Τα τυφλά ψάρια των σπηλαίων έχουν εξελιχθεί ώστε να είναι ανθεκτικά στην πείνα, διαρκώς πεινασμένα και παχιά αλλά υγιή. Νέα έρευνα δείχνει ότι μοιράζονται γενετικές μεταλλάξεις με ορισμένους παχύσαρκους ανθρώπους.
Τα τυφλά ψάρια των σπηλαίων που έχουν προσαρμοστεί σε ετήσιους κύκλους πείνας και υπερφαγίας φέρουν μεταλλάξεις στο γονίδιο MC4R, το ίδιο γονίδιο που είναι μεταλλαγμένο σε ορισμένους παχύσαρκους ανθρώπους με ακόρεστη όρεξη, σύμφωνα με μια νέα μελέτη με επικεφαλής γενετιστές της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο PNAS, αποκαλύπτουν περισσότερα σχετικά με το πώς τα σπονδυλωτά εξελίχθηκαν ώστε να έχουν διαφορετικούς μεταβολισμούς μεταξύ τους και θα μπορούσαν να προσφέρουν γνώσεις σχετικά με τη σχέση μεταξύ της ανθρώπινης παχυσαρκίας και των ασθενειών.
«Όλοι γνωρίζουμε ότι οι άνθρωποι έχουν διαφορετικούς μεταβολισμούς που τους οδηγούν να παίρνουν βάρος με διαφορετικές ποσότητες φαγητού», δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, Clifford Tabin, καθηγητής Γενετικής George Jacob και Jacqueline Hazel Leder και πρόεδρος του Τμήματος Γενετικής του HMS.
«Η εργασία με τα ψάρια των σπηλαίων μας δίνει ένα παράδειγμα σε φυσικό περιβάλλον για το γιατί και πώς οι μεταβολισμοί εξελίχθηκαν ώστε να διαφέρουν», δήλωσε. «Ορισμένοι από τους μηχανισμούς που βλέπουμε στα ψάρια μπορεί κάλλιστα να έχουν επιπτώσεις στον ανθρώπινο μεταβολισμό και, ως εκ τούτου, στην ανθρώπινη υγεία».
Τα μεξικανικά ψάρια των σπηλαίων ζουν σε σκοτεινές, απομονωμένες σπηλιές στο βορειοανατολικό Μεξικό. Στις εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια από τότε που διαχωρίστηκαν από τους ξαδέρφους τους που ζουν στην επιφάνεια, έχουν προσαρμοστεί στο σκληρό περιβάλλον τους με διάφορους τρόπους. Χωρίς φως, έχασαν σταδιακά τα μάτια και τη χρωστική τους. Με λίγη τροφή, έγιναν ανθεκτικά στην πείνα. Τα ψάρια των σπηλαίων αντέχουν μήνες χωρίς τροφή αποθηκεύοντας τεράστιες ποσότητες λίπους και καίγοντάς το πιο αργά.
«Αυτά τα ψάρια είναι πολύ, πολύ παχιά -πολύ παχύτερα από τα ψάρια της επιφάνειας», δήλωσε ο Nicolas Rohner, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Tabin και συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης. «Και παρόλο που είναι δραστήρια, ο μεταβολισμός τους είναι πιο αργός».
Ο Rohner και ο συν-πρώτος συγγραφέας Ariel Aspiras, μεταπτυχιακός φοιτητής στο εργαστήριο του Tabin, διαπίστωσαν σε εργαστηριακά πειράματα ότι μετά από δύο μήνες χωρίς τροφή, τα ψάρια των σπηλαίων έχασαν το μισό βάρος σε σύγκριση με τους πληθυσμούς της επιφάνειας. Μετά από τρεις μήνες, τα ψάρια των σπηλαίων ήταν «εντελώς καλά», ενώ τα ψάρια της επιφάνειας άρχισαν να πεθαίνουν.
«Πιστεύουμε ότι τα ψάρια των σπηλαίων μπορούν να αντέξουν πολύ περισσότερο, λόγω των τεράστιων αποθεμάτων λίπους τους», δήλωσε ο Rohner.
Πώς έγιναν τόσο παχιά τα ψάρια των σπηλαίων εξαρχής;
Περαιτέρω έρευνα αποκάλυψε ότι ορισμένοι πληθυσμοί των σπηλαίων εξελίχθηκαν ώστε να έχουν ακόρεστη όρεξη, έτσι ώστε όταν η τροφή γίνεται διαθέσιμη –παρασυρόμενη από πλημμύρες ίσως μία φορά το χρόνο– τα ψάρια μπορούν να τρώνε χωρίς όριο και να αποθηκεύουν όσο το δυνατόν περισσότερο λίπος για να τα συντηρήσει μέχρι το επόμενο γεύμα.
Αν και τα ψάρια των σπηλαίων δεν κοιμούνται κατά τις περιόδους έλλειψης, «αυτό το μοντέλο θα μπορούσε να είναι παρόμοιο με τα ζώα που πέφτουν σε χειμέρια νάρκη, στο ότι ζουν από το αποθηκευμένο λίπος για παρατεταμένες περιόδους», δήλωσε ο Rohner. Φυσικά, πρόσθεσε, «η μελέτη των αρκούδων με χειμέρια νάρκη είναι δυσκολότερη από τη μελέτη των ψαριών».
Είναι αξιοσημείωτο ότι τα ψάρια των σπηλαίων ζουν μακρά, υγιή ζωή παρά το γεγονός ότι είναι τόσο υπέρβαρα. Η ομάδα θέλει να διερευνήσει πώς συμβαίνει αυτό, με την ελπίδα ότι μια μέρα θα μπορούσε να βοηθήσει ανθρώπους που ζουν με παχυσαρκία.
Παχιά αλλά υγιή
Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε το DNA ψαριών από πολλές διαφορετικές σπηλιές, καθώς και από τα γύρω ποτάμια της επιφάνειας, για να ανακαλύψει ποιες γενετικές μεταλλάξεις μπορεί να οδηγούν στις διαφορές στον μεταβολισμό, το σωματικό βάρος και την όρεξη.
Τα περισσότερα από τα ψάρια των σπηλαίων είχαν μεταλλάξεις στο MC4R, ένα γονίδιο γνωστό ότι ρυθμίζεται από τη λεπτίνη (μια ορμόνη που καταστέλλει την όρεξη) και την ινσουλίνη στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
«Είναι ένα από τα βασικά συστατικά για τη διατήρηση του ενεργειακού σας ισοζυγίου», εξήγησε ο Aspiras. «Όταν οι άνθρωποι προσπαθούν να κάνουν δίαιτα ή να αλλάξουν το βάρος τους, υπάρχουν ρυθμιστές στον εγκέφαλό σας που προσπαθούν να σας κρατήσουν στο τρέχον σωματικό σας βάρος. Το MC4R είναι ένας από αυτούς».
Τα εργαστηριακά ποντίκια χωρίς MC4R είναι σοβαρά παχύσαρκα και διαρκώς πεινασμένα. Στους ανθρώπους, οι μεταλλάξεις του MC4R –συμπεριλαμβανομένης μιας που είναι πανομοιότυπη σε ορισμένα από τα ψάρια των σπηλαίων– αποτελούν τη συχνότερη μονογονιδιακή αιτία κληρονομικής παχυσαρκίας.
Ο Rohner και ο Aspiras διαπίστωσαν ότι οι μεταλλάξεις φαίνεται να μειώνουν τη δραστηριότητα του γονιδίου στα ψάρια των σπηλαίων, αφαιρώντας τα φρένα από τον καταστολέα της όρεξής τους. Αν και αυτό μπορεί να είναι καταστροφικό για τους ανθρώπους –τα παιδιά με μεταλλάξεις MC4R δεν μπορούν να σταματήσουν να τρώνε– έχει αποδειχθεί πλεονεκτικό για τα ψάρια.
Κάποτε, μπορεί να ήταν πλεονεκτικό και για τους ανθρώπους. Ακόμη και πριν από τη σύγχρονη επιδημία παχυσαρκίας, οι άνθρωποι ως είδος ήταν, σχετικά μιλώντας, «πολύ παχύσαρκοι», επισήμανε ο Rohner. «Υπήρξε επιλογή για αυτό στην εξέλιξή μας, αλλά δεν γνωρίζουμε γιατί. Η κατανόηση του πώς αυτά τα ψάρια έγιναν παχιά μπορεί τελικά να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς το κάναμε κι εμείς».
«Αυτό είναι κάτι που με απασχολεί πολύ – ότι πρέπει να παλεύουμε συνεχώς ενάντια στην ορμή να τρώμε και να πίνουμε γλυκά και λιπαρά πράγματα και ότι αυτό οφείλεται στην εξελικτική μας ιστορία», πρόσθεσε. «Η πιθανότητα να μπορέσουμε να ανακαλύψουμε γιατί συμβαίνει αυτό, ίσως χρησιμοποιώντας αυτά τα ψάρια των σπηλαίων ως μοντέλο, με κάνει να πιστεύω ότι μια μέρα θα βρούμε έναν τρόπο να αντισταθούμε σε αυτή την ορμή».
Ο Rohner και οι συνεργάτες του είναι βέβαιοι ότι άλλα γονίδια παίζουν ρόλο στα ψάρια των σπηλαίων· για παράδειγμα, οι μεταλλάξεις MC4R δεν εξηγούν πλήρως την αύξηση της όρεξης ή τους λιπώδεις ήπατες των ψαριών. Τώρα αναζητούν πρόσθετες μεταλλάξεις στα ψάρια, οι οποίες θα μπορούσαν με τη σειρά τους να ενημερώσουν την αναζήτηση γονιδίων που επηρεάζουν τον ανθρώπινο μεταβολισμό και την παχυσαρκία.
Περισσότερες πληροφορίες: Melanocortin 4 receptor mutations contribute to the adaptation of cavefish to nutrient-poor conditions, PNAS, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1510802112.
