Οι «κακές» πρωτεΐνες που θεωρούνται υπαίτιες για τη νόσο των «τρελών αγελάδων» η οποία πλήττει τον άνθρωπο (νέα παραλλαγμένη μορφή της Κρόιτσφελτ-Γιάκομπ), δείχνουν για πρώτη φορά την… καλή τους πλευρά. Οι πρωτεΐνες πριόν (prion) φαίνεται τελικώς ότι βρίσκονται στην «καρδιά» μιας νεοανακαλυφθείσας μορφής «στιγμιαίας» εξέλιξης η οποία προσφέρει έναν τρίτο δρόμο προσαρμογής των οργανισμών σε εν δυνάμει θανατηφόρα περιβάλλοντα. Αυτό το είδος της εξέλιξης δεν συνδέεται ούτε με γενετικές ούτε με επιγενετικές αλλαγές.

Η συμβατική άποψη σχετικά με την εξέλιξη αναφέρει ότι τα καινούργια χαρακτηριστικά των οργανισμών μπορούν να προκύψουν μόνο εάν εμφανιστεί κάποια αλλαγή στο DNA – ο κλασικός τρόπος για να επιτευχθεί αυτό αφορά μετάλλαξη του ίδιου του γενετικού κώδικα. Πιο πρόσφατα όμως οι επιστήμονες ανακάλυψαν τις επιγενετικές αλλαγές: στη συγκεκριμένη περίπτωση δεν συντελούνται αλλαγές στο ίδιο το DNA αλλά κάποια μόρια αποτρέπουν το«διάβασμα» ορισμένων τμημάτων της γενετικής αλληλουχίας.

Ο τρίτος δρόμος της εξέλιξης

Ο μύκητας της μαγιάς όμως αποδεικνύεται ότι κάνει τη διαφορά καθώς δεν ακολουθεί ούτε τη μια, ούτε την άλλη από αυτές τις δυο οδούς της εξέλιξης. Όταν οι συνθήκες είναι επικίνδυνες για την επιβίωσή του μπορεί να παραγάγει άμεσα εκατοντάδες ολοκαίνουργιες και πιθανώς σωτήριες πρωτεΐνες από το DNA του χωρίς να επέλθει καμία αλλαγή στα γονίδιά του. Προκειμένου να παραγάγει τις πρωτεΐνες αυτές ο μικροσκοπικός μύκητας αλλάζει τον τρόπο «ανάγνωσης» του DNA του και για την ακρίβεια μετατρέπει μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Sup35 σε πρωτεΐνη πριόν.

Η Sup35 παίζει υπό φυσιολογικές συνθήκες σημαντικό ρόλο στη… γραμμή παραγωγής πρωτεΐνών. Καθήκον της είναι να διασφαλίζει ότι τα ριβοσώματα εντός των κυττάρων, μέσα στα οποία «δομούνται» οι πρωτεΐνες, αρχίζουν και τελειώνουν την «ανάγνωση» του DNA στα σωστά σημεία, ώστε να προκύψει μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη κάθε φορά.

Όταν όμως η Sup35 μετατραπεί σε πριόν, δεν παίζει πλέον αυτόν τον ρόλο. Καθώς λοιπόν απουσιάζει ο «ποιοτικός έλεγχος» διαβάζεται ολόκληρη η αλληλουχία του DNA και τελικώς παράγονται νέες πρωτεΐνες από τμήματα του γενετικού υλικού τα οποία υπό φυσιολογικές συνθήκες μένουν… παραπεταμένα.

Παραγωγή νέων πρωτεϊνών χωρίς αλλαγή στο DNA

Το αποτέλεσμα όλης αυτής της διαδικασίας είναι ότι ο μύκητας της μαγιάς είναι σε θέση να παράγει νέες πρωτεΐνες οι οποίες μπορεί να αποδειχθούν ζωτικής σημασίας για την επιβίωσή του σε δύσκολες συνθήκες χωρίς καμία αλλαγή στο DNA του.

Η Σούζαν Λίντκουιστ από το Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Ερευνας Whitehead στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης παρατήρησε για πρώτη φορά αυτήν την αναπάντεχη για τους επιστήμονες διαδικασία που η ίδια ονομάζει «συνδυαστική εξέλιξη» το 2004, μελετώντας μύκητες Saccharomyces cerevisiae που είχαν καλλιεργηθεί στο εργαστήριο. Όπως η ίδια λέει «ήδη από τότε εμείς αναφέραμε ότι πρόκειται για έναν μοναδικό τρόπο παραγωγής νέων χαρακτηριστικών, ωστόσο άλλοι ειδικοί υποστήριζαν ότι επρόκειτο για μια ασθένεια που είχε ‘χτυπήσει’ τους μύκητες εργαστηρίου».

Η επιβεβαίωση

Τώρα όμως η δρ Λίντκουιστ με δημοσίευσή της στην επιθεώρηση «Nature» αποδεικνύει στους σκεπτικιστές πόσο λάθος έκαναν καθώς έδειξε πέρα από κάθε αμφιβολία ότι η ίδια διαδικασία λαμβάνει χώρα και στη φύση. Συγκεκριμένα μαζί με τους συνεργάτες της εντόπισαν αυτή τη… στιγμιαία εξέλιξη σε 255 από τους 700 μύκητες της μαγιάς που μελέτησαν στη φύση.

Οι ερευνητές καλλιέργησαν τους μύκητες σε ένα εχθρικό περιβάλλον – το οποίο χαρακτηριζόταν για παράδειγμα από μειωμένα επίπεδα οξυγόνου ή ήταν αφύσικα όξινο – και στη συνέχεια εξέθεσαν όσους επιβίωσαν σε ένα χημικό που καταστρέφει τα πριόν. Όπως φάνηκε οι περισσότερες αποικίες μυκήτων αποδεκατίστηκαν όταν τα πριόν καταστράφηκαν, γεγονός που μαρτυρεί ότι οι πρωτεΐνες πριόν ήταν εκείνες που χάριζαν στους μύκητες την επιβίωση στο επικίνδυνο περιβάλλον.

Στρατηγική προσαρμογής

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα πριόν περνούν στην επόμενη γενεά μέσω της αναπαραγωγής με αποτέλεσμα και τα θυγατρικά κύτταρα να παράγουν αυτές τις πρωτεΐνες που προσφέρουν επιβίωση. Σύμφωνα με τη δρα Λίντκουιστ «πρόκειται για μια στρατηγική προσαρμογής, για έναν πολύ καλό τρόπο απόκτησης νέων φυσικών χαρακτηριστικών».

Εντυπωσιασμένος από τα νέα ευρήματα δήλωσε ο Γιούρι Τσέρνοφ του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια στην Ατλάντα, ο οποίος ήταν από τους ερευνητές που πίστευαν ότι η «συνδυαστική εξέλιξη» αποτελεί… εργαστηριακό ατύχημα. «Τα ευρήματα αυτά δείχνουν ότι οι πρωτεΐνες πριόν έχουν ισχυρή επίδραση στην εξέλιξη ενός οργανισμού. Η νέα μελέτη αποδεικνύει ότι η εξέλιξη δεν αφορά μόνο αλλαγές στο DNA».

Προς το παρόν οι ειδικοί δεν γνωρίζουν αν το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό αφορά μόνο τους μύκητες της μαγιάς ή εάν μπορεί να αποτελεί χαρακτηριστικό όλων των οργανισμών, αλλά αναμένεται να το διερευνήσουν.