20 aastat üritas Leonid Moroz välja mõelda üht mõeldamatut ideed: teadlased tegelevad elu otsimisega teistel planeetidel, kuid "tulnukad" võivad elada siin Maal, omades paradoksaalselt teistsugust bioloogiat ja aju kui meie. Tuhandeid aastaid on need tulnukad olnud silmapiiril. Nad saavad palju rääkida evolutsiooni olemusest ja sellest, mida oodata, kui lõpuks avastame elu teistel planeetidel.
Neuroteadlane Moroz leidis oma tulevase avastuse esimese vihje 1995. aasta suvel, varsti pärast kodumaalt Venemaalt USA-sse kolimist. Ta veetis selle suve Friday Harbouri merelaboris Washingtonis. See asus metsastunud saarestiku keskel Puget Soundi lahe süsteemis - vastanduvate ojade ja hoovuste ristumiskohas, kandes mööda kiviseid kaldaid sadu liiki mereloomi: millimallikate, amfipoodide, laineliste meriliiliate, nudiharude, lameusside ja kullikeste, meritähtede jt. n. Need organismid ei kehasta mitte ainult Puget Soundi kaugemate piirkondade merelist olemust, vaid ka evolutsioonipuu kõige kaugemat haru. Frost veetis tunde väljaspool laborit muulil, kogudes loomi nende närvisüsteemi uurimiseks. Ta veetis aastaid loomariigi närvisüsteemide uurimisega lootuses mõista intelligentsuse ja aju arengut. Siiski tuli ta Friday Harborisse ühe konkreetse looma järele.
Ta õppis eristama selle sibulakujulist läbipaistvat keha päikesemärgatavas vees: sillerdav sära ja vikerkaare valguse peened varjud, mis on hajutatud keha pinnal hoidvate ripsmeliste rippuvate "harjadega". Seda tüüpi organismi, mida nimetatakse kammitarretiseks, on pikka aega peetud teiseks meduusitüübiks. Kuid sel suvel reedesadamas tegi Frost jahmatava avastuse: selle looma silmapaistmatu välimus varjas enneolematu valesti tuvastamise juhtumi. Pärast esimesi katseid suutis teadlane mõista, et ktenofoorid ei kuulu millegagi meduuside hulka. Tegelikult erinevad nad radikaalselt teistest Maa loomadest.
Sellele järeldusele jõudis Moroz, tehes katseid tstenofooride närvirakkudega, püüdes avastada neurotransmittereid - serotoniini, dopamiini ja lämmastikoksiidi - keemilisi juhte, mida peetakse kõigi loomade närvisüsteemi universaalseks keeleks. Ükskõik, kuidas ta neid otsis, ei õnnestunud tal neid molekule leida. Leiud olid ülekaalukad.
Oli juba teada, et ktenofooridel on suhteliselt arenenud närvisüsteem; Varasemad Morozi katsed näitasid siiski, et nende närvid ehitati spetsiaalsest molekulaarsete ehitusplokkide komplektist - mis erines kõigist teistest loomorganismidest - kasutades Morozi sõnul "teistsugust keemilist keelt": need loomad on "mere tulnukad".
Kui Morozil on õigus, on ktenofoorid uskumatu ulatusega evolutsiooniline eksperiment, mis on kestnud juba üle miljardi aasta. See eraldiseisev evolutsioonitee - Evolution 2.0 - moodustas neuroneid, lihaseid ja muid spetsiaalseid kudesid ülejäänud loomariigist sõltumatult, kasutades selleks erinevaid ehitusmaterjale.
Ktenofooride tunnused on vastus küsimusele: mis oleks evolutsioon võinud tulla, kui mitte selgroogsete, imetajate ja inimeste tekkimine, mis domineerivad Maa ökosüsteemis? Nende organismide struktuur heidab valgust ka aastakümneid möllanud suurele poleemikale: kui rääkida Maa elu praegusest olukorrast, siis kui palju juhtus juhuslikult ja kui palju oli algusest peale ette määratud?
Kui evolutsioon taaskäivitataks, kas intelligentsus ilmuks uuesti? Ja kui jah, siis kas loomariigi puust võiks tekkida veel üks suur haru? Ktenofoorid pakuvad paljutõotavat vastust, olles elav näide ajukandjast, mis erineb teistest loomadest. Aju on läheneva evolutsiooni kroonijuveel, protsess, mille käigus mitteseotud liikidel tekivad sarnased tunnused, et kohaneda sama elupaigaga. Inimestel on enneolematu intelligentsus, kuid ctenofooride füsioloogia näitab, et me ei pruugi olla üksi. Keeruliste närvisüsteemide kalduvus areneda on võib-olla universaalne - mitte ainult Maal, vaid ka teistel planeetidel.
Reklaamvideo:
Võrreldes peamiste organismirühmadega on kammitarretised halvasti mõistetavad. Esmapilgul sarnanevad nende kehad millimallikate kehaga - želatiinsed, piklikud või kerajad, teisest otsast avaneva ümmarguse suuga. Ktenofoorid elavad ookeanides ohtralt, kuid teadlased pole neile juba pikka aega tähelepanu pööranud. 20. sajandi alguses kujutati skemaatilistes visandites looma kõige sagedamini tagurpidi, suu avanes merepõhja poole nagu millimallikas, samas kui tegelikult on liikumisel nende suu suunatud ülespoole.
Kui meduusid liiguvad vees tänu lihaste kokkutõmbumisele, kasutavad ktenofoorid ujumiseks tuhandeid ripsmeid. Ktenofoorid on röövellikud kiskjad, kes on tuntud oma varitsustaktika poolest. Erinevalt meduuside kipitavatest kombitsatest jahib kammitarretis kahe kleepuva, liimi eritava kombitsaga - tööriistadega, millel pole loomariigis analooge. Jahil ajades hajutab ta neid nagu ämblikuvõrku ja püüab metoodiliselt ühte saaki teise järel.
Kui 19. sajandi teisel poolel hakkasid teadlased uurima ktenofooride närvisüsteemi, ei tundunud nende jaoks mikroskoobi kaudu nähtu ebatavaline. Tihe neuronite puntras asus looma keha alaosa lähedal, hajus närvivõrk levis üle kogu keha ning käputäis pakse närvikimbusid ulatus igale kombitsale ja kaheksale ripsmeliigesele. 1960. aastatel läbi viidud elektronmikroskoobi uuring avastas nende neuronite - vesiikulilaadsed sektsioonid - sünapsi, mis vabastasid naaberrakku stimuleerivaid neurotransmittereid.
Teadlased on süstinud kaltsiumi elusate kammitarretiste neuronitesse, provotseerides sarnaseid elektriimpulsse, mis voolavad rottide, usside, kärbeste, teode ja teiste loomade närvides. Teatud närve ergutades suutsid teadlased sundida ripsmeid liikuma eri suundades - edasi või tagasi.
Üldiselt tundus, et ktenofooride närvid käituvad nagu iga teise looma närvid. Seetõttu eeldasid bioloogid, et neis pole midagi erilist. See vaade aitas kaasa loomariigi üldpildile - ja see osutus valeks.
1990. aastate alguseks olid teadlased asetanud evolutsioonipuu põhjas olevad ktenofoorid sööjate lähedal asuvale oksale rühma, kuhu kuulusid meduusid, merikübarad ja korallid. Meduusidel ja ktenofooridel on lihased ning mõlemal liigil on hajus närvisüsteem, mis pole ajus täielikult kokku surutud. Ja muidugi on mõlemad hästi tuntud oma pehme, kõikuva ja sageli poolläbipaistva keha poolest.
Evolutsioonipuu ktenofooride ja meduuside kohal on veel kaks looma haru, mis ilmselgelt olid primitiivsemad: lamellaarsed ja merekäsnad, milles närvisüsteem puudus täielikult. Tundus, et just käsnad olid loomariigist kaugemal: kuni 1866. aastal tõestas inglise bioloog James Clarke, et käsnad on tõesti loomad.
See aitas käsna tsementeerida kui meie kõige lähedasemat elavat ühendust iidsete, looma pooldavate üherakuliste protistide maailmaga, mis sarnaneb tänapäevase amööbiga ja ripsloomadega. Teadlased väitsid, et käsnad tekkisid siis, kui iidsed protistid kogunesid kiiresti kasvavatesse kolooniatesse, kus iga rakk kasutas liikumise asemel toiduks oma lipukest - ripsmetega sarnast niitstruktuuri.
Selline retoorika toetas mugavat vaadet närvisüsteemi järkjärgulisele evolutsiooniprotsessile, mis muutus evolutsioonipuu iga haruga keerukamaks. Kõik loomad olid evolutsioonilise loomise ühe sekundi: närviraku sünni pojad ja tütred. Ja ainult üks kord, evolutsiooni järgmises etapis, ületasid need neuronid tähtsuselt teise künnise - nende ühinemise tsentraliseeritud süsteemi. Seda seisukohta toetavad täiendavad tõendid: silmatorkav sarnasus putukate ja inimeste närvirakkude korralduses, kus episoodilise mälu, ruumilise navigeerimise ja üldise käitumise aluseks on närviskeemid. Tegelikult olid teadlased arvamusel, et esimene aju ilmus piisavalt vara, enne kui putukate ja selgroogsete esivanemad evolutsiooniteel lahku läksid. Kui see oleks tõsisiis sellest hetkest möödunud 550 või 650 miljonit aastat tähistaksid ühte ja ainust joont, kus sama mustri järgi arenevad erinevad loomaperekonnad.
See aju evolutsiooni pilt tundus usutav, kuid 1995. aasta Friday Harboris ktenofoore vaadates hakkas Moroz kahtlustama, et see on põhimõtteliselt vale. Oma oletuste tõestuseks kogus ta mitu ktenofooride liiki, lõikas nende närvikoe õhukesteks osadeks ja töötles neid spetsiaalsete keemiliste ühenditega, püüdes paljastada dopamiini, serotoniini või lämmastikoksiidi - kolme loomariigis laialt levinud neurotransmitteri olemasolu. Ikka ja jälle vaatas ta läbi mikroskoobi ega näinud isendil jälgi kollastest, punastest ega rohelistest laikudest.
Niipea kui katset korrate, ütleb Moroz, hakkate mõistma, et need on tõepoolest täiesti erinevad loomad. Ta pakkus, et ktenofooride närvisüsteem ei erine mitte ainult oletatava sugulasrühma, millimallikasest, süsteemist - see erineb ka väga palju teistest Maa närvisüsteemidest.
Tundus, et ktenofoorid käisid täiesti erinevat evolutsiooniteed pidi, kuid Frost polnud selles veel kindel. Kui ta oleks siis tulemused avaldanud, poleks pärast paari olulise molekuli uurimist keegi talle tähelepanu pööranud. "Tasumata nõuded nõuavad tasumata tõendeid," ütleb Moroz. Ja nii asus ta pikale ja raskele teele, mis võttis palju kauem aega, kui ta algselt arvas.
Ta taotles rahastamist ktenofooride uurimiseks muude meetodite abil - näiteks uurides nende geene -, kuid loobus pärast mitut asjatut katset. Sel ajal oli ta veel noor, paar aastat enne seda lahkus Nõukogude Liidust ja hakkas just oma töid avaldama ingliskeelsetes ajakirjades, kus need pidid tekitama laiemat huvi. Seetõttu pani Moroz ktenofooride uurimise tagumisele põletile ja naasis oma põhitöö juurde - teo, kaheksajala ja muude molluskite närvisignaalide uurimise juurde. Alles 12 aastat hiljem pöördus teadlane juhuslikult tagasi teda nii huvitava projekti juurde.
2007. aastal käis Frost Friday Harboris teaduskonverentsil. Ühel õhtul sattus ta just muuli juurde, kus ta 1995. aastal nii palju aega veetis. Seal märkas teadlane kogemata ktenofooride vikerkaare sädemeid, mis hõljusid vooluga laterna valguses. Selleks ajaks oli teadus astunud suure sammu edasi ja võimaldanud kogu genoomi dešifreerida mõne päeva, mitte aastate pärast, nagu varem. Selleks ajaks oli Moroz ise saanud tunnustatud teadlaseks, tema käsutuses oli oma labor Florida ülikoolis. Lõpuks sai ta endale lubada oma uudishimu.
Võrgustiku abil püüdis teadlane kümmekond liikide Pleurobrachia bachei ehk merikarva ktenofoore. Ta külmutas nad ja saatis nad oma laborisse Floridasse. Kolm nädalat hiljem oli tal kammitarretise osaline ärakiri - umbes 5-6 tuhat geenijärjestust, mis olid otseselt seotud looma närvilise aktiivsusega. Tulemused olid hämmastavad.
Esiteks selgus, et Pleurobrachia liigi ktenofooridel puudusid geenid ja ensüümid, mis oleksid vajalikud suure hulga teiste loomade seas laialt levinud neurotransmitterite loomiseks. Nende neurotransmitterite hulka kuulusid mitte ainult need, mida Moroz 1995. aastal märkas - serotoniin, dopamiin ja lämmastikoksiid -, vaid ka atsetüülkoliin, oktopamiin, norepinefriin jne. Lisaks puudusid ktenofooridel retseptorite geenid, mis võimaldaksid neuronitel neid neurotransmittereid tajuda …
See kinnitas seda, mida Moroz oli oodanud paljude aastate jooksul leida: kui 1995. aastal ei õnnestunud tal leida loomade maailmas levinud neurotransmittereid ktenofooridest, ei olnud süüdi mitte metoodika vead, vaid asjaolu, et loom ei kasutanud neid kuidagi. Teadlase sõnul oli see "tohutu šokk".
“Me kõik kasutame neurotransmittereid. Meduusidel, ussidel, molluskitel, inimestel ja merisiilidel on signaalimolekulide komplekt väga jäik,”räägib teadlane. Kuid kuidagi arenes ktenofooride närvisüsteem nii, et neurotransmitterite funktsioonid võtsid üle teised seni uurimata molekulide komplektid.
Transkriptoom ja DNA järjestamine näitasid, et ktenofooridel puudusid loomariigis ka paljud teised närvisüsteemi loomiseks ja toimimiseks vajalikud geenid. Pleurobrachias puudusid paljud loomaspetsiifilised valgud, mida nimetatakse ioonkanaliteks, mis kannavad elektrilisi signaale läbi närvide. Ktenofooridel puudusid ka geenid, mis vastutaksid sugurakkude küpseteks närvirakkudeks muundamise protsessi eest, samuti geenid, mis vastutavad nende neuronite järkjärgulise küpseks funktsioneerivaks ahelaks organiseerimise eest. See ei puudutanud ainult mitme geeni olemasolu või puudumist. Siin oli tõeliselt suurejooneline konstruktsioon,”räägib teadlane.
See tähendas, et ktenofooride närvisüsteem arenes nullist välja, kasutades molekulide ja geenide kombinatsiooni, mis erinevad kõigist Maa peal tuntud loomadest. See oli konvergentsi klassikaline näide: ktenofooride perekonna närvisüsteem moodustati saadaolevatest toorainetest. Mõnes mõttes oli see võõras närvisüsteem - lõppude lõpuks arenes see muust loomamaailmast eraldi.
Kuid üllatused sellega ei lõppenud. Selgus, et ktenofoorid on ainulaadsed loomad mitte ainult närvisüsteemi poolest. Ka lihaste arengus ja töös osalevad geenid olid täiesti erinevad. Lisaks ei täheldatud ktenofoorides mitmeid keha moodustumise eest vastutavate tavaliste geenide sorte, mida varem peeti kõigi loomade jaoks universaalseteks. Nende hulka kuuluvad nn mikroRNA-d, mis aitavad luua erilist tüüpi rakke elundites, ja Hox-geenid, mis jagavad kehad eraldi osadeks, olgu see siis ussi või homaari keha segmenteerimine või inimese sõrme selgroolülide ja luude eristamine. Isegi kõige lihtsamatel käsnadel ja lamellaarsetel käsnadel on seda tüüpi geenid, kuid ktenofoorides neid ei leidu.
Kõik ülaltoodu viis uskumatu järelduseni: vaatamata käsnade ja lamellide keerukamale struktuurile - mis on närvirakkudest ja lihastest ilma jäetud, nagu peaaegu kõik muud spetsialiseeritud rakud -, on ktenofoorid tegelikult evolutsioonipuu vanim haru. Kuidagi on 550–750 miljoni aasta jooksul ktenofooridel tekkinud närvisüsteem ja lihased, mis on keerukuse poolest sarnased millimallikate, merioikide, meritähtede ning erinevat tüüpi usside ja molluskite omadega, kuid on moodustatud teistsuguste geenide põhjal.
Moroz üritas oma uurimistöö tulemusi avaldada 2009. aastal, kuid tema artiklit ei aktsepteeritud. Siis jätkas ta katseid.
Isegi kui Moroz kinnitas oma avastusi 2000. aastate lõpus, hakkasid teised uurimisrühmad just talle juba teadaolevaid andmeid kokku panema, vihjates murettekitavale mõttele, et nii paljude aastate pärast võib keegi teine Moroz ise enne sarnaseid järeldusi teha saab oma uurimistöö avaldada.
Esiteks vaidlustas Nature'is 2008. aastal avaldatud uuring evolutsioonipuu põhistruktuuri, õõnestades pikaajalist oletust, et käsnad on selle esimene, kõige primitiivsem haru. Teadlased võrdlesid 150 geeni DNA järjestusi 77 erineva loomaliigi, sealhulgas kahe ktenofooriliigi evolutsiooniliste suhete rekonstrueerimiseks. Artikkel on esimest korda avalikult välja pakkunud, et keerukad ktenofoorid - kuid mitte lihtsad käsnad - võivad tegelikult olla kõige varasem haru. Monterey Bay mereuuringute instituudi bioloogi ja uuringu ühe autori Steven Haddocki sõnul tekitas ainuüksi ettepanek orkaan teadusringkondades.
2013. aasta detsembris avaldas teine uurimisrühm maailma esimese ktenofoori genoomi, Mnemiopsis leidyi liigi, mis erineb Frosti poolt üksikasjalikult uuritud liigist. Ajakirjas Science avaldatud artiklis jõuti ka järeldusele, et kõigi loomade päritolule kõige lähemal olev evolutsiooniline haru oli ktenofoorid, mitte käsnad.
Järgmise mitme kuu jooksul purskas õmblustes kinnistunud veendumus, et käsnad on kõige varasemad loomad. 2014. aasta jaanuaris seadis maailma üks juhtivaid käsnbiolooge Albert Edmontoni ülikool Sally Lace kahtluse alla 150 aastat vana väite, et käsnad olid kõigest koloniaalne versioon üherakulistest organismidest, mis arvatakse olevat kõigi loomade esivanemad. Üksikasjalikud uuringud on näidanud, et käsn ja protistid, keda nimetatakse choanoflagellaatideks, kasutasid sarnaste struktuuride loomiseks erinevat geenide ja valkude komplekti. Seetõttu ei saanud käsnad välja areneda kõigest, mis sarnaneks chanoflagellaatidele. Nende sarnasus mikroskoobi all oli veel üks eksitav näide lähenevast evolutsioonist: kaks mitteseotud organismi, mis arenevad sarnaste ülesannete täitmiseks sarnaste struktuuride tootmiseks,kuid aluseks võetakse erinevad geenid.
Need uuringud hajutasid kaudseid tõendeid selle kohta, et käsnad olid loomse elupuu varaseim haru. Tugeva argumendina tundus vaid ekslik identiteet. Ehkki ktenofoorid olid palju keerukamad kui närvisüsteemi, lihaste ja muude organitega käsnad, tundusid need nüüd kõige varasemad harud.
Kuid ükski neist uuringutest ei vaadelnud närvirakke. Seega ei teadnud muu maailm ikka veel Frosti avastuse olemust - iseseisvalt arenenud närvisüsteemi.
Järgnevatel aastatel täitis Moroz tõendibaasi lüngad. Tema meeskond on sekveneerinud viimased paar protsenti Pleurobrachia ctenophore genoomist, töötades läbi keeruliste DNA tükkide, mis on isegi kaasaegse tehnoloogia jaoks keerulised. Frost palkas kolm tosinat õpilast, kes viisid läbi põhjalikke uuringuid selle kohta, millised geenid avaldusid ktenofooride üksikutes närvirakkudes, kuidas need rakud ahelates ühendusid ja kuidas loom idurakust endast arenes.
2014. aasta juunis avaldas teadlane ajakirjas Nature lõpuks Pleurobrachia genoomi dekodeerimise tulemused. Tema seitse aastat kestnud töös tehti kindlalt kindlaks, et ktenofooride närvirakud ja närvisüsteem arenesid teistest loomadest eraldi. Tema nägemuses kujutasid ktenofoorid Maa tulnukate teadvusele kõige lähemat struktuuri.
Ktenofoorid on ilmekas näide sellest, mis on tõenäoliselt levinud muster: silmad, tiivad ja uimed on kogu loomade evolutsiooni käigus arenenud ikka ja jälle - nii ka närvirakud. Praegu on Frostil 9–12 sõltumatut närvisüsteemi evolutsiooniallikat: vähemalt üks okasnahksetest (sellesse rühma kuuluvad meduusid ja anemoonid), kolm okasnahksest (nende hulka kuuluvad meritähed, meriliiliad ja merisiilikud)., üks lülijalgsete (putukad, ämblikud ja koorikloomad), üks molluskite (kuhu kuuluvad ka teod, kalmaarid ja kaheksajalad), üks selgroogsete - ja nüüd on vähemalt üks allikas leitud ktenofooride hulgas.
"Neuronite jaoks on mitu rada ja aju jaoks vähemalt kaks rada," ütleb Moroz. Nendes evolutsiooniharudes tekkis juhuslikult, dubleerides ja mutatsioonides erinev geenide, valkude ja molekulide kogum, mis seejärel osales närvisüsteemi ülesehitamisel.
Kõige huvitavam on see, et erinevad evolutsiooniteed viisid närvisüsteemide tekkimiseni, mis on kõigi evolutsioonipuu kõigi esindajate seas väga sarnased. Võtame näiteks Tucsoni Arizona ülikooli neuroteadlase Nicholas Strausfeldi töö. Koos kolleegide rühmaga leidis ta, et putukates on lõhna, episoodilise mälu, ruumilise navigeerimise, käitumise ja nägemise eest vastutavad närviskeemid peaaegu identsed nendega, mis täidavad imetajatel samu funktsioone - hoolimata sellest, et igaühe tekkimiseks kasutatakse erinevaid geenikomplekte.
Need sarnasused peegeldavad kahte peamist evolutsioonilist põhimõtet, mis on tõenäoliselt olulised igale planeedile, kust elu sai alguse. Esimene on lähenemine, lähenemine ühel hetkel: evolutsioonipuu kauged oksad on jõudnud närvisüsteemi ühisele kujundusele, sest kummalgi neist on samad põhiülesanded. Teine on jagatud lugu: idee, et kõigil neil erinevalt üles ehitatud närvisüsteemidel on vähemalt mõni ühise päritoluga element. Meie planeedil koosnevad kõik elusolendid molekulaarsetest ehitusplokkidest, mis tekkisid varase Maa füüsikalis-keemilises keskkonnas.
Tegelikult arenes suur osa kõigi närvisüsteemide põhimasinatest tõenäoliselt elu või surma kohanemisest, mis tekkis Maa esimestes rakkudes neli miljardit aastat tagasi. Need rakud elasid tõenäoliselt veekeskkonnas, näiteks kuumaveeallikates või soolabasseinides, mis sisaldasid lahustunud mineraalide segu, mis olid eluohtlikud, näiteks kaltsium. (On teada, et kaltsiumiga kokkupuutumisel sulanduvad olulised bioloogilised molekulid, DNA, RNA ja ATP vannis reageerimatuks puljongitaoliseks vahuks.) Seetõttu usuvad bioloogid, et elu varases staadiumis peavad organismid välja töötama viisid, kuidas takistada kaltsiumi taseme tõusu rakkudes. … Selline kaitsesüsteem võib sisaldada valke, mis pumpavad rakust välja kaltsiumi aatomeid, ja "signaalsüsteemi"mis lülitub sisse kaltsiumi taseme tõustes. Hiljem kasutas Evolution seda erakordset kaltsiumitundlikkust signaalide juhtimiseks rakkudes ja nende vahel, kontrollimaks ripsmete ja lipsu peksmist, mida mikroobid kasutavad liikumiseks, lihasrakkude kokkutõmbumise kontrollimiseks või signaalide juhtimiseks närvirakkude kaudu sellistes organismides nagu meie. Selleks ajaks, kui närvisüsteemid hakkasid tekkima, umbes pool miljardit aastat tagasi, olid paljudele selleks vajalikele alustele juba vundament pandud.lihasrakkude kokkutõmbumise kontrollimiseks või signaalide edastamiseks närvirakkude kaudu sellistes organismides nagu meie. Selleks ajaks, kui närvisüsteemid hakkasid tekkima, umbes pool miljardit aastat tagasi, olid paljudele selleks vajalikele ehitusmaterjalidele juba alus rajatud.lihasrakkude kokkutõmbumise kontrollimiseks või signaalide edastamiseks närvirakkude kaudu sellistes organismides nagu meie. Selleks ajaks, kui närvisüsteemid hakkasid tekkima, umbes pool miljardit aastat tagasi, olid paljude selleks vajalike ehituskivide alused juba pandud.
Nendel põhimõtetel on tohutu tähtsus evolutsiooni ja eluvormide mõistmisel, mis võivad ilmneda Maal või teistel planeetidel. Nad valgustasid juhuste ja paratamatuste tähtsust evolutsioonivektori kujundamisel miljardite aastate jooksul.
Varalahkunud Harvardi paleontoloog Stephen Jay Gould märkis oma raamatus „Hämmastav elu“(1989) juhuse tähtsust: loomade evolutsioonilist ajalugu on kujundanud nii laastamine kui ka innovatsioon. Ta märkis, et Kambriumi perioodil, 570 miljonit aastat tagasi, oli elusolendeid oluliselt rohkem kui praegu. Need varase evolutsioonipuu mitmekesised oksad kadusid massilise väljasuremise tõttu. Need omakorda õhutasid evolutsiooni, avades ökoloogilisi nišše, mida ellujäänud loomarühmad valdaksid, avades võimalusi uuteks evolutsioonilisteks lahendusteks.
Samal ajal rõhutas Cambridge'i ülikooli paleontoloog Simon Conway Morris evolutsioonilise lähenemise tähtsust: evolutsioon kipub ikka ja jälle samade lahenduste juurde pöörduma, isegi evolutsioonipuu kaugemates harudes, isegi kui valgud või geenid kasutasid ise sarnase struktuuri loomiseks ise pole omavahel seotud.
Viige need kaks mõtet loogilisele järeldusele - ja jõuate hämmastava järelduseni. Kui Maa ajalugu keriti algusest peale tagasi ja taasesitati uuesti, oleks evolutsioon võinud minna teisiti ja selleks ajaks oleks see võinud jõuda täiesti erinevatesse loomarühmadesse. Imetajad või linnud, võib-olla isegi kõik selgroogsed, võivad puududa. Kuid evolutsioon võiks ikkagi jõuda enamuseni, kui mitte kõigi uuendusteni, mis võimaldasid keerulisel ajul tekkida, kuid evolutsioonipuu teistel harudel.
Kui teadlased spekuleerivad selle üle, millises vormis elu teistel planeetidel eksisteerib, tekib provokatiivne idee: võõrad organismid, mis on vähe sarnased neile, millega oleme harjunud, võivad siin Maal juba eksisteerida. Idee on selles, et elu oleks meie planeedil võinud tekkida kaks või isegi rohkem korda ja mitte üks kord, nagu varem eeldati. Meie eluvorm hakkas domineerima, samal ajal kui teised vormid taandusid kõrvale. Seda "varibiosfääri" on raske avastada, kuna see ei pruugi sisaldada DNA-d, valke ega muid molekule, mille järgi me seda tavaliselt defineerime.
Kammid pole sugugi nii ebatavalised. Need põhinevad samal keemilisel baasil, mis me oleme, kuid sellegipoolest on nad varju bioloogiline vorm. Ktenofoorid on meie ammu kadunud esivanemad, kelle olemasolu me isegi ei teadnud.
Kuna ktenofoorid on aju ja lihaseid uuesti leiutanud, kasutades mis tahes varem uuritud valkude ja geenide komplektist erinevat valkude ja geenide komplekti, annavad need ainulaadse võimaluse uurida mõningaid globaalseid küsimusi: kui palju võib närvisüsteemi struktuur erineda? Kas me mõistame tõesti, kuidas elus organism oma keskkonda tajub ja kuidas ta käitub?
Ktenofoorid võiksid anda kasulikku teavet ka teiste planeetide närvisüsteemi arengu prognoosimiseks eksootilisemates eluvormides, mis ei põhine DNA-l ega valkudel. Evolutsioonibioloogid usuvad, et isegi elu, mis põhineb mittetraditsioonilisel biokeemilisel alusel, põhineb jätkuvalt sarnastel organisatsioonilistel põhimõtetel. Londoni ülikooli kolledži biokeemik Nick Lane kirjutas, et maaväline elu eraldab end ilmselt välismaailmast kindla rakumembraaniga ning kasutab energia saamiseks selle membraani erinevatest külgedest pärinevaid pH või ioonide kontsentratsiooni elektrokeemilisi erinevusi, nagu Maa rakud. Iidsetest meteoriitidest eraldatud kemikaalid võivad hõlpsasti moodustada membraane - isegi kui need membraanid ei koosne samadest molekulidest. Ja niipea, kui teiselt planeedilt pärit elusolendite rakumembraani struktuur on kindlaks tehtud, kulgeb närvisüsteemi arenguprotsess tõenäoliselt samamoodi nagu Maal.
Frost üritab ikka veel kõike teada saada kammitarretise kohta. Need loomad ununesid teadlaste poolt, kuna nad olid liiga habras ja neid oli raske laboris elu toetada. Moroz lahendas selle probleemi, varustades uurimislaeva kaasaegsete seadmetega genoomide järjestamiseks, embrüote kasvatamiseks ja elusloomade neuronite stimuleerimiseks välitööde ajal. Ta loodab, et ktenofooride närvisüsteemi uurimine aitab rohkem teada saada aju struktuuri põhimõtetest üldiselt ja testida, kas need põhimõtted on tõesti universaalsed.
Teadlasele kulus selleni jõudmiseks väga kaua aega. Et mõista, et ktenofoorid olid tõepoolest nii võõrad, pidi Frost kõigepealt loobuma varasematest uuringutest õpituist. Kuna tema esialgne hüpotees ei erinenud õpikutes kirjutatust, võttis üleminek uuele mõtteviisile aega 20 aastat.
Tõlkimise viis läbi projekt NewWhat.
Douglas Fox
