Όταν ο Δαρβίνος… χρησιμοποιεί υπολογιστή: Ο ρόλος της Πληροφορικής στη μελέτη της εξέλιξης των ειδών

Της Κατερίνας Μυλωνά

Ήταν το 1837 όταν ο Κάρολος Δαρβίνος διατύπωνε τη Θεωρία της Εξέλιξης, σήμερα οι επιστήμονες έχουν… υπερβολικά πολλά δεδομένα στην προσπάθειά τους να σχηματίσουν φυλογενετικά δέντρα.

Ο Αλέξανδρος (Αλέξης) Σταματάκης, ERA chair στο Ινστιτούτο πληροφορικής του ΙΤΕ, επικεφαλής ερευνητικής ομάδας στο Ινστιτούτο Θεωρητικών Σπουδών της Χαϊδελβέργης, τακτικός καθηγητής στο Τμήμα Πληροφορικής του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καρλσρούης, θα μιλήσει για τον ρόλο της Πληροφορικής στη μελέτη της εξέλιξης των ειδών στην ερχόμενη Δαρβινική Δευτέρα, στις 29 Μαΐου, στις 7.30 το απόγευμα στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας, στο Ηράκλειο.

Ο καθηγητής αναφέρει στο Cretalive ότι πλέον οι επιστήμονες έχουν στα χέρια τους το DNA που επιτρέπει να γίνονται αναλύσεις της εξέλιξης αυτών των δεδομένων στον υπολογιστή.

Το πρόβλημα με αυτά τα εξελικτικά δέντρα είναι όμως πως δεν είμαστε σε θέση… να ταξιδέψουμε στον χρόνο για να τα επαληθεύσουμε.

Αυτό είναι εφικτό μόνο για οργανισμούς που εξελίσσονται γρήγορα. Παράδειγμα αποτελούν ο κορωνοϊός και τα βακτήρια.

«Όσο πιο πίσω στον χρόνο πηγαίνουμε, τόσο πιο δύσκολο γίνεται», εξηγεί ο Δρ. Αλέξανδρος Σταματάκης.

Στην ερώτηση γιατί είναι χρήσιμα τα φυλογενετικά δέντρα για την ανθρωπότητα, η απάντηση έρχεται με ένα παράδειγμα: τα φίδια της Αυστραλίας.  Η Αυστραλία έχει περισσότερα δηλητηριώδη φίδια από οποιαδήποτε άλλη ήπειρο και πολλοί άνθρωποι πεθαίνουν από δαγκώματα φιδιών κάθε χρόνο. Η ανάπτυξη αποτελεσματικών αντίδοτων αποτελεί επομένως υψηλή προτεραιότητα, αλλά λίγα είναι γνωστά για το δηλητήριο των περισσότερων ειδών. Η φυλογενετική ανάλυση βοηθά σε αυτό το έργο επειδή οι ιδιότητες του δηλητηρίου συσχετίζονται ισχυρά με την εξέλιξη των φιδιών, συγγενικά φίδια έχουνε και παρόμοια δηλητήρια. 

Αναφέρει πως είδη με κοινά μορφολογικά χαρακτηριστικά δεν είναι απαραίτητα και στενοί συγγενείς. Κάποια φίδια, για παράδειγμα, μοιάζουν σα κοντινοί συγγενείς γιατί έχουν προσαρμοστεί στο περιβάλλον που ζουν, όμως, δεν έχουν συγγένεια ή είναι πολύ μακρινή.

Ακόμα, κάποια είδη μπορεί να αναπτύξουν κοινά χαρακτηριστικά, ανεξάρτητα. Αυτό συμβαίνει με τη νυχτερίδα που αν και είναι θηλαστικό, αν κανείς το εξέταζε ως είδος πριν 4.000 χρόνια ενδεχομένως θα πίστευε πως είναι πουλί, μιας και έχει φτερά.

Στην ερώτηση του Cretalive αν μπορούμε να προβλέψουμε την εξέλιξη του ανθρώπινου είδους, απαντά πως αυτό είναι εξαιρετικά δύσκολο.

Σημειώνεται πως μπορούμε, με τα ίδια μοντέλα, λογισμικά και κριτήρια να κατασκευάσομε και εξελικτικά δέντρα για τις γλώσσες.

Δαρβινική Δευτέρα

Η θεωρία της εξέλιξης των ειδών στηρίζεται στην κοινή καταγωγή όλων των μορφών της ζωής και στην διαφοροποίηση τους στην διάρκεια του χρόνου μέσα από την σύνθετη διαδικασία της μετάλλαξης και της επιλογής. Επομένως όλα τα είδη που ζουν σήμερα στον πλανήτη μας, αλλά και αυτά που εξαφανίστηκαν, συνδέονται με ένα βαθμό συγγένειας που είναι τόσο πιο μεγάλος όσο πιο πρόσφατα έζησε το είδος από το οποίο προέκυψαν.

Τούτο σημαίνει ότι μπορούμε να ενώσουμε τα είδη σε ένα δένδρο, το φυλογενετικό, όπως κάνουμε με τα οικογενειακά δένδρα. Η διαφορά είναι ότι στα οικογενειακά δένδρα η συγγένεια των ατόμων μας είναι γνωστή, ενώ στα φυλογενετικά θα πρέπει να την υπολογίσουμε από το βαθμό ομοιότητας για διάφορα χαρακτηριστικά. Μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα χρησιμοποιούσαμε μορφολογικά χαρακτηριστικά. Σήμερα η κατασκευή των φυλογενετικών δένδρων στηρίζεται σχεδόν αποκλειστικά στις ομοιότητες του DNA.

Ο κ. Σταματάκης θα αναφερθεί στις αρχές πίσω από τη χρήση των αλληλουχιών του DNA από διάφορα είδη για την αναπαράσταση της εξελικτικής ιστορίας των ειδών, στο γιατί αυτή η αναπαράσταση αποτελεί μια από τις πιο προκλητικές και πιο δύσκολες εφαρμογές της υπολογιστικής επιστήμης και θα αναφερθεί σε κάποιες από τις πιο θεαματικές προόδους στις οποίες μας οδήγησε η ανάγνωση της ιστορίας της ζωής μέσα από το “βιβλίο” του DNA. Η διάλεξη, η οποία συνδιοργανώνεται με την Ελληνική Εξελικτική Εταιρεία (ΕλΕξΕ), θα γίνει στο αμφιθέατρο του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας Κρήτης με σύγχρονη μετάδοση από το διαδίκτυο.

Είσοδος ελεύθερη.

Διαδικτυακή μετάδοση:

https://uoc-gr.zoom.us/j/87036661279

Photo by Eugene Zhyvchik on Unsplash

Διαβάστε περισσότερες ειδήσεις από την Κρήτη και το Ηράκλειο.