το σώμα τους για να δουν όλοι; Επειδή οι μαλακοί ιστοί όπως οι όρχεις διατηρούν ελάχιστα στο απολιθωμένο αρχείο, δεν υπάρχουν φυσικές ενδείξεις προγονικών όρχεων και η θέση των προγόνων θηλυκών όρχεων παρέμεινε αόριστη.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Virag Sharma και ο ανώτερος συγγραφέας Michael Hiller, γονιδιωματιστές στο Ινστιτούτο Μοριακής Κυτταρικής Βιολογίας και Γενετικής του Max Planck στη Δρέσδη της Γερμανίας, υιοθέτησαν μια γενετική προσέγγιση στη συζήτηση. Γνωρίζοντας πόσο κρίσιμα είναι τα οσφρητικά γονίδια για την κάθοδο των όρχεων, υποστήριξαν ότι η σύγκριση αυτών των γονιδίων σε μια ποικιλία θηλαστικών γραμμών θα παρείχε την πιο άμεση οδό για τον εντοπισμό της προγονικής κατάστασης. (Η μέθοδος αυτή παρακάμπτει τους περιορισμούς των απολιθωμάτων, που μερικές φορές μπορεί να παράγουν αντικρουόμενες ή ασαφείς πληροφορίες σχετικά με τη συγγένεια μεταξύ των ειδών).
"Η δυνατότητα να χρησιμοποιούμε μοριακά δεδομένα για να απαντήσουμε σε μια τέτοια ερώτηση είναι κάτι που δεν μπορούσαμε να το κάνουμε πριν από 10 χρόνια", λέει ο γεννητογράφος Natosa Prado-Oviedo του Εθνικού ζωολογικού κήπου Smithsonian, ο οποίος δεν ήταν συνδεδεμένος με τη μελέτη. Είναι σημαντικό ότι η μέθοδος Sharma και Hiller "λειτουργεί [με οποιαδήποτε ερμηνεία του απολιθώματος]."
Θα θελήσατε να πιστεύετε ότι η εξέλιξη των όρχεων θα ήταν φτωχός καρπός - αλλά φαίνεται ότι η εικόνα είναι πολύ πιο περίπλοκη από ό, τι θα μπορούσαν να φανταστούν οι ερευνητές. Οι ελέφαντες είναι μόνο μία ομάδα με όρχεις τοποθετημένο στην κοιλιά. (baluda / Pixabay) Όταν ο Sharma συνέκρινε τα ορνίθια γονίδια σε 71 θηλαστικά, διαπίστωσε ότι τέσσερα αφροτεριακά είδη που δεν έφεραν καστανιές, ακανθώδεις ακρωτηριασμοί, ακρωτηριασμοί ελέφαντα ακανόνιστων και τενερίκ (μικροσκοπικά θηλαστικά εντόμων που μοιάζουν με σκαντζόχοιροι), έφεραν ακρωτηριασμένα αντίγραφα των οστικών γονιδίων . Στη συνέχεια, η Sharma χρησιμοποίησε αυτή τη γενετική πληροφορία για να προσεγγίσει όταν ένα από τα γονίδια είχε χάσει λειτουργικότητα σε κάθε είδος. Όταν τα γονίδια γίνονται μη λειτουργικά, δεν υπάρχει πλέον πίεση για διατήρηση της συνοχής και αρχίζουν να αποσυντίθενται και να συσσωρεύουν μεταλλάξεις εξαιτίας παραμέλησης. Τα περισσότερα σφάλματα που φέρνει μια ακολουθία γονιδίων, είναι πολύ πιθανό να χάθηκαν.
Εργαζόμενος προς τα πίσω, η Sharma παρακολούθησε επίσης την απώλεια της καταβολής των όρχεων σε όλα τα τέσσερα είδη σε 23-83 εκατομμύρια χρόνια πριν - περιπτώσεις πολύ πιο πρόσφατες από την εκτιμώμενη απόκλιση της γραμμής Αφροθερίων πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια. Σε αντίθεση με άλλα θηλαστικά, καθώς οι Αφροθερικοί χωρίστηκαν από το κύριο πακέτο, οι όρχεις τους απέτυχαν να κάνουν το ίδιο.
Η Sharma επίσης διαπίστωσε ότι οι τύποι γενετικών σφαλμάτων που βρέθηκαν σε αυτά τα τέσσερα είδη διέφεραν ο ένας από τον άλλο και προφανώς εμφανίστηκαν σε ξεχωριστά χρονικά σημεία. Εάν ήταν ταυτόσημες μεταλλάξεις, η Sharma θα είχε υποθέσει ότι ένας μοναδικός πρόγονος του ασκορτά είχε περάσει τα ίδια σπασμένα γονίδια και στα τέσσερα είδη με τη μία. Αλλά η παραλλαγή έδειξε ότι ο σκωτός εξαφανίστηκε σε τέσσερις διαφορετικές περιπτώσεις κατά τη διάρκεια της εξελικτικής ιστορίας. Με άλλα λόγια, η εξέλιξη "εφευρέθηκε ανεξάρτητα" χωρίς τερματισμό των όρχεων τέσσερις φορές.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και χρόνια ότι ένα από τα σημαντικότερα οφέλη του scrota είναι ο εξαερισμός: το σπέρμα θηλαστικών ωριμάζει και αποθηκεύει καλύτερα σε θερμοκρασίες 2, 5 έως 3 βαθμούς Κελσίου χαμηλότερες από το υπόλοιπο σώμα και εκτοξεύοντας αυτά τα όργανα τα κρατά δροσερά. Αλλά είμαστε πολύ λιγότερο σίγουροι αν αυτός είναι ο λόγος που εξελίχθηκε ο scrota. Είναι ένα κλασσικό δίλημμα για τους κότες και τα αυγά: οι όρχεις μπορεί να έχουν ξεφύγει από την κοιλιά επειδή οι θερμοκρασίες έχουν πάρα πολύ ψηλό, ή το σπέρμα μπορεί να έχει προσαρμοστεί για να αγαπήσει το ψύχραιμα, επειδή είχαν ήδη εκδιωχθεί για κάποιο άλλο λόγο.
(Άλλες θεωρίες αφθονούν, συμπεριλαμβανομένης της ιδέας ότι οι όρχεις είναι διακοσμητικά αντικείμενα που ανήκουν στην αρρενωπότητα. Ή ίσως, όπως πιστεύει ο παιδιατρικός ουρολόγος John Hutson, οι όρχεις εκδιώχθηκαν ως υποπροϊόν ή λάθος άλλης ανατομικής αναδιάταξης).
Αλλά αν η θερμοκρασία είναι ο κύριος παράγοντας, τότε υπάρχει ακόμα ένας ερευνητής παζλ που πρέπει να απαντήσει. Οι ελέφαντες και οι σάρπες του ακρωτηρίου των αμυγδάλων - που κρατούν τους όρχεις τους κλειδωμένους στην κοιλιά - έχουν θερμοκρασίες εσωτερικού σώματος παρόμοιες με αυτές των ανθρώπων. Πώς αντιμετωπίζουν;
Στα Afrotherians, το κόστος (έκθεση, ευπάθεια) θα μπορούσε απλώς να αντισταθμίσει τα οφέλη (ελαφρώς πιο ψυχρή θερμοκρασία), λέει ο Hiller. Ή ίσως αυτά τα θηλαστικά χρησιμοποιούν μια ακόμη μη-ανακαλυφθείσα μέθοδο διατήρησης της ψύξης τους. Για να προσδεθούν αυτά τα φαινόμενα στην κατακράτηση των όρχεων, οι γενετιστές πιθανόν θα πρέπει να ενώσουν τις δυνάμεις τους με τους φυσιολόγους.
"Δεν μπορούμε να στηριχτούμε απλώς στη γενετική ή μόνο στο αρχείο απολιθωμάτων", λέει η υπολογιστική βιολόγος Melissa Wilson Sayres του κρατικού πανεπιστημίου της Αριζόνα. "Η γονιδιωματική είναι ισχυρή, αλλά πρέπει να την κατανοήσουμε σε συνεννόηση με τη φυσική ιστορία και την ανατομία".
Προς το παρόν, οι υπόλοιποι μας αρέσουν.
