Η κότα έκανε το αυγό ή το αυγό την κότα;
της Μαριάννας Κυργιαφίνη
Το κλασικό ερώτημα «Η κότα έκανε το αυγό ή το αυγό την κότα;» είναι κάτι που όλοι έχουμε ακούσει κάποια στιγμή στη ζωή μας και για πολλά χρόνια δημιουργούσε διαμάχες με παθιασμένους υποστηρικτές και των δύο πλευρών. Από εξελικτικής άποψης ωστόσο, και με βάση τη σειρά εμφάνισης των συγκεκριμένων στρατηγικών/συμπεριφορών αναπαραγωγής, η απάντηση είναι απλή! Ελάτε μαζί μας για να την ανακαλύψουμε...
Οι μηχανισμοί αναπαραγωγής και τα χαρακτηριστικά που συνδέονται με αυτούς είναι αδιαμφισβήτητα εξαιρετικής σημασίας για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς καθώς μέσω της αναπαραγωγής εξασφαλίζεται η διαιώνιση των ειδών (Ctrl+C: Πώς η ζωή αντιγράφει τον εαυτό της (;)).
Εδώ και πάρα πολλά χρόνια, οι κυριότεροι μηχανισμοί των φυλετικά αναπαραγόμενων οργανισμών, με τους οποίους μπορεί να έρθει ένας νέος ζωικός οργανισμός στη ζωή είναι δύο: η ωοτοκία και η ζωοτοκία. Η ωοτοκία είναι πιο απλά η παραγωγή αυγών τα οποία εκκολάπτονται. Αντίθετα, στη ζωοτοκία, το έμβρυο αναπτύσσεται στο εσωτερικό της μητέρας μέχρι να γεννηθεί ως ζωντανός οργανισμός ο οποίος μπορεί να έχει τα ίδια μορφολογικά χαρακτηριστικά με το ενήλικο άτομο ή να απαιτούνται περαιτέρω στάδια για να αποκτήσει την τελική του μορφή, όπως π.χ. η διαδικασία της μεταμόρφωσης. Παρόλο που πολλοί νομίζουμε ότι η ζωοτοκία είναι χαρακτηριστικό των θηλαστικών, αυτό δεν ισχύει καθώς παρατηρείται σε ορισμένα φίδια και σαύρες, σε μερικά αμφίβια και σε ελάχιστα ψάρια μεταξύ των οποίων είναι οι καρχαρίες.
Fun fact
Στην πραγματικότητα, από επιστημονικής άποψης, οι συμπεριφορές αναπαραγωγής ή γέννησης του εμβρύου είναι πέντε: η εσωτερική ωοτοκία, η εξωτερική ωοτοκία, η ωοζωοτοκία, η ιστοτροφική ζωοτοκία και η αιμοτροφική ζωοτοκία.
Πότε παρατηρείται λοιπόν ωοτοκία και πότε ζωοτοκία; Ποια ήταν η εξελικτική πίεση που οδήγησε σε αυτούς τους δύο μηχανισμούς; Αυτά είναι μερικά μόνο από τα ερωτήματα στα οποία θα δοκιμάσουμε να απαντήσουμε ώστε να καταλήξουμε τελικά αν το αυγό έκανε την κότα ή η κότα το αυγό...
'Εν ἀρχή ἦν τὸαὐγό...και η υπόλοιπη ιστορία
Πριν πάρα πολλά χρόνια, η ιστορία ξεκινά με τα πρώτα θηλυκά ζώα που άφηναν τα αυγά τους στο περιβάλλον κατά χιλιάδες κι αυτά περίμεναν υπομονετικά μέχρι να γονιμοποιηθούν από το σπέρμα των αρσενικών. Αυτή η διαδικασία βέβαια είναι ένα παιχνίδι πιθανοτήτων, δεν είναι σίγουρο δηλαδή αν ένα αυγό θα γονιμοποιηθεί τελικά, αλλά ούτε και αν θα καταφέρει να επιβιώσει μέχρι την επιτυχή εκκόλαψη.
Fun fact
Ο πλατύποδας ή ορνιθόρυγχος, αυτό το περίεργο ζώο με το ράμφος πάπιας και το σώμα κάστορα, αλλά και οι εχιδνίδες ανήκουν στα μονοτρήματα και είναι τα μοναδικά θηλαστικά που γεννούν αυγά.
Με το πέρασμα του χρόνου, λοιπόν, και καθώς οι ζωικοί οργανισμοί γίνονταν όλο και πιο πολύπλοκοι, εμφανίστηκε ένας νέος μηχανισμός: η εσωτερική γονιμοποίηση. Με αυτό τον τρόπο η μητέρα εξασφάλιζε ότι θα γονιμοποιηθεί μεγαλύτερο ποσοστό των αυγών της και μπορούσε πλέον να επιλέξει τους αρσενικούς-μπαμπάδες των μικρών της. Το έμβρυο επίσης, μπορούσε να αναπτύσσεται με ασφάλεια για ένα διάστημα στο εσωτερικό της μητέρας, μέχρι να απελευθερωθεί στο περιβάλλον μέσα σε ένα προστατευτικό κέλυφος, το αυγό.
Στη συνέχεια, αλλά χωρίς να είναι ακόμη γνωστό πότε ακριβώς, εμφανίστηκε η ζωοτοκία. Ένας από τους λόγους που οδήγησε σε αυτή, χωρίς να είναι απολύτως εξακριβωμένο, φαίνεται ότι ήταν οι κλιματικές συνθήκες και συγκεκριμένα το κρύο. Οι ακραίες θερμοκρασίες συχνά καθυστερούσαν τη διαδικασία της εκκόλαψης ή καθιστούσαν εξαιρετικά δύσκολο έργο τη διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας των αυγών για κάποιους οργανισμούς.
Fun fact
Η ζωοτοκία εμφανίστηκε πολλές φορές στη διάρκεια της εξέλιξης.
Στα ερπετά εμφανίστηκε 121 φορές!
Ωοτοκία vs Ζωοτοκία
Η εξέλιξη των οργανισμών έχει δείξει ότι και οι δύο στρατηγικές αναπαραγωγής είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικές και διαθέτουν, μάλιστα, χαρακτηριστικά που είναι ωφέλιμα για μερικά είδη ζώων ή δημιουργούν δυσκολίες σε άλλα.
Αρχικά, η ωοτοκία επιτρέπει μεγαλύτερο αριθμό απογόνων, καθώς μια μητέρα μπορεί να γεννήσει εκατοντάδες αυγά. Εφόσον όλα αυτά τα έμβρυα δεν θα μεγαλώσουν μέσα στο σώμα της, ο αριθμός τους δεν περιορίζεται από κάποιο παράγοντα. Από την άλλη, αυτό ίσως δρα αντισταθμιστικά στο γεγονός ότι τα αυγά είναι εκτεθειμένα στο φυσικό περιβάλλον κινδυνεύοντας από εχθρούς και στοιχεία της φύσης. Τα αυγά κινδυνεύουν από πολλούς παράγοντες, όπως μικροοργανισμοί, θηρευτές, ακραίες θερμοκρασίες, υπεριώδης ακτινοβολία κ.α.
Στην περίπτωση της ζωοτοκίας, η μητέρα μπορεί να δώσει γέννηση σε λιγότερα έμβρυα αλλά αυτά είναι καλά προστατευμένα στο σώμα της χωρίς να εκτίθενται σε κινδύνους και διατηρώντας ένα σταθερό περιβάλλον ανάπτυξης. Η εγκυμοσύνη βέβαια σε πολλές περιπτώσεις ενέχει κινδύνους για την υγεία της μητέρας, θέτοντας σε κίνδυνο και την επιβίωση του εμβρύου.
Σε μερικούς οργανισμούς ακόμη, η φυσιολογία του σώματος των ζώων δεν επιτρέπει την ανάπτυξη των εμβρύων στο σώμα του θηλυκού. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα πτηνά, καθώς το σώμα τους δεν θα μπορούσε να υποστηρίξει το ενεργειακό κόστος της πτήσης σε συνδυασμό με την εγκυμοσύνη.
Fun fact
Οι μηχανισμοί της σεξουαλικής αναπαραγωγής είναι εξελικτικά πολύπλοκοι.
Πρόσφατα βρέθηκε ένας είδος σαύρας, S. equalis, που μπορεί να γεννάει αυγά αλλά και μικρά σαυράκια ταυτόχρονα!
Κλείνοντας: Ποια είναι τελικά η απάντηση;
Η ωοτοκία υπήρχε σίγουρα πριν από τη ζωοτοκία άρα το αυγό έκανε την κότα. Οι πρώτοι οργανισμοί που ζούσαν στη θάλασσα πριν από δισεκατομμύρια χρόνια και αποτελούν τον πρόγονο όλων των σπονδυλωτών που συναντώνται σήμερα στη Γη γεννούσαν αυγά. Σε καμιά περίπτωση όμως, δεν θα πρέπει να θεωρείται κάποια από τις δύο στρατηγικές ανώτερη από την άλλη καθώς κάθε μία έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ακόμη και στα πτηνά, τα οποία φαίνονται «καταδικασμένα» στην ωοτοκία, έχουν αναπτυχθεί άλλοι τρόποι για την προστασία των αυγών τους, όπως η γονική φροντίδα, το χτίσιμο των φωλιών τους σε ψηλά και μη προσβάσιμα σημεία από άλλα ζώα ή η προστασία που προσφέρει η αλβουμίνη από τους μικροοργανισμούς...αποδεικνύοντας ότι η φύση πάντα βρίσκει τρόπους για να ξεπεράσει τις δυσκολίες και τα προβλήματα
Τι να θυμάσαι:
Οι κυριότερες δύο συμπεριφορές αναπαραγωγής ή γέννησης στα ζώα είναι η ωοτοκία και η ζωοτοκία.
Η ωοτοκία, δηλαδή η παραγωγή αυγών, εμφανίστηκε πριν από τη ζωοτοκία, δηλαδή τη γέννηση πλήρως σχηματισμένων εμβρύων.
Τόσο η ωοτοκία όσο και η ζωοτοκία χαρακτηρίζονται από πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Για περισσότερες πληροφορίες:
Foster, C.S.P., Thompson, M.B., Van Dyke, J.U., Brandley, M.C., Whittington, C.M. (2020). Emergence of an evolutionary innovation: Gene expression differences associated with the transition between oviparity and viviparity. Mol Ecol.,29, 1315– 1327.
Lodé, T. (2012). Oviparity or viviparity? That is the question... In Reproductive Biology (Vol. 12, Issue 3, pp. 259–264). Elsevier B.V.
https://www.quantamagazine.org/egg-laying-or-live-birth-how-evolution-chooses-20200518/
Εικόνες από freepik.com, pixabay.com, flickr.com
Λίγα λόγια για την Μαριάννα Κυργιαφίνη
Γεια σας! Ονομάζομαι Μαριάννα Κυργιαφίνη και κατάγομαι από τη Χαλκιδική. Τα τελευταία έξι χρόνια μένω στη Λάρισα καθώς είμαι απόφοιτος του τμήματος Βιοχημείας-Βιοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας. Στο ίδιο τμήμα συνεχίζω και τις μεταπτυχιακές σπουδές μου στις “Προηγμένες Πειραματικές και Υπολογιστικές Βιοεπιστήμες”. Ερευνητικά ασχολούμαι με τον προσδιορισμό του γενετικού προφίλ της ανδρικής υπογονιμότητας. Εκτός από την περιέργεια που με διακατέχει για το πώς λειτουργεί η φύση γύρω μου, με ενδιαφέρει επίσης η επικοινωνία της επιστήμης κι έτσι είμαι μέρος μιας μεγάλης εθελοντικής πρωτοβουλίας που έχει ως στόχο να φέρει την επιστήμη μέσα στη σχολική τάξη και αρθρογραφώ σε ψηφιακά μέσα ώστε να μυήσω κι άλλο κόσμο στον υπέροχο κόσμο της βιολογίας. Λατρεύω τα ταξίδια, το διάβασμα και τη μαγειρική.