Έμμα Τίλινγκ: Το μυστικό του γονιδιώματος της νυχτερίδας

Αυτό που θέλω να κάνετε τώρα είναι να σκεφτείτε αυτό το θηλαστικό που θα σας περιγράψω. Το πρώτο πράγμα που θα σας πω για αυτό το θηλαστικό είναι ότι είναι απαραίτητο για τη λειτουργία των οικοσυστημάτων μας. Αν το απομακρύνουμε από τα οικοσυστήματά μας, αυτά απλά δε θα λειτουργούν. Αυτό είναι το πρώτο πράγμα. Το δεύτερο είναι ότι λόγω των μοναδικών αισθητηριακών ικανοτήτων αυτού του θηλαστικού, αν το μελετήσουμε, θα βρούμε πολύτιμες πληροφορίες για τις ασθένειές μας που αφορούν τις αισθήσεις, όπως η τύφλωση και η κώφωση. Το τρίτο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό αυτού του θηλαστικού είναι ότι πιστεύω πως το μυστικό για αιώνια νιάτα βρίσκεται βαθιά μέσα στο DNA του. Αναλογίζεστε τί σημαίνει αυτό; Άρα είναι υπέροχο πλάσμα, έτσι δεν είναι; Ποιοι σκέφτηκαν τη νυχτερίδα; Αχα, βλέπω το μισό ακροατήριο συμφωνεί μαζί μου, και έχω ακόμα πολύ δουλειά για να πείσω τους υπόλοιπους.

Τα τελευταία 20 χρόνια έχω τη τύχη να μελετήσω αυτά τα συναρπαστικά και πανέμορφα θηλαστικά. Το ένα πέμπτο όλων των ζωντανών θηλαστικών είναι νυχτερίδα, και έχουν μοναδικά γνωρίσματα. Οι νυχτερίδες όπως τις ξέρουμε βρίσκονται στον πλανήτη αυτό εδώ και περίπου 64 εκατομμύρια χρόνια. Ένα από τα μοναδικότερα πράγματα που κάνουν οι νυχτερίδες ως θηλαστικά είναι ότι πετάνε. Το πέταγμα είναι ένα εγγενώς δύσκολο πράγμα. Το πέταγμα στα ασπόνδυλα έχει εξελιχθεί μόνο τρεις φορές: μία στις νυχτερίδες, μια στα πουλιά, και μια στους πτεροδάκτυλους. Το πέταγμα, κοστίζει πολύ στο μεταβολισμό. Οι νυχτερίδες έχουν μάθει και εξελιχθεί έτσι ώστε να το αντιμετωπίζουν.

Ένα άλλο εξαιρετικό χαρακτηριστικό των νυχτερίδων είναι ότι χρησιμοποιούν τον ήχο για να αντιληφθούν το περιβάλλον τους. Χρησιμοποιούν ηχοανίχνευση. Αυτό που εννοώ λέγοντας ηχοανίχνευση -- είναι ότι εκπέμπουν ένα ήχο από το λάρυγγα έξω από το στόμα ή μέσω της μύτης τους. Αυτό το κύμα ήχου βγαίνει και ανακλάται στα αντικέιμενα του περιβάλλοντός τους και επιστρέφει με ηχώ, και οι νυχτερίδες ακούν αυτή την ηχώ και μετατρέπουν αυτή την πληροφορία σε ακουστική εικόνα. Αυτό τους επιτρέπει να προσανατολίζονται σε απόλυτο σκοτάδι. Όντως, δείχνουν πολύ παράξενες. Είμαστε άνθρωποι. Βασιζόμαστε στην όραση. Όταν οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι οι νυχτερίδες χρησιμοποιούσαν ήχο για να πετάνε και να προσανατολίζονται και για να κινούνται τη νύχτα, δεν το πίστευαν. Για εκατό χρόνια, παρά τις αποδείξεις ότι αυτό έκαναν, δε το πιστεύαμε.

Τώρα,δείτε αυτή τη νυχτερίδα,μοιάζει λίγο με εξωγήινο. Πράγματι,ο διάσημος φιλόσοφος Τόμας Νέγκελ κάποτε είπε, « Για να έχετε πραγματική εμπειρία εξωγήινης ζωής σε αυτό τον πλανήτη,πρέπει να κλειδωθείτε σε ένα δωμάτιο με μια ιπτάμενη νυχτερίδα που κατατοπίζεται με ηχώ σε απόλυτο σκοτάδι.» Και αν παρατηρήσετε τα φυσικά χαρακτηριστικά στο πρόσωπο αυτής της πανέμορφης πεταλοειδούς νυχτερίδας, θα δείτε ότι πολλά από αυτά τα χαρακτηριστικά είναι αφιερωμένα στη μετάδοση και στη λήψη ήχου. Πολύ μεγάλα αυτιά,περίεργες μύτες,αλλά μικροσκοπικά μάτια. Άρα,αν απλά κοιτάξετε αυτή τη νυχτερίδα, συνειδητοποιείτε ότι ο ήχος είναι πολύ σημαντικός για την επιβίωσή της.

Οι περισσότερες νυχτερίδες μοιάζουν με τη προηγούμενη. Παρόλα αυτά,υπάρχει μια ομάδα που δε κατατοπίζεται με την ηχώ. Δεν αντιλαμβάνονται το περιβάλλον τους χρησιμοποιώντας ήχο, και αυτές είναι οι ιπτάμενες αλεπούδες. Αν ήταν κάποιοι από εσάς αρκετά τυχεροί ώστε να βρεθούν στην Αυστραλία, θα τις έχετε δει να βγαίνουν από τους Βοτανικούς Κήπους στο Σίδνεϋ, και αν δείτε τα πρόσωπά τους,μπορείτε να δείτε ότι έχουν πολύ μεγαλύτερα μάτια και πολύ μικρότερα αυτιά. Επομένως μεταξύ των νυχτερίδων υπάρχει τεράστια ποικιλία στην ικανότητά τους να χρησιμοποιήσουν αισθητηριακή αντίληψη. Αυτό που πρόκειται να κάνω είναι σημαντικό για ό,τι θα σας πω αργότερα σε αυτή την ομιλία.

Αν η ιδέα των νυχτερίδων στο κωδωνοστάσιό σας σας τρομοκρατεί, και σίγουρα κάποιοι δε νιώθουν πολύ καλά κοιτάζοντας πολύ μεγάλες φωτογραφίες νυχτερίδων, αυτό δεν είναι απρόσμενο, επειδή εδώ στο Δυτικό κόσμο, οι νυχτερίδες έχουν δαιμονοποιηθεί. Πραγματικά,φυσικά το διάσημο βιβλίο "Δράκουλας," το οποίο γράφτηκε από τον επίσης βορειοδουβλινέζο Μπραμ Στόκερ, είναι πιθανότατα υπεύθυνο για αυτό. Όμως,νομίζω επίσης ότι έχει να κάνει με το γεγονός ότι οι νυχτερίδες εμφανίζονται τη νύχτα, και έτσι δε τις καταλαβαίνουμε.Φοβόμαστε κάπως τα όντα που αντιλαμβάνονται τον κόσμο λίγο διαφορετικά από εμάς. Οι νυχτερίδες είναι συνήθως συνυφασμένες με σατανικές καταστάσεις. Είναι οι δράστες στις ταινίες τρόμου, όπως τη διάσημη "Nightwing." Επίσης αν το σκεφτείτε,οι δαίμονες έχουν πάντα φτερά νυχτερίδας,ενώ τα πουλιά συνήθως -- ή οι άγγελοι έχουν φτερά πουλιών.

Αυτό είναι τυπικό της Δυτικής κοινωνίας,και αυτό που ελπίζω να καταφέρω απόψε είναι να σας πείσω για την οπτική της Κινέζικης κουλτούρας, όπου αντιλαμβάνονται τις νυχτερίδες ως όντα που φέρνουν καλή τύχη,και όντως,αν πάτε σε ένα Κινέζικο σπίτι,μπορεί να δείτε μια τέτοια εικόνα. Αυτά είναι οι Πέντε Ευλογίες. Η Κινέζικη λέξη για τη "νυχτερίδα" ακούγεται σαν τη Κινέζικη λέξη για την "ευτυχία," και πιστεύουν ότι οι νυχτερίδες φέρνουν πλούτο,υγεία,μακροζωία,αρετή και γαλήνη. Και πράγματι,σε αυτή την εικόνα,βλέπετε το σύμβολο της μακροζωίας περιτριγυρισμένο από πέντε νυχτερίδες. Και αυτό που θέλω να κάνω απόψε είναι να σας μιλήσω και να σας δείξω ότι τουλάχιστον τρεις από αυτές τις ευλογίες αντιπροσωπεύονται ως νυχτερίδες,και ότι αν μελετήσουμε τις νυχτερίδες θα πλησιάσουμε περισσότερο καθεμιά από αυτές τις ευλογίες.

Πλούτος -- πώς μπορεί να μας φέρει πλούτο μια νυχτερίδα; Όπως προείπα,οι νυχτερίδες είναι αναγκαίες για τα οικοσυστήματά μας ώστε να λειτουργήσουν σωστά.Και γιατί συμβαίνει αυτό; Οι νυχτερίδες στις τροπικές ζώνες είναι κύριοι επικονιαστές για πολλά φυτά. Επίσης τρέφονται στα φρούτα,και διασκορπίζουν τους σπόρους αυτών των φρούτων.Οι νυχτερίδες είναι υπεύθυνες για την επικονίαση των φυτών τεκίλα,και αυτή είναι μια βιομηχανία πολυ-εκατομμυρίων στο Μεξικό.Άρα όντως,τις χρειαζόμαστε για την ομαλή λειτουργία των οικοσυστημάτων. Χωρίς αυτές,θα υπάρχει πρόβλημα. Αλλά οι περισσότερες νυχτερίδες είναι αδηφάγοι κυνηγοί εντόμων. Υπολογίζεται ότι στις Η.Π.Α,σε μια μικροσκοπική αποικία μεγάλων καφέ νυχτερίδων,τρέφονται με περισσότερα από ένα εκατομμύριο έντομα το χρόνο, και στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής,αυτή τη στιγμή οι νυχτερίδες απειλούνται από μια ασθένεια γνωστή ως το σύνδρομο της άσπρης μύτης. Επεκτείνεται αργά στις Η.Π.Α και εξαφανίζει πληθυσμούς νυχτερίδων,και οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι κάθε χρόνο,1,300 μετρικοί τόνοι εντόμων παραμένουν στα οικοσυστήματα λόγω της απώλειας νυχτερίδων. Οι νυχτερίδες απειλούνται επίσης στις Η.Π.Α από την προτίμησή τους στα αιολικά πάρκα.Άρα τώρα οι νυχτερίδες αντιμετωπίζουν πρόβλημα. Πρόκειται να -- Απειλούνται πολύ στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής χώρια από τις υπόλοιπες χώρες.

Πώς μπορεί αυτό να μας βοηθήσει; Έχει υπολογιστεί ότι αν αφαιρέσουμε τις νυχτερίδες από την εξίσωση,θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε εντομοκτόνα για να αφαιρέσουμε όλα αυτά τα έντομα που τρέφονται με αγροτικές καλλιέργειες. Και σε ένα χρόνο στις Η.Π.Α μονάχα,υπολογίζεται ότι θα κοστίσει 22 δισεκατομμύρια δολάρια, αν εξαφανίσουμε τις νυχτερίδες.Άρα όντως,οι νυχτερίδες μας κάνουν πλούσιους. Διατηρούν την υγεία των οικοσυστημάτων μας, και επίσης μας εξοικονομούν χρήματα. Άρα,αυτή είναι η πρώτη ευλογία.Οι νυχτερίδες είναι σημαντικές για τα οικοσυστήματά μας.

Τι γίνεται όσον αφορά τη δεύτερη;Τι γίνεται με την υγεία; Μέσα σε κάθε κύτταρο του σώματός σας βρίσκετε το γονιδίωμά σας. Το γονιδίωμά σας είναι φτιαγμένο από το DNA σας, το DNA κωδικοποιεί τις πρωτείνες που σας επιτρέπουν να λειτουργείτε και να αλληλεπιδράτε και να είστε αυτοί που είστε. Έπειτα από τις νέες βελτιώσεις στις μοντέρνες μοριακές τεχνολογίες, είναι τώρα δυνατό για μας να ακολουθήσουμε το γονιδίωμά μας πολύ γρήγορα και με πολύ,πολύ μειωμένο κόστος. Όταν το κάναμε αυτό,συνειδητοποιήσαμε ότι υπάρχει ποικιλία στο γονιδίωμά μας. Θέλω τώρα να κοιτάξετε το άτομο δίπλα σας. Ρίξτε μια γρήγορη ματιά.Αυτό που πρέπει να συνειδητοποιήσουμε είναι ότι κάθε 300 βάσεις ζευγών στο DNA σας,είστε λίγο πιο διαφορετικοί. Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις αυτή τη στιγμή στη μοντέρνα μοριακή ιατρική είναι να ψάχνουμε αν η ποικιλία αυτή σας κάνει πιο ευαίσθητους στις ασθένειες, ή απλά αν σας διαφοροποιεί; Και πάλι,τί σημαίνει αυτό εδώ;Τι πραγματικά σημαίνει αυτή η παραλλαγή;Άρα,αν θέλουμε να κεφαλαιοποιήσουμε όλα αυτά τα νέα μοριακά δεδομένα και τις προσωποποιημένες γονιδιωματικές πληροφορίες που έρχονται στο φως και θα μπορούμε να έχουμε μέσα στα επόμενα χρόνια,πρέπει να μπορούμε να διαφοροποιηθούμε μεταξύ των δύο.Άρα πώς θα το κάνουμε;

Λοιπόν,νομίζω ότι πρέπει απλά να κοιτάξουμε τα πειράματα της φύσης. Μέσω της φυσικής επιλογής,μελλοντικά, μεταλλάξεις,παραλλαγές που διαταράσσουν τη λειτουργία των πρωτεϊνών δεν θα γίνουν ανεκτές μελλοντικά. Η εξέλιξη λειτουργεί σαν κόσκινο.Κοσκινίζει τις κακές παραλλαγές. Επομένως,αν κοιτάξετε την ίδια περιοχή του γονιδιώματος σε πολλά θηλαστικά που είναι επαναστατικά απόμακρα μεταξύ τους και που είναι επίσης οικολογικά αποκλίνοντα,θα καταλάβετε καλύτερα ποιά είναι η εξελικτική προτεραιότητα αυτού του μέρους, για παράδειγμα,αν είναι σημαντικό για το θηλαστικό να λειτουργήσει, για την επιβίωσή του,θα είναι το ίδιο σε όλες αυτές τις διαφορετικές γενεαλογίες,είδη,κλπ. Επομένως,αν έπρεπε να το κάνουμε αυτό, αυτό που πρέπει να κάνουμε είναι να βάλουμε σε σειρά αυτή τη περιοχή σε όλα αυτά τα διαφορετικά θηλαστικά και να διαπιστώσουμε αν είναι το ίδιο ή διαφορετικό.Άρα,αν είναι το ίδιο, αυτό δείχνει ότι αυτό το σημείο είναι σημαντικό για μια λειτουργία, άρα η μεταλλαγή μιας ασθένειας θα πρέπει να γίνει εκεί. Άρα σε αυτή τη περίπτωση,αν όλα τα θηλαστικά που μελετάμε έχουν ένα γονιδίωμα κίτρινου τύπου σε αυτό το σημείο, πιθανότατα υποδεικνύει ότι τι μοβ είναι κακό. Αυτό θα μπορούσε να είναι ισχυρότερο αν δείτε τα θηλαστικά που δρουν λίγο διαφορετικά. Έστω,για παράδειγμα,ότι η περιοχή του γονιδιώματος που κοίταζα ήταν μια περιοχή σημαντική για την όραση. Αν κοιτάξουμε αυτή τη περιοχή στα θηλαστικά που δεν έχουν τόσο καλή όραση, όπως οι νυχτερίδες,και ανακαλύψουμε ότι οι νυχτερίδες που δε βλέπουν τόσο καλά έχουν το μοβ τύπο,ξέρουμε ότι αυτό πιθανότατα ευθύνεται για αυτή την ασθένεια.

Στο εργαστήριό μου, χρησιμοποιούμε νυχτερίδες για να δούμε δύο διαφορετικούς τύπους ασθενειών των αισθήσεων. Μελετάμε τη τύφλωση.Θα αναρωτιέστε γιατί; Τριακόσια δεκατέσσερα εκατομμύρια ανθρώπων έχουν πρόβλημα όρασης, και 45 εκατομμύρια αυτών είναι τυφλοί.Επομένως η τύφλωση είναι μεγάλο πρόβλημα, και πολλές από αυτές τις δυσλειτουργίες προέρχονται από κληρονομημένες ασθένειες, γι'αυτό προσπαθούμε να καταλάβουμε καλύτερα ποιές μεταλλάξεις στα γονίδια ευθύνονται για αυτό. Επίσης μελετάμε την κώφωση. Ένα στα 1,000 νεογέννητα μωρά είναι κουφά,και μόλις φτάσουμε τα 80, περισσότεροι από τους μισούς από εμάς θα έχουμε επίσης πρόβλημα ακοής. Επομένως, υπάρχει μεγάλο γενετικό υπόβαθρο για αυτό. Αυτό που κάνουμε στο εργαστήριό μου είναι να παρατηρούμε αυτούς τους μοναδικούς ειδικούς των αισθήσεων, τις νυχτερίδες, και έχουμε επίσης παρατηρήσει γονίδια που προκαλούν τύφλωση όταν υπάρχει ελάττωμα σε αυτά, γονίδια που προκαλούν κώφωση όταν υπάρχει ελάττωμα, και τώρα μπορούμε να προβλέπουμε ποιά σημεία είναι πιθανότερο να προκαλέσουν ασθένεια. Άρα οι νυχτερίδες είναι επίσης σημαντικές για την υγεία μας, για να μας κάνουν να καταλάβουμε καλύτερα πώς λειτουργεί το γονιδίωμά μας.

Εδώ έχουμε φτάσει μέχρι τώρα, αλλά τι έπεται στο μέλλον; Τι γίνεται με τη μακροζωία; Προς τα εκεί πάμε, και όπως είπα πριν, πραγματικά πιστεύω πως το μυστικό των αιώνιων νιάτων βρίσκεται στο γονιδίωμα της νυχτερίδας. Επομένως γιατί θα έπρεπε να ενδιαφερόμαστε για τα γηρατειά; Αυτός είναι ένας πίνακας που φιλοτεχνήθηκε από το 1500 και μετά της Πηγής της Νεότητας.Η γήρανση θεωρείται μια από τις πιο προσφιλής, αλλά λιγότερο κατανοητή, πτυχή ολόκληρης της βιολογίας, και πραγματικά, από την αυγή του πολιτισμού,ο άνθρωπος προσπαθεί να το αποφύγει. Αλλά πρέπει να το καταλάβουμε λίγο καλύτερα. Συγκεκριμένα στην Ευρώπη, μέχρι το 2050, θα υπάρξει 70% αύξηση ατόμων άνω των 65, και 170% αύξηση στα άτομα άνω των 80. Καθώς γερνάμε, χειροτερεύουμε, και αυτή η επιδείνωση προκαλεί προβλήματα στην κοινωνία μας, άρα πρέπει να αντιμετωπιστεί.

Άρα πώς γίνεται να βρίσκεται το μυστικό των αιωνίων νιάτων στο γονιδίωμα των νυχτερίδων; Θέλει κάποιος να διακινδυνεύσει μια εικασία για τό πόσο μπορεί να ζήσει μια νυχτερίδα; Ποιοί -- σηκώστε τα χέρια σας -- πιστεύετε δύο χρόνια; Κανείς; Ένα;10 χρόνια; Κάποιοι; Τι λετε για 30; 40; Εντάξει, υπάρχει μεγάλη ποικιλία απαντήσεων. Αυτή η νυχτερίδα είναι myotis brandtii. Είναι η μακροβιότερη νυχτερίδα. Ζει μέχρι 42 χρόνια, και αυτή η νυχτερίδα είναι ακόμα ζωντανή στην άγρια φύση σήμερα. Αλλά τί είναι τόσο καταπληκτικό σε αυτό;

Τυπικά, στα θηλαστικά υπάρχει σχέση μεταξύ μεγέθους σώματος, μεταβολικής αναλογίας, και της διάρκειας ζωής, και μπορεί να προβλεφθεί πόσο μπορεί να ζήσει ένα θηλαστικό για δεδομένο μέγεθος σώματος. Άρα,τυπικά, τα μικρά θηλαστικά ζουν γρήγορα, πεθαίνουν νέα. Σκεφτείτε ένα ποντίκι. Αλλά οι νυχτερίδες είναι πολύ διαφορετικές. Όπως βλέπετε σε αυτό το γραφικό, με μπλε, αυτά είναι όλα τα άλλα θηλαστικά, αλλά οι νυχτερίδες μπορούν να ζήσουν μέχρι εννέα φορές περισσότερες από το αναμενόμενο αν και έχουν πολύ, πολύ υψηλό ρυθμό μεταβολισμού, και η ερώτηση είναι, πώς το καταφέρνουν αυτό; Υπάρχουν 19 είδη θηλαστικών που ζουν περισσότερο από το αναμενόμενο, δεδομένου του μεγέθους σώματός τους, από τον άνθρωπο, και 18 από αυτά είναι νυχτερίδες. Επομένως, πρέπει να έχουν κάτι στο DNA τους που τα κάνει ικανά να μεταχειρίζονται τις αλλαγές του μεταβολισμού τους, ειδικά της πτήσης. Καταναλώνουν τρεις φορές περισσότερη ενέργεια απ'ότι ένα θηλαστικό ίδιου μεγέθους, αλλά δε φαίνονται να αντιμετωπίζουν πρόβλημα. Τώρα, στο εργαστήριό μου, ενώνουμε κορυφαίους τομείς της βιολογίας των νυχτερίδων, ξεκινώντας και μελετώντας τις μακρόβιες νυχτερίδες, με τη πιο σύγχρονη, μοντέρνα μοριακή τεχνολογία για να καταλάβουμε καλύτερα τί κάνουν και σταματάνε να γερνάνε όπως εμάς. Ας ελπίσουμε ότι στα επόμενα πέντε χρόνια, θα σας μιλήσω σε TEDtalk για αυτό. Η γήρανση είναι μεγάλο πρόβλημα για την ανθρωπότητα, και πιστεύω ότι μελετώντας νυχτερίδες, μπορούμε να ξεσκεπάσουμε τους μοριακούς μηχανισμούς που κάνουν ικανά τα θηλαστικά να πετυχαίνουν εξαιρετική μακροβιότητα. Αν βρούμε τι κάνουν, ίσως μέσω της θεραπείας γονιδίων, θα μπορούμε να κάνουμε το ίδιο. Δυνητικά, αυτό σημαίνει ότι θα μπορέσουμε να σταματήσουμε τη γήρανση ή ακόμα και να την αντιστρέψουμε. Φανταστείτε πως θα ήταν αυτό.

Πραγματικά, δε νομίζω ότι πρέπει να τις βλέπουμε σαν ιπτάμενους δαίμονες της νύχτας, αλλά περισσότερο σαν υπερήρωές. Η πραγματικότητα είναι ότι οι νυχτερίδες μπορούν να μας φέρουν τόσα προνόμια αν ψάξουμε στο σωστό μέρος. Είναι καλές για το οικοσύστημά μας, μας επιτρέπουν να καταλάβουμε πώς λειτουργεί το γονιδίωμά μας, και δυνητικά κατέχουν το μυστικό για παντοτινά νιάτα. Άρα απόψε, όταν φύγετε και κοιτάξετε ψηλά στους νυχτερινούς ουρανούς, και δείτε αυτό το πανέμορφο ιπτάμενο θηλαστικό, θέλω να χαμογελάσετε. Ευχαριστώ (Χειροκρότημα)