A ricinus igazi haszonnövény, a magjaiból sajtolt olaj tartalmazza a ricinsavat, egy zsírsavat, amiből évente három-négyszázezer tonnát fogyaszt az ipar, élelmiszerekben, kenőcsökben, szappanokban, festékekben, műanyagokban találkozhatunk vele. Ráadásul a ricinus elég jól termő növény, meglehetősen sok olaj nyerhető ki belőle, a ricinusolaj pedig keresett termék a világpiacon, elég magas az ára is. Ha ilyen csodálatos növény, miért nem termelik többen? Két aprócska gond van vele, egyrészt a ricinus egy ricin nevű, fehérjetermészetű mérget termel, amit belélegezve a halálos adagja (LD₅₀) 22 mikrogramm testsúlykilogrammonként, ami annyit jelent, hogy egy felnőtt embert két milligramm is megölhet, illetve e mellett különböző allergéneket termel, amik idegrendszeri károsodásokat okozhatnak. (Szájon át fogyasztva a ricin kevésbé mérgező, úgy már testsúlykilogrammonként egy milligramm az LD₅₀ értéke. ) Ennek következtében az olaj sajtolása után maradó pogácsák is halálosan mérgezőek, így veszélyes hulladékként kell őket kezelni, nem etethetőek fel állatokkal, mint a többi olajnövényünké. Mivel ricinustermelést leginkább szegény országokban folytatnak, Indiában, Brazíliában, Kínában, ezeken a helyeken kézzel szüretelik a termést, bizony komoly egészségkárosodások is előfordulnak a munkások közt.

Ellenben ezekre a gondokra viszonylag egyszerű megoldások is rendelkezésre állnak. Francia kutatók a torkánál ragadták meg a kérdést: Miért kell nekünk az erősen mérgező és durva allergén ricinusnövényt termeszteni, ha igazából csak egyetlen zsírsav kell belőle? Fogtak egy Yarrowia lipolytica nevű élesztőt, ami eleve nagy mennyiségű zsírsavat termel, csak éppen nem ricinsavat. Fogták és a ricinsavat előállító enzimeket a gomba genomjába juttatták. Mint az első ábrán látható, elképesztő mennyiségű különböző transzgént próbáltak ki a szerzők, mire sikerrel jártak, nem kicsinyeskedtek: A ricinus mellett az egyetlen ismert ricinsavforrás a Claviceps purpurea nevű gomba, magyar nevén anyarozs, így a biztonság kedvéért a gombából származó oleát hidroxiláz enzimeket is kipróbálták, hátha jobban működnek. Nem megleő módon végül a gomba enzimek működtek jobban. Mindezek mellett a Y. lipolytica genomjából eltávolítottak egy csomó gént, amelyek olyan fehérjéket kódoltak, amelyek a zsírsavak lebontásában vesznek részt, így növelték meg a gomba kitermelését. A végén sikerült elérniük, hogy a gombájuk által termelt zsírsavak 43% -át tegye ki a ricinsav.

A ricinsav fontos ipari nyersanyag, ellenben a két ismert forrása közül egyik problémásabb, mint a másik. Ellenben a ricinsavat előállító enzimeket kódoló gének könnyen más, egyszerűbben kezelhető élőlényekbe juttathatók, így a nehézségek megkerülhetők. Mármint ha engedélyezzük génmódosított élőlények felhasználását.

Beopoulos, A., Verbeke, J., Bordes, F., Guicherd, M., Bressy, M., Marty, A., & Nicaud, J. M. (2014). Metabolic engineering for ricinoleic acid production in the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica. Applied microbiology and biotechnology, 98(1), 251-262.

Természetes, hogy környezetvédelmi kérdések is felmerülnek, ha génmódosításra terelődik a szó, de kérdés, hogy valójában milyen hatást gyakorolnak a célszervezeteken kívüli élőlényekre? Nyilván a legegyszerűbb ezt megmérni, erre is akad jó pár cikk, ma egy viszonylag frissebbel kezdeném, érdekessége, hogy nagyrészt magyar kutatók munkája, a kísérleteket is Budapest mellett végezték.

Tom Szakynak, a TerraCycle magyar származású alapitójának könyve egy pár hete jelent meg magyarul. A Hulladék-tudatosan cimű könyv igazából egy részletes tanulmány, amely rendkivül alaposan és gondosan felépitve ismerteti a szemétkérdést, a hulladékkezelés történetét, az egyéni vásárlók szerepét és a hulladék-probléma potenciális megoldását is. 

A könyvajánló szerint Tom Szaky Budapesten született az 1980-as évek elején, "a nehéz gazdasági helyzetben levő kommunista érában". Egy lappal később pedig megtudhatjuk, hogy a TerraCycle, ami ma az egyik legnagyobb hulladék-hasznositással foglalkozó multinacionláis cég, 2002-es alapitásakor gilisztákon alapuló szervestrágya-gyárként indult. A gilisztákat élelmiszerhulladékkal etették, majd az ürülékükből főzetet készitettek, és használt üditős palackokba töltve üzeltekben árulták. A könyv magyar kiadása óta több riport is készült alkotójával, amikben nyilatkozott a szemétkérdésen túl arról is, hogy pontosan mi is motiválta arra, hogy egyetemistaként a trágyabizniszbe keveredjen.

A gazdaszervezetek és az élősködőik folyamatos evolúciós versenyben állnak. Az élősködő egyre hatékonyabban fertőzi a gazdát, a gazda pedig egyre hatékonyabban pusztítja az élősködőjét. Ebben a versenyben nyilván különböző egyensúlyi állapotok állhatnak be, ha éppen a gazdában alakul ki egy új, hatékony védőrendszer, akkor egészen addig mentes maradhat az élősködőjétől, amíg az valahogyan nem hatástalanítja a védelmét. Ha ez sikerül, egy darabig megint az élősködő kerül előnybe, majd újrakezdődik a körforgás. Ilyen rendszer például a krumpli és a Phytophora infestans nevű élősködője, a P. infestans különböző effektormolekulákat termel, amelyekkel a krumpli immunválaszát gátolja, a gazda genom pedig különböző R géneket tartalmaz, amelyek termékei felismerik az élősködő által termelt molekulákat, így adnak ellene immunválaszt. Ez a verseny elég régóta tart már, amikor megszekvenálták egy krumplitörzs és az élősködőjének a genomját, négyszázharmincnyolc R gént találtak a krumpliban és ötszázhatvanhárom effektormolekulát kódoló gént a P. infestansban.

"De mi a legrosszabb, ami a hernyóval történhet?", kérdezte sok évvel ezelőtt egy növényélettan vizsgán tanárunk egyik barátomat, aki kínjában annyit bírt kibökni, hogy "hát, ha lehull a levél". Kevésszer láttuk Lásztity Demetert őszintén nevetni, de ez biztos az a pillanat volt, még akkor is, ha egyáltalán nem ezt a választ várta.

A valódi válasz az lett volna, hogy ha olyan anyagokat kezd el termelni a növény, amelyek toxikusak a hernyóra nézve, pl. alifaktikus glükozinolátokat.

A történet azért jutott eszembe, mert a napokban jött ki egy cikk, ami azt tárgyalja, hogy a "növények meghallják, ha egy levelüket hernyó rágja" és védekezésként más leveleikben is elkezdik a glükozinolátok (és más defenzív anyagok) termelését. 

Hosszú idő óta méltatlanul hanyagoltuk az evodevos posztokat, így most itt az ideje törleszteni ilyen irányú adósságunkat. 

Valamikor a szárazföldi, négylábú gerincesek kialakulásának hajnalán a közös ősben fixálódott az öt ujjú alapvégtag és lényegében a legtöbb élő és kihalt ún. Tetrapoda csoportoban ennek a különböző variációit figyelhetjük meg. Természetesen vannak kivételek (és most eltekintünk a végtagot nem, vagy csak csökevényesen hordozó fajoktól), a legfőképpen a madarak, illetve az emlősök közül a patások, ahol egy és négy között szinte bárhol lehet az ujjak száma.

Az emberi csontrendszerhez szokott gondolatvilágunknak furcsa lehet, de a kar- és kéztőcsontok, illetve ujjpercek aránya, illetve egymáshoz viszonyított mérete nagyon eltér a különböző négylábú gerinces fajok között. Míg a mellső végtagjukat úszóként használó teknősök és delfinek esetében az alkar és felkarcsontok sokkal rövidebbek, hogy egy áramvonalasabb úszót hozzanak létre (lásd alább), addig a futásra specializlizálódott lovak esetében az ujjpercek hossza (és vastagsága) már-már az alkarcsontéval (radius) vetekszik. A lovak gyakorlatilag lábujjhegyen járnak, hiszen a lábuk alsó része (lásd jobbra) anatómiailag megegyezik a mi kezünkkel. És hogy a különbség még feltűnőbb legyen, a mi, standard "ötös" kézfelépítésünkkel (szaknyelven pentadactyl végtag) szemben, ők mindössze egyetlen ujjal rendelkeznek.  

Kevés dolgon rugózunk talán annyit, mint a zöld mozgalmak azon furcsa fixációján, hogy csak mert nem tudjuk, hogy a hagyományosan létrehozott növény-fajtákban milyen genetikai változások zajlottak le, egy genetikailag módosított (GM) növényben pedig jobbára igen, az utóbbi valamiért inherensen veszélyes lesz.

Az álláspont abszurditása az évek során egyre jobban látható lett, főleg, amint újabb és újabb dolgokat megtudunk a kedvelt kerti növényeink háziasítása során bekövetkezett genetikai változásokról és egyre inkább kiderül, hogy ezek maguk is sokszor transzpozon szekvenciák beillesztődése során keletkeztek, vagy akár különböző fajok közötti (ún. horizontális) géntranszferek eredményeképpen.

Utóbbi egyik jó példája, mint arról két éve írtam, az oltványozás, amit hosszú, hosszú ideje a világ számos táján gyakorolnak a kertekben - gyakran üzletileg különösen sikeres formában is - és a természetben is számos esetben előfordul két, különböző fajhoz tartozó, de egymáshoz közel növekvő növény "összenövése", de mint az egyre nyilvánvalóbbá válik, a folyamat eredménye több puszta táplálékáramlásnál, a két növényi komponens között bizony genetikai anyag is cserélődik.

Dolphin kérésére lelkesen néztem át az idén magyarul megjelent illetve az ünnepi könyvhétre megjelenő könyvek listáját, és nagy nehezen, de sikerült pár érdekes természettudományos illetve ismeretterjesztő kiadványt találnom Richard Webster Az auralátás gyakorlatának harmadik kiadása, Soma Mamagésa Öngyógyító könyve és Mezei Elvira Paleolit vendégváró falatkák cimű receptgyűjetménye által túlreprezentált könyvpiacon. Mivel az utóbbi majdnem egy évben sok előadást hallgattam és sok szakirodalmat olvastam a tudománykommunikációval és a tudományos újságirással kapcsolatban, az idei illetve a régebben megjelent könyveket a különféle műfajok szerint veszem sorra.

A tavalyi könyvhetes posztunk meglepően népszerű lett, így úgy döntöttünk, hogy most már hagyományként tekinthetünk rá, amit ápolni és óvni kell, így itt van idén is, bővített formában, hiszen egyből ketten is posztoltunk a jó ügy apropóján.

A rossz hír az, hogy a poszt továbbra is inkább kívánságlista maradt, mert a hazai felhozatal idén elég siralmas lett, olyannyira, hogy a Könyvhét saját prospektusában az ismeretterjesztő könyvek közül a kevés, ami megjelent az eklektikus "Ismeretterjesztés, utazás és a szakácskönyv" rovatba került. És sajnos a pár friss cím között is igen kevés olyan van, ami az utóbbi év (vagy akár 2-3 év) legnépszerűbb és - jobb angolszász ismeretterjesztő műveinek fordítása lenne, vagyis megint nőtt egy kicsit az igényes ismeretterjesztés érdekében áthidalandó távolság a magyar és angol nyelvű irodalom közt. (Mindez nyilván nem lesz gond, az angolul is jól olvasó ismeretéhes közönsg számára, de gyanítom, hogy magyarul jóval szélesebb réteghez juthatnának el ezek a művek.)

Viszont igyekeztem olyan dolgokat válogatni, amelyek jól fedik a blog elmúlt évben lefedett egyes témáit, vagy olyan témájúak, amelyek szinte biztos, hogy sokaknak elnyerik a tetszését. 

Vannak dolgok, amik annyira mindennapiak, hogy látatlanban is fogadni mernénk, hogy már biztos mindent kikutattak róluk az arra avatottak és csak elég lenne a megfelelő irodalmat felütni, hogy pontosan megértsük mi miért és hogyan. Az emberi bőr- és hajszín, vagy testméret tipikusan ilyennek tűnhet egy laikus számára, de a valóság az, hogy a bőr- és hajszínek sokfeélesége, a tesmagasságról nem is beszélve jól mutatja, hogy ezeknek a tulajdonságnak a kialakításáért nem egy, hanem nagyon-nagyon sok gén a felelős és ezek együttes működése hoz létre bizonyos fenotípusokat.

A szőkeség esetében, ugyan a jelenség biológiai háttere világos (a pigmentsejtek kevesebb színanyagot termelnek), az ehhez vezető genetikai változások már hosszú ideje foglalkoztatják a kutatókat és ennek ellenére csak töredéküket ismerjük. A humán genom feltérképezése után számos olyan tanulmány született, amely szőke és nem szőke populációk genetikai anyagának vizsgálatával többé-kevésbé behatárolta, hogy merre lehetnek az ezeket okozó mutációk, annak megértése, hogy ezek a mutációk pontosan milyen gének működését hogyan érintik, sokkal lassabban haladnak.

Most egy lépés történt mégis a jó irányba, mert egy KITLG nevű gén szabályozó mutációjáról sikerült kimutatni, hogy szerepet játszik a klasszikus európai szőkeség kialakításában.

Alig fél évvel ezelőtt írtam az első megszekvenált bordásmedúzafakról (Mnemiopsis leidyi) és már ki is jött egy másik genom-jellemzés: ezúttal a Csendes-óceáni egres (Pleurobrachia bachei) genomjának vázlata került publikálásra és vele együtt további tíz bordásmedúzafaj transzkriptómájának (ami a kifejezett génjeinek összessége)  a jellemzése.

Ezek egyrészt megerősítik a korábbi posztban foglaltakat a bordásmedúzák különleges rendszertani helyéről (a komplexebb állatok legősibb testvércsoportjának tűnnek), a Hox-gének és mikro-RNS-ek hiányáról, az izmok és és az idegrendszer különleges eredetéről ebben a csoportban, ráadásul utóbbi esetében egész érdekes új plussz információkat adnak.

A bioüzemanyaggyártás legnagyobb hátránya nyilván az, hogy alapvetően olyan nyersanyagokból dolgozik, amelyket mi emberek meg is tudnánk enni, vagy legalább néhány malacot felhizlalnánk rajta, így a bioüzemanyag gyártás az élelmiszerellátással verseng. Meg lehet oldani a dolgot zsírsavakat termelő algákkal is, ám ez esetben elég nehéz hozzájutni a végtermékhez, mivel először be kell darálni a szárított algát, így az így nyert biodízel olaj költségének 70-80% -át viszi el a feltárás. Ugyan ismertek olyan rendszerek, ahol E. coli baktériumokkal termeltettek szabad zsírsavakat, de azok növekedéséhez meg ugye cukor szükséges, ugyanaz a gond velük, mint a bioetanollal. A mai cikk szerzői Xinyao Liu és munkatársai úgy érzik, átvágták a gordiuszi csomót: Génmódosított kékmoszatokkal termeltettek szabad zsírsavakat.

Az alapötlet onnan jött, hogy a Cyanobacteriumok ugyan sok zsírsavat termelnek, ám ezeket nem juttatják a környezetükbe, így alapesetben ezekből sem lehetne gazdaságosabban kivonni, mint a már használt rendszerekből. Viszont a már korábban leírt E. coli rendszerek mintájára rávehetőek, hogy zsírsavakat juttassanak a környezetükbe, amelyeknek az előállításához szükséges energiát napfényből nyerjék, a szükséges szenet pedig a légkörben található szén-dioxidból. Az elkészült törzset viccesen Sun Devilnek, vagyis Napördögnek keresztelték, az első ábrán ennek az elkészülte látható. Az biztos hogy dolgoztak vele, mert jó pár helyen módosítani kellett a törz genomját, mire összeállt az olajtermelő kékalga. A törzs által termelt biomassza 13% -át teszik ki a szabad zsírsavak, ezek láthatóak fehér habként a második ábra bal oldalán és kis gömböcskékként a jobb oldali mikroszkópos képen. Ezek kitermelésben annyit jelentenek, hogy a legjobb termelő törzsük literenként kétszáz milligramm szabad zsírsavat termelt. Ez az érték nyilván elég alacsony, a cikk nem is tartalmaz számításokat, ami alapján meg lehetne becsülni, mégis mennyibe kerül egy adag ilyen olaj, nyilván a megoldás a lényeg benne, hogy génmódosított élőlények egészen újszerű termékek előállítására is képesek, ezzel megkerülhetőek egész iparágakat béklyózó biológiai szükségszerűségek is.

Liu, X., Sheng, J., & Curtiss III, R. (2011). Fatty acid production in genetically modified cyanobacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(17), 6899-6904.

Általában ha rekombináns fehérjetermelésről esik szó, mindenki baktériumokban, élesztőkben, sejtvonalakban gondolkodik, de ezeknél sokkal kevésbé ismert rendszerek is léteznek, a saját előnyeikkel. Az alapprobléma mindenütt ugyanaz, egy csomó gyógyszerként vagy ipari adalékként használható fehérjét ismerünk, azonban ezek megtermeltetése általában elég drága. A ma ismertetett rendszer ezen próbálna segíteni, egy rovar alapú expressziós rendszerrel.

A selyemhernyó elég régen háziasított állat, eddig is fehérjetermelésre használták, mivel a selyem maga fehérjetermészetű, a szál háromnegyedét a vízben nem oldódó rostos fehérjemag alkotja, a negyedét viszont a szálat borító ragacsos szericin fehérjék. Ezek a szállal ellentétben vízben oldhatóak, így egyáltalán nem őrültség a szericintermelő mirigyekben termeltetni rekombináns fehérjéket, amelyek így a szelyemszál bevonatába kerülnek, majd arról egyszerűen lemoshatóak.