Η αόρατη ζωή κάτω από τη Γη και τα μικρόβια που μπορεί να περιμένουν εκατομμύρια χρόνια για να ξυπνήσουν
Στο βιβλίο «Intraterrestrials: Discovering the Strangest Life on Earth» (Princeton University Press, 2025), η Κάρεν Γ. Λόιντ, μικροβιακή βιογεωχημικός στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας Dornsife, εξετάζει το πώς μπορεί να λειτουργεί η εξέλιξη σε οργανισμούς που σταματούν να αναπτύσσονται για τεράστια χρονικά διαστήματα. Το βιβλίο βρίσκεται στη βραχεία λίστα για το βραβείο Pen/E.O. Wilson Literary Science Writing Award.
Εξέλιξη χωρίς ανάπτυξη;
Πώς μπορεί ένας οργανισμός να εξελιχθεί ώστε να σταματά να αναπτύσσεται για χιλιάδες χρόνια; Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι μικρόβια θαμμένα βαθιά σε ιζήματα του ωκεάνιου πυθμένα ίσως κάνουν ακριβώς αυτό. Οι οργανισμοί αυτοί, που ζουν μέσα στον φλοιό της Γης σε όλο τον πλανήτη, ενδέχεται να μην επηρεάζονται από καθημερινούς ή εποχικούς κύκλους — είναι τόσο βαθιά θαμμένοι που δεν αντιλαμβάνονται καν το φως του ήλιου.
Αντίθετα, ίσως «αντιλαμβάνονται» πιο αργούς γεωλογικούς ρυθμούς: το άνοιγμα και το κλείσιμο ωκεάνιων λεκανών λόγω της τεκτονικής των πλακών, τη δημιουργία και βύθιση νησιωτικών αλυσίδων ή τις νέες ροές ρευστών που προκαλούνται από ρωγμές στον φλοιό της Γης. Στη βιολογία που διδάσκεται παραδοσιακά, τέτοια γεγονότα θεωρούνται εξελικτικοί παράγοντες για είδη — όχι για μεμονωμένα άτομα.
Για παράδειγμα, τα σπίνια του Δαρβίνου ανέπτυξαν διαφορετικά σχήματα ράμφους λόγω απομόνωσης σε νησιά με συγκεκριμένους σπόρους. Η εξέλιξη αυτή συνέβη σε επίπεδο γενεαλογικής γραμμής και όχι σε μεμονωμένο πτηνό. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι και τα άτομα μπορούν να προσαρμόζονται σε περιβαλλοντικούς ρυθμούς, όπως η αλλαγή του χρώματος της γούνας της αρκτικής αλεπούς (Vulpes lagopus) με τις εποχές.
Η ιδέα όμως ότι ένας οργανισμός θα «προέβλεπε» γεγονότα σε βάθος δεκάδων χιλιάδων ετών φαίνεται παράλογη για τα ζώα. Δεν θα είχε νόημα να υποθέσει κανείς ότι ένα πτηνό θα εξελισσόταν για να κολυμπά, επειδή το νησί του θα βυθιζόταν σε 100.000 χρόνια. Για τα ενδογήινα μικρόβια, ωστόσο, τα πράγματα ίσως είναι διαφορετικά.
Ένα άτομο που ζει για ένα εκατομμύριο χρόνια θα μπορούσε να έχει εξελικτική «προδιάθεση» να βασίζεται σε εξαιρετικά αργές διεργασίες, όπως η καθίζηση ενός νησιού, με τον ίδιο τρόπο που οι άνθρωποι περιμένουν την αυγή. Ίσως χρειάζεται να επαναπροσδιοριστεί τι θεωρείται εξελικτικό ερέθισμα.
Μπορεί να υπάρξει Δαρβινική εξέλιξη χωρίς αναπαραγωγή;
Το γεγονός ότι ζωντανά κύτταρα μπορούν να παραμένουν για τεράστια χρονικά διαστήματα σε κατάσταση μη ανάπτυξης θέτει δύο βασικά ερωτήματα: Μπορεί ένα μικρόβιο να είναι εξελικτικά προσαρμοσμένο ώστε να αποφεύγει τη διαίρεση για χιλιάδες χρόνια; Και, αν ναι, πώς λειτουργεί η φυσική επιλογή σε έναν οργανισμό που φαινομενικά δεν παράγει απογόνους;
Σύμφωνα με τη θεωρία του Δαρβίνου, η φυσική επιλογή προϋποθέτει αναπαραγωγή. Κατά τη διαδικασία αυτή εμφανίζονται μεταλλάξεις και οι ευνοϊκές μεταλλάξεις επικρατούν. Όμως πώς μπορεί να υπάρξει εξέλιξη σε πληθυσμούς που δεν αναπαράγονται;
Ένα μοντέλο που βοηθά στην κατανόηση είναι η εποχική αδράνεια. Οργανισμοί που παραμένουν ανενεργοί τον χειμώνα έχουν πλεονέκτημα όταν οι συνθήκες γίνουν ευνοϊκές την άνοιξη, μεταβιβάζοντας τα γονίδιά τους σε μεγαλύτερο πληθυσμό. Πρόκειται για κλασική Δαρβινική φυσική επιλογή.
Αν επεκτείνουμε αυτό το μοντέλο σε αδράνεια χιλιάδων ετών σε θαλάσσια ιζήματα, πρέπει να αναζητήσουμε ποιο γεγονός θα μπορούσε να «ξυπνήσει» αυτά τα μικρόβια σε βάθος εκατοντάδων μέτρων κάτω από τον φλοιό.
Η ζωή σε γεωλογικούς χρόνους
Οι κύκλοι των εποχών είναι υπερβολικά γρήγοροι για αυτά τα μικρόβια. Μόνο οι γεωλογικές διεργασίες έχουν τον κατάλληλο ρυθμό: βυθίσεις νησιών, πλημμύρες, ξηρασίες, κατολισθήσεις, σεισμοί, τσουνάμι ή ηφαιστειακές εκρήξεις. Τέτοια γεγονότα μπορούν να μετακινήσουν ιζήματα και να εκθέσουν τα μικρόβια σε νέες πηγές τροφής έπειτα από εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια.
Ακόμη πιο αργές διεργασίες, όπως οι παγετωνικοί κύκλοι ή η μετακίνηση των τεκτονικών πλακών, θα μπορούσαν να αποτελούν τα «σήματα αφύπνισης». Καθώς νέος ωκεάνιος φλοιός δημιουργείται στις μεσοωκεάνιες ράχες και ο παλαιότερος ωθείται προς τις ηπείρους, τα ιζήματα —μαζί με τα ενδογήινα μικρόβια— ενδέχεται να βυθίζονται ή να ανυψώνονται ξανά μέσω ρηγμάτων και σεισμικών διεργασιών.
Σε αυτό το σενάριο, τα μικρόβια που ανασύρονται με γεωτρήσεις και φαίνονται αδρανή ίσως περιμένουν υπομονετικά την εξαιρετικά αργή μετακίνηση των πλακών για να επιστρέψουν σε ανώτερα στρώματα ιζημάτων, όπου η τροφή είναι πιο άφθονη και μπορούν να ξαναρχίσουν την ανάπτυξη.
Το εξελικτικό «αντάλλαγμα» της παραμονής για εκατομμύρια χρόνια σε βαθιά ιζήματα θα ήταν η επιστροφή σε πιο ευνοϊκές συνθήκες, όπου τα άτομα με τις καλύτερες προσαρμογές στην παρατεταμένη αδράνεια θα αποκτούσαν πλεονέκτημα ανάπτυξης και θα μετέδιδαν τα γονίδιά τους στις επόμενες γενιές.
Όπως θέτει η Λόιντ το ερώτημα: μήπως η επανεμφάνιση στην επιφάνεια των ιζημάτων αποτελεί για τα ενδογήινα μικρόβια το ισοδύναμο του καλοκαιριού;
