Neil Shubin
Peştele din noi
O călătorie în istoria de 3,5 miliarde de ani a corpului omenesc
Editura Herald, 2020
traducere din limba engleză de Walter Fotescu
***
Intro
Peştele din noi
O călătorie în istoria de 3,5 miliarde de ani a corpului omenesc
Editura Herald, 2020
traducere din limba engleză de Walter Fotescu
***
Intro
Neil Shubin este paleontolog, profesor distins de biologie organistică şi anatomie la Universitatea din Chicago. Din anul 2011, Neil a fost ales membru al National Academy of Sciences, distincţie foarte apreciată în lumea oamenilor de ştiinţă. Este renumit pentru descoperirea Tiktaalik roseae, împreună cu Ted Daeschler şi Farish Jenkins. NBC News l-a numit Personalitatea săptămânii in anul 2006, cu ocazia acestei remarcabile descoperiri. Neil este şi autorul unei alte cărţi de ştiinţă extrem de populare: The Universe Within (2013). Bestsellerul Peştele din noi (2008) a fost declarată cea mai bună carte a anului 2009 de către National Academy of Sciences şi a obţinut Premiul Phi Betta Kappa pentru Ştiinţă.
Bucurându-se de recenzii remarcabile, profesorul, paleontologul şi autorul Neil Shubin oferă în Peştele din noi o monografie care tratează istoria evoluţiei într-un stil narativ relaxat şi amuzant, dar şi extrem de bine documentat şi explicat. Pornind pe urmele evoluţiei, ne întoarcem în timp cu milioane de ani, studiem fosile şi ADN, aflând astfel că mâinile noastre sunt similare înotătoarelor de peşte, capul nostru are structura unui peşte fără maxilare de mult dispărut şi că genomul uman arată şi funcţionează similar genomului viermilor şi bacteriilor. Shubin ne aduce dovezi ştiinţifice conform cărora viaţa omului modern este profund influenţată de istoria evoluţiei, iar principalele maladii cu care ne confruntăm în prezent (diabet, boli cardiovasculare, obezitate) sunt consecinţa transformării peştelui din noi. Astfel, înţelegând că purtăm în noi o istorie de milioane de ani, autorul însuşi ne explică, în notă umoristică ce îl caracterizează, că "avem un corp construit pentru un animal activ, dar stilul de viaţă al unui cartof."
"Peştele din noi este genul meu de carte - o aventură captivantă şi antrenantă în lumea ştiinţei, care îţi va schimba complet percepţia asupra a ceea ce înseamnă să fii om. [...]
Pe lângă calitatea remarcabilă de om de ştiinţă, Shubin se dovedeşte a fi şi un scriitor extraordinar de lucid şi de o rară eleganţă, este un profesor ce debordează de entuziasm, cu abilităţi narative pline de umor şi inteligenţă, care fac din această carte o reală desfătare. Peştele din noi este mai mult decât o carte excelentă, aceasta marchează debutul unui autor ştiinţific de prim rang." (Oliver Sacks, autorul bestsellerului Omul care îşi confundă soţia cu o pălărie)
"Carl Sagan a făcut cândva afirmaţia celebră că a privi stelele este ca şi cum ai privi înapoi în timp. Lumina stelară şi-a început călătoria spre ochii noştri cu eoni în urmă, mult înainte ca lumea noastră să se fi format. Îmi place să mă gândesc că a privi oamenii seamănă foarte mult cu a privi stelele. Dacă ştii cum să priveşti, corpul nostru devine o capsulă a timpului care, atunci când este deschisă, ne povesteşte despre momente decisive din istoria planetei noastre şi despre un trecut îndepărtat în oceane, râuri şi păduri străvechi. Schimbările în atmosfera de demult sunt reflectate în moleculele care permit celulelor noastre să coopereze pentru a forma corpuri. Mediul din vechile cursuri de apă a modelat anatomia de bază a membrelor noastre. Vederea noastră în culori şi simţul mirosului au fost modelate de viaţă în vechile păduri şi câmpii. Şi lista continuă. Istoria aceasta este moştenirea noastră care ne influenţează viaţa în prezent şi va continua s-o influenţeze în viitor." (Neil Shub)
"Citiţi Peştele din noi şi nu veţi mai putea privi vreodată un peşte în ochi (şi nici mânca fructe de mare) fără să vă gândiţi la istoria comună pe care o aveţi pe scara evoluţiei. [...] Vizitaţi-o pe Lucy, imaginaţi-vă cum arată Tiktaalik şi simţiţi conexiunea." (The Washington Post Book World)
"Fără îndoială că aceasta ar fi cartea anului pentru Darwin, dacă ar mai fi printre noi astăzi." (The Telegraph, Londra)
"[O] lecţie de anatomie evoluţionistă surprinzător de fascinantă, [...] [Peştele din noi] sondează adânc esenţa a ceea ce suntem, trecând dincolo de peştele nostru interior, pentru a dezvălui ceva şi mai misterios, şi mai profund: savantul nostru interior pasionat de Darwin." (The New York Observer)
"Intens...Urmaţi [sfatul autorului] şi învăţaţi să vă iubiţi corpul pentru ceea ce este: un peşte echipat cu greementul necesar." (Discover)
"Mâna lui Shubin, evoluată din ceea ce odată a fost o înotătoare cu miros de ocean, aşterne pe hârtie un exemplu solid al forţei de care este capabilă evoluţia...o sinteză a unei mâini abile." (New Scientist)
"O minunată prezentare a structurii scheletului nostru, a viscerelor şi a altor organe interne...[Shubin] ne poartă prin text cu o căldură dezarmantă." (Los Angeles Times)
"O carte fascinantă!" (Santa Cruz Sentinel)
Fragment
Capitolul 11. Sensul tuturor lucrurilor
Capitolul 11. Sensul tuturor lucrurilor
Grădina zoologică din noi
Iniţierea mea profesională în lumea academică s-a produs la începutul anilor 1980, în perioada studenţiei, când m-am oferit voluntar la Muzeul American de Istorie Naturală din New York City. Pe lângă emoţia de a lucra în culisele colecţiilor muzeului, una dintre experienţele cele mai memorabile a fost să particip la gălăgioasele lor seminarii săptămânale. În fiecare săptămână un orator obişnuia să prezinte un studiu ezoteric pe teme de istorie naturală. După prezentare, adesea un eveniment sobru, ascultătorii disecau expunerea punct cu punct. Era ceva nemilos. Uneori aveai impresia că te afli la o petrecere cu grătar, unde oratorul invitat era principalul fel de friptură. Nu rareori aceste dezbateri degenerau în şedinţe de vociferări, cu toată agitaţia şi pantomima de operă a unui vechi film mut, culminând cu agitarea pumnilor şi tropăituri din picioare.
Iată-mă aici, în venerabilele aule universitare, ascultând seminarii de taxonomie. Ştiţi, taxonomia - ştiinţa denumirii speciilor şi organizării lor în schema de clasificare pe care am învăţat-o cu toţii pe de rost la cursul introductiv de biologie. Nu mi-aş putea imagina un subiect mai irelevant pentru viaţa cotidiană, cu atât mai puţin unul care să ducă oameni de ştiinţă în vârstă la apoplexie şi la pierderea în bună măsură a demnităţii lor umane. Îndemnul "Vedeţi-vă de treburi mai serioase" nu a părut nicicând mai potrivit.
Ironia este că acum înţeleg de ce se ambalau atât de tare. Pe atunci nu realizam, dar ei dezbăteau unul dintre cele mai importante concepte din toată biologia. Deşi nu pare ceva extraordinar, în baza conceptului acesta comparăm fiinţe diferite - un om cu un peşte, un peşte cu un vierme sau orice cu orice altceva. El ne-a condus la dezvoltarea unor tehnici care ne permit să ne trasăm arborele genealogic, să identificăm criminali cu ajutorul urmelor de ADN, să înţelegem cum a devenit virusul HIV periculos şi chiar să urmărim răspândirea virusurilor gripei în întreaga lume. Conceptul pe care urmează să-l discut oferă baza logică pentru o mare parte a acestei cărţi. Odată ce-l stăpânim, înţelegem semnificaţia peştilor, viermilor şi bacteriilor care se află în noi.
Articularea ideilor cu adevărat grandioase despre legile naturii porneşte de la premise simple pe care toţi le avem zilnic în faţa ochilor. Pornind de la lucruri simple, idei precum acestea se dezvoltă pentru a explica fenomene de-a dreptul grandioase, precum mişcarea astrelor sau felul în care funcţionează timpul. În acest spirit, vă pot împărtăşi o lege autentică asupra căreia putem cădea cu toţii de acord. Este o lege atât de profundă, încât cei mai mulţi dintre noi o considerăm de la sine înţeleasă. Şi, cu toate acestea, constituie punctul de pornire pentru aproape tot ce întreprindem în domeniul paleontologiei, al biologiei dezvoltării şi al geneticii.
Conform acestei "legi a întregului" din domeniul biologiei, orice fiinţă vie de pe planetă a avut părinţi.
Orice persoană pe care aţi cunoscut-o vreodată are părinţi biologici, la fel şi orice pasăre, salamandră sau rechin pe care i-aţi văzut vreodată. Tehnologia poate schimba lucrul acesta, mulţumită clonării sau vreunei metode încă neinventate, dar deocamdată legea e valabilă. Exprimată într-o formă mai clară: orice fiinţă vie s-a născut dintr-o informaţie genetică parentală. Formularea aceasta defineşte calitatea de părinte într-un mod care apelează la mecanismul biologic efectiv al eredităţii şi ne permite să-l aplicăm unor fiinţe precum bacteriile, care nu se reproduc în acelaşi fel ca noi.
Prin extensie, această lege este cea care îi conferă putere. Iat-o, în toată frumuseţea ei: toţi suntem descendenţi modificaţi ai părinţilor noştri sau ai informaţiei genetice parentale. Descind din mama mea şi din tatăl meu, dar nu sunt identic cu ei. Părinţii mei sunt descendenţi modificaţi ai părinţilor lor. Şi aşa mai departe. Acest tipar al descendenţei prin modificări defineşte arborele nostru de familie. O face atât de bine, încât ne putem reconstitui arborele de familie doar prelevând mostre de sânge de la indivizi.
Imaginaţi-vă că vă aflaţi într-o încăpere plină cu oameni pe care nu i-aţi mai văzut niciodată. Vi se dă o sarcină simplă: aflaţi cât de strâns înrudiţi sunteţi cu fiecare persoană din încăpere. Cum puteţi şti cine vă sunt veri îndepărtaţi, veri ultra-îndepărtaţi, sau stră-stră... unchi de gradul al şaptezeci şi cincilea?
Pentru a răspunde la această întrebare, avem nevoie de un mecanism biologic care să ne îndrume gândirea şi să ne ofere o metodă de a testa acurateţea ipoteticului nostru arbore de familie. Mecanismul acesta poate fi derivat din legea biologiei pe care tocmai am enunţat-o. A şti cum funcţionează descendenţa prin modificări este esenţial pentru a descifra istoria evoluţiei biologice, fiindcă descendenţa prin modificări poate lăsa o semnătură pe care o putem detecta.
Să luăm exemplul ipotetic al unui cuplu lipsit de umor, fără trăsături de clovn, care are copii. Unul dintre fiii lor s-a născut cu o mutaţie genetică datorită căreia are un nas roşu de gumă care scârţâie. Fiul acesta creşte şi se căsătoreşte cu o femeie norocoasă. El transmite gena nasului mutant copiilor săi, toţi moştenind nasul său roşu de gumă care scârţâie. Acum, să presupunem că unul dintre descendenţii săi capătă o mutaţie ca urmare a căreia are picioare enorme şi lăbărţate. Când mutaţia aceasta este transmisă generaţiei următoare, toţi copiii săi îi seamănă: ei au nas roşu de gumă care scârţâie şi picioare enorme lăbărţate. Să mergem cu o generaţie mai departe. Să ne imaginăm că unul dintre copii, strănepotul cuplului originar, suferă o altă mutaţie: păr portocaliu şi cârlionţat. Când mutaţia aceasta este transmisă următoarei generaţii, toţi copiii săi vor avea păr portocaliu şi cârlionţat, nas roşu de gumă care scârţâie şi picioare enorme lăbărţate. Întrebarea "Cine este acest clovn?" se va referi la toţi stră-strănepoţii sărmanului nostru cuplu.
Exemplul acesta ilustrează un aspect foarte serios. Descendenţa prin modificări poate construi un arbore de familie, sau genealogie, iar noi o putem identifica prin caractere. Are o semnătură pe care o recunoaştem imediat. Asemenea unui set de păpuşi ruseşti, ipotetica noastră genealogie a format grupuri în interiorul altor grupuri, pe care le recunoaştem prin trăsăturile lor unice. Grupul de stră-strănepoţi "clovni compleţi" descinde dintr-un individ care a avut doar nasul scârţâitor şi picioarele enorme lăbărţate.
Individul acesta a făcut parte dintr-un grup de "proto-clovni", aceştia fiind descendenţii unui individ care avea doar nasul de cauciuc care scârţâie. Acest "pre-proto-clovn" a descins din cuplul originar care nu avea nicio trăsătură vizibilă de clovn.
Acest tipar al descendenţei prin modificări înseamnă că aţi fi putut emite cu uşurinţă ipoteze despre arborele de familie al clovnilor, fără ca eu să vă spun ceva despre el. Dacă v-aţi afla într-o încăpere plină cu diferitele generaţii de clovni, aţi vedea că tot neamul clovnilor aparţine unui grup care are nas scârţâitor. O submulţime a acestora îi include pe cei cu păr portocaliu şi picioare lăbărţate. În această submulţime este inclus un alt grup, clovnii compleţi. Ideea este că trăsăturile - păr portocaliu, nas scârţâitor, picioare mari şi lăbărţate - vă permit să recunoaşteţi grupurile. Aceste trăsături sunt dovada pentru diferitele grupuri sau, în cazul acesta, generaţii de clovni.
Să înlocuim circul acesta de familie cu trăsături reale - mutaţiile genetice şi schimbările corpului pe care le codifică - şi vom avea o genealogie identificabilă prin trăsăturile biologice. Dacă descendenţa prin modificări funcţionează în felul acesta, atunci arborii noştri de familie au o semnătură în structura lor de bază. Adevărul acesta este atât de puternic, încât ne poate ajuta să reconstruim arbori de familie doar pe baza datelor genetice, aşa cum vedem dintr-un număr de proiecte genealogice în desfăşurare. Evident, lumea reală este mai complexă decât acest exemplu ipotetic simplu. Reconstruirea arborilor de familie poate fi dificilă dacă trăsăturile apar de mai multe ori într-o familie, dacă relaţia dintre o trăsătură şi gena care o produce nu este directă sau dacă trăsătura nu are o bază genetică şi apare ca rezultat al schimbărilor în dietă sau al altor condiţii de mediu. Vestea bună este că în multe cazuri tiparul descendenţei prin modificări poate fi identificat în pofida acestor complicaţii, aproape ca filtrarea zgomotului dintr-un semnal radio.
Dar unde se opresc genealogiile noastre? Clovnii se opresc la cuplul lipsit de umor? Genealogia mea se opreşte la primii Shubini? Pare ceva extrem de arbitrar. Se opreşte la evreii ucraineni sau la italienii din nord? Sau poate la primii oameni? Sau continuă până la algele care plutesc pe suprafaţa bălţilor de acum 3,8 miliarde de ani şi mai departe? Toţi sunt de acord că genealogia lor merge până la un anumit punct în timp, problema este cât de departe.
Dacă genealogia noastră se întoarce în timp până la algele care plutesc pe suprafaţa bălţilor, prin respectarea legii fundamentale a biologiei, atunci trebuie să fim în măsură să strângem dovezi şi să facem predicţii specifice. În locul unui asortiment aleatoriu de vieţuitoare, toate vieţuitoarele de pe pământ trebuie să prezinte aceeaşi semnătură a descendenţei prin modificări pe care am văzut-o la clovni. În fapt, structura întregului registru geologic nu trebuie să fie întâmplătoare. Adăugirile recente trebuie să apară în straturi de roci relativ tinere. Aşa cum eu sunt o apariţie mai recentă în arborele meu de familie decât bunicul meu, la fel şi structura arborelui de familie al vieţii trebuie să aibă paralelele sale în timp.
Pentru a vedea cum reconstruiesc efectiv biologii relaţiile noastre de rudenie cu alte vieţuitoare, trebuie să părăsim circul şi să ne întoarcem la grădina zoologică pe care am vizitat-o în primul capitol al cărţii.
O plimbare (mai lungă) prin grădina zoologică
Aşa cum am văzut, corpul omenesc nu este asamblat la întâmplare. Am folosit aici cuvântul "întâmplare" într-un sens foarte precis; vreau să spun că structura corpului omenesc în mod categoric nu este întâmplătoare în raport cu celelalte animale care merg, zboară, înoată sau se târăsc pe acest pământ. Unele animale posedă o parte din structura noastră; altele, nu. Există o ordine în ceea ce avem în comun cu restul lumii. Avem două urechi, doi ochi, un cap, o pereche de braţe şi o pereche de picioare. Nu avem şapte picioare, nici două capete, dar nici roţi.
O plimbare prin grădina zoologică ne arată imediat legăturile noastre cu restul lumii vii. În fapt, ne vom da seama că putem grupa o mare parte a vieţuitoarelor în acelaşi fel în care am procedat cu clovnii. Să vizităm pentru început doar trei sectoare. Să începem cu urşii polari. Putem face o listă lungă a trăsăturilor pe care le avem în comun cu urşii polari: păr, glande mamare, patru membre, un gât şi doi ochi, între o sumedenie de alte lucruri. În continuare, să examinăm broaştele ţestoase. Există categoric similitudini, dar lista e ceva mai scurtă. Avem în comun cu broasca ţestoasă patru membre, un gât şi doi ochi (printre alte lucruri). Dar, spre deosebire de noi şi de urşii polari, broaştele ţestoase nu au păr sau glande mamare. Cât despre carapace, aceasta pare specifică ţestoaselor, aşa cum blana albă este specifică urşilor polari. Iar acum să vizităm expoziţia de peşti africani. Locuitorii de aici încă mai au asemănări cu noi, dar lista aspectelor comune este şi mai scurtă decât era la ţestoase. La fel ca noi, peştii au doi ochi. La fel ca noi, ei au patru apendice, dar arată ca nişte înotătoare, nu ca nişte braţe şi picioare. Peştilor le lipsesc, printre multe alte trăsături, părul şi glandele mamare pe care le avem în comun cu urşii polari.
Totul începe să semene cu setul de păpuşi ruseşti de grupuri, subgrupuri şi sub-subgrupuri din exemplul cu clovnii. Peştii, ţestoasele, urşii polari şi oamenii au în comun unele trăsături - capete, doi ochi, două urechi şi aşa mai departe. Ţestoasele, urşii polari şi oamenii au toate aceste trăsături, plus gâturi şi membre, trăsături absente la peşti. Urşii polari şi oamenii formează un grup şi mai elitist, ai cărui membri au toate aceste trăsături, dar şi păr şi glande mamare.
Exemplul cu clovnii ne oferă mijloacele pentru a înţelege plimbarea noastră prin grădina zoologică. La clovni, tiparul grupurilor reflectă descendenţa prin modificări. Implicaţia este că copiii clovni-compleţi au o rudă comună mai recentă decât ruda lor comună cu acei copii care posedă doar un nas scârţâitor. Este logic: părinţii copiilor cu nas scârţâitor sunt stră-străbunicii clovnilor compleţi. Aplicând acelaşi principiu grupurilor pe care le-am întâlnit în plimbarea noastră prin grădina zoologică, înseamnă că avem cu urşii polari un strămoş comun mai recent decât avem cu broaştele ţestoase. Predicţia aceasta este adevărată: primul mamifer este mult mai actual decât prima reptilă.
Problema centrală în acest caz este descifrarea arborelui de familie al speciilor. Sau, în termeni biologici mai riguroşi, modelul lor de înrudire. Modelul acesta ne oferă mijloacele pentru a interpreta o fosilă precum Tiktaalik în lumina plimbării noastre prin grădina zoologică. Tiktaalik este un intermediar minunat între peşti şi descendenţii lor de pe uscat, dar şansele ca el să fie strămoşul nostru direct sunt foarte mici. El este mai probabil un văr al strămoşului nostru. Niciun paleontolog în toate minţile nu va pretinde vreodată că a descoperit "Strămoşul". Gândiţi-vă astfel: ce şanse sunt ca, plimbându-mă printr-un cimitir oarecare de pe planeta noastră, să descopăr un strămoş direct al meu? Extrem de mici. În schimb, aş descoperi că toţi oamenii îngropaţi în aceste cimitire - indiferent că se găsesc în China, Botswana sau Italia - sunt înrudiţi cu mine în diverse grade. Mă pot convinge de aceasta examinându-le ADN-ul cu multe din tehnicile de medicină legală disponibile în prezent în laboratoarele de criminalistică. Aş constata că unii ocupanţi ai cimitirelor sunt rude îndepărtate cu mine, iar alţii rude mai apropiate. Acest arbore genealogic ar fi o imagine revelatoare a trecutului meu şi a istoriei familiei mele. El ar avea şi o aplicaţie practică, fiindcă l-aş putea folosi pentru a înţelege predilecţia mea de a contracta o anumită boală sau de a înţelege alte trăsături biologice ale mele. Acelaşi lucru este adevărat când deducem relaţii între specii.
Adevărata importanţă a acestui arbore de familie stă în predicţiile pe care le putem face cu ajutorul său. Cea mai semnificativă dintre ele este că noile caracteristici comune pe care le identificăm trebuie să fie compatibile cu cadrul. Altfel spus, trăsăturile pe care le identificăm în celulele, ADN-ul şi toate celelalte structuri, ţesuturi şi molecule din corpurile acestor animale, trebuie să confirme grupările pe care le-am identificat în timpul plimbării noastre. Dimpotrivă, putem infirma acele grupări dacă descoperim trăsături incompatibile cu ele. Altfel spus, dacă există multe trăsături comune peştilor şi oamenilor, care nu se văd la urşii polari, cadrul nostru este defectuos şi trebuie revizuit sau abandonat. În cazurile în care dovezile sunt ambigue, folosim un număr de instrumente statistice pentru a evalua calitatea caracteristicilor care susţin aranjamentele din arborele de familie. În situaţiile când există ambiguitate, aranjamentul genealogic este tratat ca o ipoteză de lucru până găsim ceva concludent care ne permite fie să-l acceptăm, fie să-l respingem.
Unele grupări sunt atât de solid fundamentate încât, din toate punctele de vedere, le considerăm fapte. Gruparea peşte-ţestoasă-urs polar-om, de exemplu, este susţinută de caracteristici din sute de gene şi practic toate trăsăturile anatomiei, fiziologiei şi biologiei celulare ale acestor animale. Cadrul nostru evolutiv de la peşte la om este atât de temeinic susţinut, încât nu mai încercăm să aducem dovezi în favoarea sa - ar fi ca şi cum am lăsa să cadă o bilă de cincizeci de ori pentru a testa teoria gravitaţiei. Acelaşi lucru este valabil pentru exemplul nostru biologic. Şansa de a vedea bila urcând a cincizeci şi una oară când o laşi să cadă este aceeaşi cu şansa de a găsi dovezi puternice împotriva acestor relaţii.
Putem reveni acum la întrebarea de la începutul cărţii: Cum putem reconstitui în mod credibil relaţiile dintre animalele de demult dispărute şi corpurile şi genele unora recente? Căutăm semnătura descendenţei prin modificări, adăugăm caracteristici, evaluăm calitatea dovezilor şi apreciem gradul în care grupurile noastre sunt reprezentate în registrul fosil. Faptul uimitor este că acum deţinem instrumentele pentru a verifica această ierarhie, folosind calculatoare şi laboratoare de secvenţiere a ADN-ului pentru a efectua aceleaşi analize ca cele din timpul plimbării prin grădina zoologică.
Avem acum acces la noi situri cu fosile din întreaga lume. Putem vedea mai bine ca oricând locul pe care îl ocupă corpul omenesc în lumea naturală.
De la Capitolul 1 şi până la Capitolul 10, am arătat că există similitudini profunde între vieţuitoarele din prezent şi cele dispărute de mult - viermi preistorici, spongieri actuali şi diferite tipuri de peşti. Înarmaţi cu informaţii despre tiparul descendenţei prin modificări, putem începe să punem cap la cap toate acestea. Gata cu distracţia la circ şi grădina zoologică. Este vremea să trecem la treabă.
Am văzut că în interiorul corpului omenesc există conexiuni cu o întreagă menajerie de alte vieţuitoare. Unele părţi seamănă cu părţi din meduze, altele cu părţi din viermi, iar altele cu părţi din peşti. Asemănările acestea nu sunt întâmplătoare. Unele părţi din noi există la toate celelalte animale; altele ne sunt întru totul specifice. Este minunat să vedem că există o ordine în toate aceste trăsături. Sute de caracteristici care decurg din ADN, nenumărate trăsături anatomice şi evolutive - toate urmează aceeaşi logică din exemplul cu familia de clovni.
Să luăm în considerare câteva dintre trăsăturile despre care am discutat deja în carte şi să arătăm cum sunt ele ordonate.
Cu toate celelalte animale de pe planetă avem în comun un corp format din multe celule. Să numim grupul acesta organisme pluricelulare. Avem în comun trăsătura pluricelulară cu toate fiinţele, de la spongieri, placozoare şi meduze, până la cimpanzei.
O submulţime a animalelor pluricelulare au un plan al corpului la fel ca al nostru, cu faţă şi spate, sus şi jos, stânga şi dreapta. Taxonomiştii numesc acest grup Bilateria (însemnând "animale cu simetrie bilaterală"). Grupul include toate animalele de la insecte la oameni.
O submulţime a animalelor pluricelulare cu un plan al corpului la fel ca al nostru, cu faţă şi spate, sus şi jos, stânga şi dreapta, au de asemenea cranii şi coloane vertebrale. Să numim aceste vieţuitoare vertebrate.
O submulţime a animalelor pluricelulare cu un plan al corpului la fel ca al nostru, cu faţă şi spate, sus şi jos, stânga şi dreapta, animale care au cranii, au de asemenea mâini şi picioare. Să numim aceste vertebrate tetrapode (animale cu patru membre).
O submulţime a animalelor pluricelulare cu un plan al corpului la fel ca al nostru, cu faţă şi spate, sus şi jos, stânga şi dreapta, animale care au cranii, mâini şi picioare, au, de asemenea, o ureche medie alcătuită din trei oase. Să numim aceste tetrapode mamifere.
O submulţime a animalelor pluricelulare cu un plan al corpului la fel ca al nostru, cu faţă şi spate, sus şi jos, stânga şi dreapta, animale care au cranii şi coloane vertebrale, mâini şi picioare, plus o ureche medie alcătuită din trei oase, au, de asemenea, mersul biped şi creieri enormi. Să numim aceste mamifere oameni.
Cât de întemeiate sunt aceste clasificări reiese din dovezile pe care se bazează. Sute de trăsături genetice, embriologice şi anatomice le susţin. Aranjamentul acesta ne permite să aruncăm o privire semnificativă în interiorul nostru.
Exerciţiul acesta seamănă cu a decoji o ceapă, dezvelind strat după strat de istorie. Mai întâi observăm trăsături pe care le avem în comun cu toate celelalte mamifere. Apoi, privind mai adânc, găsim trăsături pe care le avem în comun cu peştii. La o examinare şi mai profundă sunt cele pe care le avem în comun cu viermii. Şi aşa mai departe. Reamintindu-ne logica din exemplul cu familia de clovni, aceasta înseamnă că vedem un tipar de descendenţă prin modificări gravat adânc în interiorul corpului omenesc. Tiparul acesta este reflectat în registrul geologic.
Cele mai vechi fosile pluricelulare sunt vechi de peste 600 de milioane de ani. Prima fosilă cu o ureche medie din trei oase are mai puţin de 200 de milioane de ani. Cea mai veche fosilă cu o postură bipedă are în jur de 4 milioane de ani. Toate aceste fapte sunt o simplă coincidenţă sau reflectă o lege a biologiei pe care o vedem zilnic în acţiune în jurul nostru?
Carl Sagan a făcut cândva afirmaţia celebră că a privi stelele este ca şi cum ai privi înapoi în timp. Lumina stelară şi-a început călătoria spre ochii noştri cu eoni în urmă, mult înainte ca lumea noastră să se fi format. Îmi place să mă gândesc că a privi oamenii seamănă foarte mult cu a privi stelele. Dacă ştii cum să priveşti, corpul nostru devine o capsulă a timpului care, atunci când este deschisă, ne povesteşte despre momente decisive din istoria planetei noastre şi despre un trecut îndepărtat în oceane, râuri şi păduri străvechi. Schimbările în atmosfera de demult sunt reflectate în moleculele care permit celulelor noastre să coopereze pentru a forma corpuri. Mediul din vechile cursuri de apă a modelat anatomia de bază a membrelor noastre. Vederea noastră în culori şi simţul mirosului au fost modelate de viaţa în vechile păduri şi câmpii. Şi lista continuă. Istoria aceasta este moştenirea noastră care ne influenţează viaţa în prezent şi va continua s-o influenţeze în viitor.
De ce ne îmbolnăveşte istoria
Genunchiul meu se umflase cât un grepfrut şi unul dintre colegii mei de la secţia de chirurgie îl răsucea şi-l
îndoia pentru a stabili dacă făcusem o întindere sau o ruptură la unul
din ligamentele sau cartilajele din interior. În urma consultului şi a
unui RMN, am fost diagnosticat cu ruptură de menisc, probabil rezultatul
celor douăzeci şi cinci de ani petrecuţi cărând un rucsac pe stânci,
bolovani şi grohotiş în expediţiile pe teren. Când vă răniţi la
genunchi, aproape sigur veţi leza una sau mai multe din următoarele trei
structuri: meniscul medial, ligamentul medial colateral sau ligamentul
încrucişat anterior. Leziunile acestor trei părţi ale genunchiului sunt
atât de frecvente, încât sunt cunoscute printre medici sub denumirea de
"triada nefastă". Ele sunt o dovadă clară a dezavantajelor unui peşte
interior. Peştii nu merg pe două picioare.
Ceea ce ne defineşte pe noi ca oameni vine la pachet cu unele
consecinţe. Pentru combinaţia excepţională de lucruri pe care le facem -
vorbim, gândim, apucăm şi mergem pe două picioare - plătim un preţ.
Acesta este rezultatul inevitabil al arborelui vieţii din noi. Imaginaţi-vă că am încerca să recondiţionăm un Volkswagen Beetle pentru a se deplasa cu 240 de kilometri pe oră. În 1933, Adolf Hitler l-a
însărcinat pe Dr. Ferdinand Porsche să construiască o maşină ieftină
care să nu consume mai mult de şase litri de benzină la 100 de kilometri
şi să ofere un mijloc sigur de transport pentru familia germană medie.
Rezultatul a fost Volkswagen Beetle. Istoria aceasta, planul lui Hitler,
limitează posibilităţile de a modifica un Beetle în prezent: un
mecanism poate fi ajustat doar până la o anumită limită, înainte să
apară probleme majore la maşină.
În multe privinţe, noi, oamenii, suntem echivalentul printre peşti al
unui Beetle recondiţionat. Luaţi planul corpului unui peşte, dichisiţi-l
pentru a fi un mamifer, apoi suciţi şi învârtiţi acel mamifer până
merge pe două picioare, vorbeşte, gândeşte şi are un control superfin al
degetelor - şi vor apărea cu siguranţă probleme. Puteţi dichisi un
peşte doar până la o limită, pentru a nu fi nevoie să se plătească un
preţ. Într-o lume proiectată perfect - o lume fără istorie - am fi scutiţi de multe suferinţe, de la hemoroizi la cancer.
Nicăieri nu este istoria aceasta mai vizibilă decât în ocolurile,
răsucirile şi meandrele arterelor, nervilor şi venelor noastre. Urmăriţi
unii nervi şi veţi observa că ei fac bucle ciudate în jurul altor
organe, mergând aparent într-o direcţie, doar
pentru a se răsuci şi a ajunge cu totul altundeva. Ocolurile sunt
produse fascinante ale trecutului nostru care, aşa cum vom vedea, ne
creează adesea probleme - sughiţuri şi hernie, de exemplu. Iar acesta
este doar un mod în care trecutul nostru se întoarce pentru a ne veni de
hac.
Istoria noastră îndepărtată s-a desfăşurat, în
diverse epoci, în oceanele preistorice, mici cursuri de apă şi savane,
nu în clădiri de birouri, pârtii de schi şi terenuri de tenis. Nu am
fost proiectaţi nici să trăim peste optzeci de ani, nici să stăm aşezaţi
zece ore pe zi şi să mâncăm prăjituri, nici să jucăm fotbal. Această
discontinuitate între trecutul nostru şi prezentul nostru ca oameni
înseamnă că trupurile noastre cedează în anumite moduri previzibile.
Practic orice boală de care suferim are o componentă istorică. Exemplele
care urmează reflectă modul în care diferitele ramuri ale arborelui
vieţii din noi - de la oamenii primitivi la amfibieni şi peşti şi, în
final, la microorganisme - se întorc pentru a ne crea necazuri în
prezent. Fiecare dintre aceste exemple arată că nu am fost proiectaţi în
mod raţional, ci suntem produsul unei istorii întortocheate.
Neil Shubin
Peştele din noi
O călătorie în istoria de 3,5 miliarde de ani a corpului omenesc
Editura Herald, 2020
traducere din limba engleză de Walter Fotescu
***
Peştele din noi
O călătorie în istoria de 3,5 miliarde de ani a corpului omenesc
Editura Herald, 2020
traducere din limba engleză de Walter Fotescu
***
Citiţi un prim fragment din această carte aici.
Fragment
Capitolul 11. Sensul tuturor lucrurilor (continuare)
Trecutul nostru de vânători - culegători: Obezitate, boli de inimă şi hemoroizi
Capitolul 11. Sensul tuturor lucrurilor (continuare)
Trecutul nostru de vânători - culegători: Obezitate, boli de inimă şi hemoroizi
În decursul istoriei noastre ca peşti am fost prădători activi în vechile oceane şi cursuri de apă. În trecutul nostru mai recent ca amfibieni, reptile şi mamifere, am fost fiinţe active vânând orice de la reptile la insecte. Chiar şi mai recent, ca primate, am fost animale arboricole active, hrănindu-ne cu fructe şi frunze. Primii oameni au fost vânători-culegători activi şi, în cele din urmă, agricultori. Aţi observat aici o temă recurentă? Firul comun este cuvântul "activ".
Vestea proastă este că cei mai mulţi dintre noi îşi petrec o mare parte a zilei nefiind deloc activi. În momentul acesta stau aşezat şi dactilografiez această carte, iar unii dintre voi stau la fel în timp ce o citesc (exceptându-i pe virtuoşii care o citesc în sala de fitness). Istoria evoluţiei noastre de la peşti la primii oameni nu ne-a pregătit în niciun fel pentru acest nou regim. Multe din maladiile vieţii moderne poartă amprenta coliziunii dintre prezent şi trecut.
Care sunt principalele cauze de deces la oameni? Patru din primele zece cauze - bolile cardiovasculare, diabetul, obezitatea şi atacul cerebral - au o anumită bază genetică şi, probabil, una istorică. Multe dintre dificultăţi se datorează aproape sigur faptului că avem un corp construit pentru un animal activ, dar stilul de viaţă al unui cartof.
În 1962, antropologul James Neel a abordat această idee din perspectiva regimului nostru alimentar. Formulând ceea ce a devenit cunoscut ca ipoteza "genotipului chibzuit", Neel a sugerat că strămoşii noştri umani au fost adaptaţi pentru o existenţă de tip prosperitate-penurie. Ca vânători-culegători, primii oameni vor fi cunoscut perioade de abundenţă, când vânatul mişuna şi vânătoarea avea succes. Aceste perioade de belşug erau întrerupte de vremuri de foamete, când strămoşii noştri aveau considerabil mai puţină mâncare.
Neel a emis ipoteza că această alternanţă opulenţă/foamete şi-a pus amprenta atât pe genele noastre, cât şi în bolile pe care le contractăm. În esenţă, Neel a propus că, în perioadele de abundenţă, corpurile strămoşilor noştri le-au permis să economisească resurse pe care să le folosească în perioadele de foamete. În acest context, depozitele de grăsime devin foarte utile. Energia din alimentele pe care le mâncăm este distribuită în aşa fel încât o parte susţine activităţile noastre curente, iar o parte este depozitată, de exemplu, în grăsime, pentru a fi folosită mai târziu. Distribuirea aceasta funcţionează bine într-o lume care alternează între prosperitate şi penurie, dar ea eşuează lamentabil într-un mediu în care alimente consistente sunt disponibile 24/7. Obezitatea şi maladiile asociate - diabetul legat de vârstă, hipertensiunea arterială şi bolile de inimă - sunt o consecinţă naturală. Ipoteza genotipului chibzuit ar putea explica de asemenea de ce ne plac alimentele grase. Ele au o valoare ridicată în ceea ce priveşte conţinutul energetic, lucru care în trecutul nostru îndepărtat ar fi reprezentat un avantaj categoric.
Stilul de viaţă sedentar ne afectează şi în alte moduri, fiindcă sistemul nostru circulator a apărut iniţial în animale mai active.
Inima noastră pompează sânge, iar acesta este purtat la organe prin artere şi se întoarce la inimă prin vene. Fiind mai apropiate de pompă, presiunea sângelui din artere este mult mai mare decât în vene. Aceasta poate fi o problemă pentru sângele care trebuie să se întoarcă la inimă din picioare. Sângele din picioare trebuie să urce la deal, ca să zicem aşa, prin venele din picioare şi apoi până în piept. Dacă sângele are o presiune prea mică, el nu va urca până sus. Dispunem de două structuri anatomice care ajută sângele să urce. Prima structură este alcătuită din mici valve care permit sângelui să urce, dar îl împiedică să coboare. Cealaltă structură sunt muşchii picioarelor. Când mergem îi contractăm, iar contracţia aceasta serveşte la pomparea sângelui în sus prin venele picioarelor. Valvele unidirecţionale şi pomparea efectuată de muşchii picioarelor permit sângelui să urce de la picioare la piept.
Sistemul acesta funcţionează impecabil la un animal activ care-şi foloseşte picioarele ca să meargă, să alerge şi să sară. El însă nu funcţionează bine într-o fiinţă mai sedentară. Dacă picioarele nu sunt îndeajuns întrebuinţate, muşchii nu vor pompa sângele în sus prin vene. Pot apărea probleme dacă sângele stagnează în vene, fiindcă stagnarea cauzează deteriorarea valvelor. Aceasta este cauza varicelor. Când valvele se degradează, sângele stagnează în vene. Venele devin tot mai mari, umflându-se şi urmând trasee întortocheate în picioare.
Inutil să mai spunem, aranjamentul venelor poate fi sursa unor reale dureri în posterior. Şoferii de camion şi alte persoane care stau aşezate lungi perioade de timp au o predispoziţie îndeosebi spre hemoroizi, un alt preţ de plătit în schimbul unei vieţi sedentare. În lungile ore petrecute în poziţia aşezat, sângele stagnează în venele şi spaţiile din jurul rectului. Stagnarea sângelui duce la formarea hemoroizilor - astfel, ni se reaminteşte într-un mod neplăcut că nu am fost construiţi pentru a şedea prea mult şi, mai ales, nu pe suprafeţe moi.
Trecutul ca primate: vorbirea nu e ieftină
Vorbirea are un preţ piperat: asfixia şi apneea în somn ocupă un loc de frunte pe lista problemelor pe care suntem nevoiţi să le suportăm pentru a ne bucura de darul vorbirii.
Producem sunete articulate controlând mişcările limbii, ale laringelui şi ale părţii din spate a gâtului. Toate acestea sunt modificări relativ simple ale proiectului de bază al unui mamifer sau al unei reptile. Aşa cum am văzut în Capitolul 5, laringele uman este alcătuit mai ales din cartilaje ale arcului branhial, corespunzând cu barele branhiilor la rechini sau la peşti. Partea din spate a gâtului, care se extinde de la ultimul molar până imediat deasupra laringelui, are pereţi flexibili care se pot deschide şi închide. Pentru a vorbi articulat, ne mişcăm limba, modificăm forma gurii şi contractăm un număr de muşchi care controlează rigiditatea acestui perete.
Apneea în somn este un compromis potenţial primejdios pentru capacitatea de a vorbi. În timpul somnului, muşchii gâtului se relaxează. La majoritatea oamenilor, aceasta nu constituie o problemă, dar la unii pasajul poate intra în colaps, astfel încât trec perioade relativ lungi de timp fără respiraţie. Aceasta, fireşte, poate fi foarte periculos, mai ales la oamenii cu boli de inimă. Flexibilitatea gâtului, atât de utilă pentru capacitatea noastră de a vorbi, ne face susceptibili la o formă de apnee în somn care rezultă din obstrucţia căilor respiratorii.
Un alt compromis al acestui proiect este asfixia. Gura noastră duce atât la trahee, prin care respirăm, cât şi la esofag, aşa încât folosim acelaşi pasaj pentru a înghiţi, a respira şi a vorbi. Aceste trei funcţii pot intra în conflict, de pildă, atunci când o bucată de mâncare rămâne în trahee.
Trecutul ca peşti şi mormoloci: sughiţul
Acest neajuns îşi are rădăcinile în istoria noastră comună cu peştii şi mormolocii. Dacă există vreo consolare pentru faptul că sughiţăm, aceea este că împărtăşim suferinţa aceasta cu multe alte mamifere. Pisicile pot fi stimulate să sughiţe trimiţând un impuls electric către o mică porţiune de ţesut din trunchiul lor cerebral. Se crede că zona aceasta din trunchiul cerebral este centrul care controlează reflexul complicat pe care-l numim sughiţ.
Reflexul sughiţului este un spasm stereotip implicând un număr de muşchi din peretele corpului, diafragmă, gât şi laringe. Un spasm în unul sau doi dintre nervii importanţi care controlează respiraţia face ca muşchii aceştia să se contracte. Rezultatul este o inspiraţie foarte bruscă. Pe urmă, după aproximativ 35 de milisecunde, o clapă de ţesut din spatele laringelui (epiglota) închide partea superioară a căilor respiratorii. Inhalarea rapidă urmată de o scurtă închidere a tubului produce "hic-ul".
Problema este că rareori sughiţăm doar o singură dată. Opriţi sughiţurile după primele cinci sau zece şi aveţi o şansă decentă să puneţi capăt întregului acces. Rataţi acea fereastră şi accesul de sughiţ se poate prelungi în medie până la şaizeci. Inhalarea de dioxid de carbon (respirând în binecunoscuta pungă de hârtie) şi întinderea peretelui corpului (printr-o inspiraţie adâncă urmată de apnee) pot pune capăt rapid sughiţurilor la unii dintre noi. Dar nu la toţi. În unele cazuri patologice sughiţurile se pot prelungi extrem de mult. Cel mai lung acces de sughiţ neîntrerupt la o persoană a durat din 1922 până în 1990.
Tendinţa de a sughiţa este o altă influenţă a trecutului nostru. Sunt două aspecte la care trebuie să ne gândim. Primul este ce anume cauzează spasmul nervilor care declanşează sughiţul. Al doilea este ce controlează acel "hic" distinct, succesiunea abruptă inspiraţie-închiderea glotei. Spasmul nervilor este un produs al istoriei noastre ca peşti, în timp ce sughiţul propriu-zis este rezultatul istoriei noastre comune cu animale precum mormolocii.
Mai întâi peştii. Creierul poate controla respiraţia fără niciun efort conştient din partea noastră. Cea mai mare parte a activităţii are loc în trunchiul cerebral, la graniţa dintre creier şi măduva spinării. Trunchiul cerebral trimite impulsuri nervoase către principalii muşchi respiratori. Respiraţia decurge conform unei scheme. Muşchii pieptului, diafragmei şi gâtului se contractă într-o ordine bine definită. În consecinţă, partea aceasta a trunchiului cerebral e cunoscută sub numele de "generatorul central de scheme". Regiunea aceasta poate produce scheme ritmice de activare a nervilor şi, în consecinţă, a muşchilor. O serie de asemenea generatori în creier şi măduva spinării controlează alte comportamente ritmice, precum înghiţitul şi mersul.
Problema este că, la origine, trunchiul cerebral a controlat respiraţia la peşti; el a fost recondiţionat pentru a funcţiona la mamifere. Rechinii şi peştii osoşi au o porţiune a trunchiului cerebral care controlează contracţia ritmică a muşchilor în gât şi în jurul branhiilor. Toţi nervii care controlează aceste zone provin dintr-o porţiune bine definită a trunchiului cerebral. Putem vedea acest aranjament al nervilor chiar şi la unii dintre "cei mai primitivi" peşti din registrul fosil. Ostracodermii, din roci vechi de peste 400 de milioane de ani, păstrează mulaje ale creierului şi nervilor cranieni. La fel ca în peştii actuali, nervii care controlează respiraţia pornesc din trunchiul cerebral.
Aceasta funcţionează foarte bine la peşti, dar pentru mamifere este un aranjament nefericit. La peşti, nervii care controlează respiraţia nu trebuie să meargă foarte departe de trunchiul cerebral. Branhiile şi laringele în general înconjoară zona aceasta a creierului. Noi, mamiferele, avem o altă problemă. Respiraţia noastră este controlată de muşchi din peretele toracelui şi de diafragmă, muşchiul plat care separă toracele de abdomen. Contracţia diafragmei controlează inspiraţia. Nervii care controlează diafragma ies din creier la fel ca la peşti şi părăsesc trunchiul cerebral în apropierea gâtului. Nervii aceştia, nervul vag şi cel frenic, pornesc de la baza craniului şi străbat cavitatea toracică pentru a ajunge la diafragmă şi porţiuni ale pieptului care controlează respiraţia. Acest traseu întortocheat creează probleme; într-un proiect raţional, nervii nu ar fi pornit din dreptul gâtului, ci al diafragmei. Din păcate, tot ce interferează cu unul dintre aceşti nervi poate să le blocheze funcţionarea sau să provoace un spasm.
Dacă traseul ciudat al nervilor noştri este produsul istoriei noastre ca peşti, sughiţul propriu-zis probabil că este produsul istoriei noastre ca amfibieni. Sughiţul este un comportament respirator unic prin care o inhalare bruscă de aer este urmată de coborârea epiglotei. Se pare că sughiţul este controlat de un generator central de scheme din trunchiul cerebral: să stimulăm această regiune cu un impuls electric şi vom stimula sughiţul. E logic ca sughiţatul să fie controlat de un generator central de scheme, deoarece, la fel ca în alte comportamente ritmice, în timpul sughiţului se produce o succesiune de evenimente.
Se dovedeşte că generatorul de scheme răspunzător pentru sughiţ este practic identic cu unul existent în amfibieni. Şi nu în orice amfibieni, ci în mormoloci, care folosesc atât plămâni, cât şi branhii pentru a respira. Mormolocii folosesc acest generator de scheme atunci când respiră prin branhii. În acea împrejurare, ei vor să pompeze apă în gură, gât şi prin branhii, fără ca apa să le intre în plămâni. Pentru a împiedica acest lucru, ei coboară epiglota, clapa care astupă tubul respirator. Iar pentru a coborî epiglota, mormolocii au un generator central de scheme în trunchiul lor cerebral, astfel încât o inspiraţie este urmată imediat de coborârea epiglotei. Ei pot să respire cu branhiile mulţumită unei forme extinse de sughiţ.
Paralelele dintre sughiţul nostru şi respiraţia branhială la mormoloci sunt atât de vaste, încât mulţi au sugerat că cele două fenomene sunt unul şi acelaşi lucru. Respiraţia branhială la mormoloci poate fi blocată de dioxidul de carbon, la fel ca şi în cazul sughiţurilor noastre. Putem de asemenea bloca respiraţia branhială prin dilatarea peretelui toracelui, la fel cum putem opri sughiţul inspirând adânc şi ţinându-ne respiraţia. Poate că am reuşi să blocăm respiraţia branhială la mormoloci dacă i-am pune să bea un pahar cu apă în timp ce stau cu capul în jos.
Trecutul ca rechini: herniile
Predispoziţia noastră spre hernii, cel puţin acelea inghinale, rezultă din distorsionarea unui corp de peşte până la transformarea lui într-un mamifer.
Peştii au gonade care li se extind spre piept, apropiindu-se de inimă. Mamiferele nu au aşa ceva şi în aceasta constă problema lor. Este un lucru foarte bun faptul că gonadele noastre nu sunt situate cât mai sus în piept şi aproape de inimă (deşi, poate că depunerea Jurământului de credinţă ar deveni o experienţă cu totul aparte). Dacă gonadele noastre ar fi în piept, nu am fi capabili să ne reproducem.
Despicaţi burta unui rechin de la gură până la coadă. Primul lucru pe care-l veţi vedea este ficatul, un munte de ficat. Ficatul rechinilor este enorm. Unii zoologi cred că mărimea ficatului contribuie la flotabilitatea rechinului. Îndepărtaţi ficatul şi veţi găsi gonadele extinzându-se până aproape de inimă, în zona "pieptului". Aranjamentul acesta e tipic pentru majoritatea peştilor: gonadele se găsesc în partea anterioară a corpului.
În noi, la fel ca în majoritatea mamiferelor, aranjamentul acesta ar fi dezastruos. Masculii produc continuu spermatozoizi pe toată durata vieţii. Spermatozoizii sunt mici celule mofturoase care au nevoie exact de nivelul adecvat de temperatură pentru a se dezvolta corect în cele trei luni cât trăiesc. Dacă este prea cald, spermatozoizii sunt malformaţi; dacă este prea frig, aceştia mor. Masculii mamiferelor au un mic dispozitiv ingenios pentru controlul temperaturii aparatului producător de spermatozoizi: scrotul.
Aşa cum ştim cu toţii, gonadele masculine se găsesc într-un săculeţ. În pielea săculeţului testicular sunt muşchi care se pot extinde şi contracta în funcţie de schimbările de temperatură. Muşchi se găsesc şi în canalele spermatice. În acest fel se explică şi efectul unui duş rece: scrotul se va strânge mai aproape de corp când este frig. Întreaga formaţiune se ridică şi coboară în funcţie de temperatură. Aceasta este o metodă de a optimiza producţia unor spermatozoizi sănătoşi.
Legănarea scrotului serveşte de asemenea ca semnal sexual la multe mamifere. Dacă vom cântări, pe de o parte, avantajele fiziologice de a avea gonade în afara peretelui corpului şi, pe de altă parte, beneficiile ocazionale pe care le oferă aceasta la găsirea unei perechi, avantajele de a avea un scrot înclină în favoarea îndepărtaţilor noştri strămoşi mamifere.
Problema cu acest aranjament este că tuburile care duc sperma la penis au un traseu sinuos. Sperma se deplasează de la testicule în scrot prin canalul spermatic. Canalul iese din scrot, se îndreaptă în sus spre talie, face o buclă deasupra pelvisului, apoi traversează pelvisul şi străbate penisul. De-a lungul acestui traseu complex, sperma primeşte fluide seminale de la un număr de glande conectate la canal.
Motivul acestei rute absurde se găseşte în istoria dezvoltării şi a evoluţiei corpului omenesc. Gonadele umane îşi încep dezvoltarea aproape în acelaşi loc ca cele ale rechinilor: sus, aproape de ficat. Pe măsură ce cresc şi se dezvoltă, gonadele coboară. La sexul feminin, ovarele coboară din secţiunea mediană până în apropierea uterului şi a trompelor uterine. În acest mod, ovulul nu trebuie să străbată o distanţă mare pentru a fi fecundat. La sexul masculin, coborârea merge şi mai departe.
Coborârea gonadelor, în special la sexul masculin, creează un punct slab în peretele corpului. Pentru a vizualiza ce se întâmplă când testiculele şi canalul spermatic coboară pentru a forma un scrot, imaginaţi-vă că împingeţi cu pumnul o foaie de cauciuc. În exemplul acesta, pumnul vostru devine echivalentul testiculelor, iar braţul, al canalului spermatic. Problema este că aţi creat un mic spaţiu în locul unde se află braţul. Acolo unde cândva foaia de cauciuc era un simplu perete, aţi format acum un alt spaţiu, între braţ şi foaia de cauciuc, unde pot să alunece lucrurile. Este ceea ce se întâmplă în esenţă în multe tipuri de hernii inghinale la bărbaţi. Unele dintre acestea sunt congenitale - când o parte din intestin coboară împreună cu testiculele. Mai există şi hernii inghinale dobândite - când ne contractăm muşchii abdominali, intestinele presează peretele corpului. O slăbiciune în peretele corpului înseamnă că intestinele pot să scape din cavitatea corpului şi să fie comprimate alături de canalul spermatic.
Femeile sunt mult mai rezistente decât bărbaţii, mai ales în partea aceasta a corpului. Peretele abdominal la sexul feminin este mult mai puternic decât la bărbaţi, fiindcă femeile nu au un tub enorm care să le traverseze peretele abdominal. Acesta constituie un avantaj dacă vă gândiţi la presiunile enorme la care sunt supuşi pereţii corpului femeii în timpul sarcinii şi la naştere. Un tub prin peretele corpului ar fi fost exact ce mai lipsea. Tendinţa bărbaţilor de a face hernii este un compromis între trecutul nostru ca peşti şi prezentul nostru ca mamifere.
Trecutul microbian: bolile mitocondriale
Mitocondriile există în fiecare celulă din corpul nostru, îndeplinind un număr remarcabil de funcţii. Sarcina lor cea mai evidentă este să transforme oxigenul şi zaharurile într-o formă de energie pe care o putem folosi în interiorul celulelor. Alte funcţii includ: metabolizarea toxinelor în ficat şi regularizarea diverselor funcţii ale celulelor. Observăm mitocondriile numai atunci când lucrurile nu merg bine. Din păcate, lista bolilor cauzate de funcţionarea defectuoasă a mitocondriilor este extraordinar de lungă şi de complexă. Dacă există o problemă în reacţiile chimice în care se consumă oxigen, producerea de energie poate fi afectată. Disfuncţia poate fi limitată la ţesuturi individuale, de pildă ochii, sau poate afecta toate sistemele din corp. În funcţie de localizarea şi gravitatea disfuncţiei, se poate întâmpla orice, de la infirmitate la moarte.
Multe dintre procesele vitale la om reflectă istoria mitocondriilor noastre. Reacţia în lanţ de evenimente chimice în urma cărora zaharurile şi oxigenul sunt transformate în energie utilizabilă şi dioxid de carbon a apărut în urmă cu miliarde de ani; versiuni ale acestei reacţii încă se mai pot vedea în diverse microorganisme. Mitocondriile poartă în ele trecutul acesta bacterian: cu o întreagă structură genetică şi microstructură celulară similare cu ale bacteriilor, este un fapt general acceptat că au apărut iniţial din microorganisme independente în urmă cu peste un miliard de ani. În fapt, întregul aparat generator de energie al mitocondriilor a apărut în unul din aceste tipuri de bacterii străvechi.
Trecutul organismelor bacteriene poate fi folosit în avantajul nostru pentru a studia bolile mitocondriilor - de fapt, printre cele mai bune modele experimentale pentru studiul acestor boli sunt bacteriile. Este o metodă eficientă, deoarece cu bacteriile putem face tot felul de experimente care nu sunt posibile cu celulele umane. Unul dintre studiile cu cele mai mari provocări a fost efectuat de o echipă de oameni de ştiinţă din Italia şi Germania. Boala pe care au studiat-o ucide invariabil copiii care se nasc cu ea. Numită cardioencefalomiopatie, este rezultatul unei modificări genetice care întrerupe funcţia metabolică normală a mitocondriilor. Studiind un pacient care avea boala, echipa europeană a identificat un loc în ADN care prezenta o modificare suspectă. Având cunoştinţe despre istoria evoluţiei vieţii, ei şi-au îndreptat apoi atenţia către microorganismul numit Paracoccus denitrificans, calificat adesea drept o mitocondrie independentă fiindcă genele sale şi tiparele reacţiilor chimice sunt atât de similare cu ale mitocondriilor. Gradul de similaritate a fost evidenţiat de echipa europeană. Cercetătorii au produs în genele bacteriei aceeaşi schimbare pe care au observat-o la pacientul lor uman. Ceea ce au descoperit este foarte verosimil, odată ce ne cunoaştem istoria. Aceştia au reuşit să simuleze la o bacterie părţi ale unei boli mitocondriale umane, cu practic aceeaşi schimbare a metabolismului. Astfel, au folosit în avantajul nostru o parte a istoriei noastre de mai multe miliarde de ani.
Exemplul cu microorganismele nu este unic. Judecând după Premiile Nobel pentru medicină şi fiziologie acordate în ultimii treisprezece ani, aş fi putut numi cartea aceasta Musca din noi, Viermele din noi sau Drojdia din noi. Cercetări de pionierat asupra muştelor au obţinut în 1995 Premiul Nobel pentru medicină pentru descoperirea unui set de gene care construiesc corpul omenesc şi corpul altor animale. Nobelul pentru medicină în 2002 şi 2006 a fost acordat pentru progrese semnificative în genetica umană şi în domeniul sănătăţii rezultate din studierea unui viermişor cu aspect insignifiant (C. elegans). Similar, în 2001, analize dibace ale drojdiilor (inclusiv cea folosită în brutărie) şi aricilor de mare au obţinut Nobelul pentru medicină, aruncând o lumină mai bună asupra unor aspecte fundamentale de biologie celulară. Acestea nu sunt descoperiri ezoterice făcute pe vieţuitoare obscure şi neimportante. Cunoştinţele dobândite din studiul drojdiei, al muştelor, viermilor şi, da, al peştilor, ne explică modul de funcţionare al corpului omenesc, cauzele multora dintre bolile de care suferim, dar şi cum putem dezvolta mijloacele care să ne ajute să trăim o viaţă mai lungă şi mai sănătoasă.
Epilog
Ca părinte a doi copii, am petrecut în ultima vreme mult timp în grădini zoologice, muzee şi acvarii. Este o experienţă stranie pentru mine să vin ca vizitator în locurile acestea în care am fost implicat timp de decenii, lucrând la colecţiile muzeelor şi ocazional ajutând la pregătirea unor expoziţii. În timpul excursiilor de familie, am ajuns să realizez cât de insensibil am devenit prin vocaţia mea la frumuseţea şi complexitatea sublimă a lumii şi a corpului omenesc. Predau şi scriu despre milioane de ani de istorie şi despre lumi vechi şi bizare, iar de obicei viziunea mea este detaşată şi analitică. Acum experimentez ştiinţa împreună cu copiii mei, chiar în acele locuri în care m-am îndrăgostit prima oară de ea.
De curând, am trăit un moment special împreună cu fiul meu la Muzeul Ştiinţei şi Industriei din Chicago. Am mers frecvent acolo în ultimii trei ani, datorită pasiunii sale pentru trenuri, dar şi fiindcă în mijloc este o machetă imensă de cale ferată. Am petrecut nenumărate ore la acea expoziţie, urmărind modele de locomotivă în scurta lor călătorie de la Chicago la Seattle. După un număr de vizite săptămânale la acest sanctuar al "obsedaţilor" de trenuri, am mers cu Nathaniel în părţi ale muzeului pe care nu le vizitasem nici în aventurile noastre feroviare, nici în ocazionalele incursiuni printre tractoarele şi avioanele în mărime naturală. În partea din spate a muzeului, în Centrul Spaţial Henry Crown, coborau din tavan modele ale planetelor, iar în vitrine erau expuse costume spaţiale şi alte suveniruri ale programului spaţial din anii 1960 şi 1970. Avusesem impresia că în spatele muzeului voi vedea obiecte banale, care nu-şi găsiseră locul în expoziţiile importante din faţă. Unul dintre exponate era o capsulă spaţială uzată care se putea vizita la exterior, dar puteai şi să arunci o privire înăuntru. Nu atrăgea atenţia; părea mult prea mică şi rudimentară pentru a fi ceva realmente important. Placheta era ciudat de formală şi a trebuit s-o citesc de mai multe ori înainte să-mi dau seama: acesta era Modulul de Comandă original al lui Apollo 8, vehiculul care-i purtase pe James Lovell, Frank Borman şi William Anders în prima călătorie a oamenilor până la Lună şi înapoi. Aceasta a fost nava spaţială al cărei parcurs îl urmărisem în vacanţa de Crăciun din clasa a treia şi iată-mă, treizeci şi opt de ani mai târziu, împreună cu fiul meu, privind obiectul real. Fireşte că era uzată. Vedeam cicatricele călătoriei şi ale ulterioarei sale întoarceri pe Pământ. Nathaniel nu era deloc interesat, aşa încât am încercat să-i explic ce a fost acel obiect. Dar nu puteam vorbi; vocea mi-era sugrumată de atâta emoţie, încât cu greu puteam rosti un singur cuvânt. După câteva minute mi-am revenit şi i-am spus povestea călătoriei Omului pe Lună.
Totuşi, povestea pe care nu i-o pot spune până când nu va creşte mai mare este motivul pentru care mi-a pierit glasul de emoţie. Povestea adevărată este că Apollo 8 este un simbol pentru puterea ştiinţei de a explica universul şi a-l face cognoscibil. Rămâne discutabil în ce măsură programul spaţial a avut o motivaţie ştiinţifică sau politică, dar faptul central rămâne la fel de clar în prezent cum a fost în anul 1968: Apollo 8 a fost produsul optimismului esenţial care alimentează ştiinţa autentică. El exemplifică felul în care necunoscutul nu trebuie să fie o sursă de suspiciune, frică sau refugiere în superstiţie, ci o motivaţie pentru a continua să punem întrebări şi să căutăm răspunsuri.
Aşa cum programul spaţial ne-a schimbat viziunea despre Lună, paleontologia şi genetica ne schimbă viziunea despre noi înşine. Pe măsură ce ajungem să ştim mai mult, ceea ce părea cândva distant şi intangibil devine accesibil înţelegerii şi la îndemâna noastră. Trăim într-o epocă a descoperirilor, când ştiinţa dezvăluie funcţiile interne ale unor făpturi atât de diferite precum meduzele, viermii şi şoarecii. Începem să întrezărim soluţia unuia din cele mai mari mistere ale ştiinţei - deosebirile genetice care disting oamenii de alte fiinţe vii. Asociaţi aceste cunoştinţe noi şi redutabile cu faptul că unele dintre cele mai importante descoperiri în paleontologie - noi fosile şi noi instrumente cu ajutorul cărora să le analizăm - s-au produs în ultimii douăzeci de ani, şi adevărurile istoriei noastre ne vor apărea cu tot mai mare precizie. Privind în urmă la miliardele de ani de schimbări, tot ceea ce pare nou sau unic în istoria evoluţiei vieţii este în realitate material vechi care a fost reciclat, recombinat, reorientat sau modificat într-altfel pentru utilizări noi. Aceasta este povestea fiecărei părţi din noi, de la organele noastre de simţ şi până la capul nostru, de fapt, întregul plan al corpului.
Ce înseamnă miliardele de ani de istorie pentru vieţile noastre actuale? Din înţelegerea modului în care corpul nostru şi mintea noastră au evoluat din părţi comune cu alte fiinţe vii, vor veni răspunsuri la întrebări fundamentale cu care ne confruntăm - despre funcţionarea organelor noastre interne şi locul nostru în natură. Cu greu mi-aş putea imagina un demers mai frumos sau mai profund din punct de vedere intelectual decât acela de a identifica originile noastre ca oameni, dar şi remediile la multe dintre bolile de care suferim, adânc cuibărite în unele dintre făpturile cele mai umile care au trăit vreodată pe planeta noastră.
