Az Enigma rejtélyének megfejtése, és a Turing-teszt megalkotása után Alan Turing új kihívásokat keresett és azokat végül a biológiában találta meg. Egész pontosan a biológiai minták matematikai leírása és képződésük feltételezett mechanizmusa kezdte izgatni zseniális elméjét és ennek a nyomát őrzi legendás 1952-es cikke, amelyben (egyebek mellett) megalkotta a foltszerű mintázatok leírására és modellezésére mindmáig leginkább használt "reakció-diffúzió mechanizmust". 

Turing zsenialtása már rögtön ott tettenérhető, hogy ráérzett, a látszólag random vonalak és foltok összessége jól megfogalmazható matematikai törvényszerűségeknek engedelmeskedik, amelyeknél elég néhány paraméter megváltoztatása és egészen különböző mintázatok leírását érhetjük el segítségükkel. 

Repülni drága mulatság, nekünk embereknek is, de mindazon szerencsés vagy kevésbé szerencsés fajoknak is, akik erre a mutatványra mindenféle motorikus segédeszköz nélkül képesek.

A gravitáció elleni harc természetesen megköveteli a szárnyakat, de legalább ennyire fontos, hogy az aktív repülésre képes fajok gyakran eszméletlen energiákat ölnek abba, hogy ezekkel a szárnyakkal megfelelő mennyiségű felhajtóerőt hozzanak létre a levegőbe emelkedéshez/maradáshoz.

Ennek megfelelően a frissen megszekvenált denevér genom (pontosabban denevér genomok, mert egyből kettőről is szó van, a gyümölcsevő füstös repülőkutya - Pteropus alecto -, illetve a rovarevő Myotis davidii lett a két vizsgált faj) egyik érdekes hozománya, hogy pontosabb képet nyerhetünk a magas energiahasználattal járó járulékos genetikai változásokról.

Amikor egyszer régen írtam egy hosszú, bevezető posztot az emlős végtagok fejlődéséről, akkor az volt a nem is igen titkolt szándékom, hogy az egész amolyan felvezetésként szolgál majd a mellső végtag evolúcióját tárgyaló posztokhoz. Aztán teltek az évek és igazából csak nem sikerült időt szakítani a témára, pedig mindig lett volna anyag. Múlt hónapban azonban két olyan fontos cikk is kijött, ami miatt most mégis össze kell kapnom magam, nem is egy, hanem két poszt erejéig, mert ezekről hallgatni már-már bűn lenne. :-)

Az első cikk azzal foglalkozik, hogy miképpen befolyásol(hat)ta az elnyújtott Hoxd13 expresszió a végtagok fejlődését. De, hogy ne rontsunk ajtóstól a házba, előbb lássuk, hogyan kerül elő egyáltalán ez a gén és egyáltalán, miben is különbözik egy egér és egy hal végtagja.

Ha az ősi gerinces végtagot vesszük szemügyre, ami ma is megfigyelhető egyes procoshalakban (lásd cápák - A), akkor azt látjuk, hogy a végtag ízesülését a vállövhöz három nagy csont biztosítja, ezek a propterygium (kék), mesopterygium (zöld) és metapterygium (sárga). Ezekhez apróbb csontok kapcsolódnak (distal radials - d.r.), amelyek az úszósugarakat tartják. Csontoshalak esetében (B) ez a szabásminta úgy egyszerűsödött, hogy a metapterygium elvesződött, és az úszósugarakat tartó apróbb csontok száma is redukálódott. A szárazföldi gerincesekben (C) viszont pont a metapterygium maradt egyedül meg (felkarcsontként), a disztális radiálisokból pedig kialakultak az alkarunk csontjai és a kéztőcsontok. (Némi nemű vita van arról, hogy az ujjak maguk az úszósugarak homológjai-e, vagy sem, de a jelenleg dominánsabbnak tűnő nézet szerint igen.)

Bevallom megihletett Deák Péter írása a komplexitásról, szeretnék egy feladatot adni bárkinek, akit érdekel a kortárs kreacionizmus. Mindenhol, ha evolúcióról vitázok, előbb-utóbb nagyon komoly érvként kerül elő ugyanaz a rejtély ezer alakban. Rengeteg változata ismert, az evolúció matematikai cáfolata, információelméleti érv, specifikus összetettség, komplexitás, információkeletkezés és hasonlók. Az alapja mindnek ugyanaz a feltételezés, hogy az élőlények genomjában valamilyen magasabb minőség is létezik, ami objektív módszerekkel mérhető. Erre javasolnék egy kísérletes ellenőrzést minden kreacionistának, hiszen mint tudjuk, a puding próbája az evés! Föltettem ide egy tömörített állományt amely három DNS szekvenciát tartalmaz, ebből az egyik egy létező élőlény létező genomjának egy szakasza. Egy fehérjekódoló génről van szó, amelynek a terméke egy fontos transzkripciós faktor, a sejtdifferenciálódásban játszik szerepet, a gén hiánya halálos, tehát akárhonnan nézzük, muszáj neki komplexnek lenni, specifikus összetettséget mutatni, genetikai információt tartalmazni, egyszóval rendelkezik azzal a csodálatos minőséggel, amit a kreacionisták megkívánnak. A többi kettőt azonban egy szabadon hozzáférhető véletlen DNS szekvencia készítő programmal állítottam elő, ezek nyilván semmilyen tervezést nem tartalmaznak, nincs bennük komplexitás, nem specifikusan összetettek, nem hordoznak genetikai információt vagyis nem rendelkeznek azzal a titokzatos, varázslatos minőséggel, mindegy hogy nevezik éppen.

A feladat roppant egyszerű: Az annyit emlegetett matematikai, statisztikai, információelméleti, akármilyen módszerrel meg kell mérni azt a bizonyos csodálatos minőséget és megmutatni, hogy a létező élőlény létező génje ebből többet tartalmaz, mint a két véletlenszerűen előállított szekvencia. Magyarán meg kell mérni a három szekvencia komplexitását és megmondani, melyik a legkomplexebb. Vagy megmondani a háromból melyik specifikusan összetett. Vagy megmutatni a háromból melyik hordoz információt. Természetesen a mérési módszert is le kell írni, nem elég csak rábökni az egyikre minden magyarázat nélkül, mert BLAST keresést én is tudok csinálni és valahogyan a mérési módszer pont lemarad minden ilyen eszmefuttatás végéről.

Ha ezeknek az elmélkedéseknek van bármi értelme, akkor ez nyilván egy egyszerű csuklógyakorlat, ordító különbséget kell találni a három szekvencia komplexitásában/specifikus összetettségében/információtartalmában/stb. A megfejtéseket a hozzászólások között várom, a dicsőségen kívül más díjat nem ajánlok fel.

Pár napja kb. felrobbantak a hírportálok George Church Spiegel interjújától, konkrétabban annak a neandervölgyi gyerekek klónozását illető részétől (pedig az interjú hosszabb és a többi részében is vannak bőven meghökkentő, kontrariánus kijelentések, rendesen) - szinte látni lehetett a tudományos szerkesztők elégedett vigyorát, amint egyetlen cikkel abszolválták a heti kattintásszám-kvótát. De mivel, legyünk őszinték, tőlünk sosem állt távol egy kis neandervölgyizés, lássuk hát, milyen konkrétumai vannak a tervnek (lelőve a poént: több, mint azt egy standard "brit tudósok" sztoritól vár az ember). 

Milyen feltételei is vannak tehát annak, hogy bár kihalt, de bennünk részben ma is élő rokonunkat ismét magunk közt láthassuk (Church néhány utalást tesz a mikéntre az egyik válaszában, ezeket veszem alapul):

1. - a neandervölgyi genom teljes ismerete (ez megvan) - sőt, több neandervölgyi genom teljes ismerete, hiszen Church egy szaporodóképes populáció megjelenéséről beszél. Utóbbi már neccesebb, leginkább azért, mert eleve kevés olyan egykori leletünk van, amiből megfelelő minőségű DNS-t lehet izolálni, így egyelőre igencsak sovány lenne ez a populáció.

2. - olyan technológia, amivel "át lehetne írni" egy szabvány emberi genomot "neandervölgyivé" - technológiailag ez a legérdekesebb, így erre a végén térnék ki részletesen, most maradjunk annyiban, elképzelhető.

A mai cikk kicsit régebbi, de az egyik kedvencem, mivel szellemes kísérleti rendszert alkalmaztak egy kérdés megválaszolására. Az ecetmuslica vérsejtjei, azaz hemocitái a vérnyirokban vagy hemolimfában keringenek, illetve a testüreg falára kitapadva találhatóak meg, ám arra a kérdésre, hogy honnan is származnak, sokáig nem találtak döntő bizonyítékot. Az ecetmuslica élete során ugyanis több helyen is differenciálódnak vérsejtek, az embrióban a feji mezoderma területén és a lárvában a központi nyirokszervben (lymph gland), azt azonban senki sem tudta, hogy a kifejlett rovar vérsejtjei honnan származnak, a feji mezoderma sejtjeiből vagy a központi nyirokszervből, esetleg egyikből sem, hanem a bábozódáskor újonnan differenciálódó sejtek?

Nyilván a biológia egyik alapvető kérdése, hogyan alakulnak ki új gének az evolúció során? Az egyik legkorábban felismert modell egyszerűen azt tételezi fel, hogy egy működő gén duplikálódik, majd az egyikben mutációk történnek, amelyek egy új működés ellátására teszik alkalmassá. Ennek a modellnek az egyik gyenge pontja, hogy a tandem duplikációk általában evolúciós mértékkel mérve rövid ideig maradnak fenn, hiszen így egy gén két példányának kellene megmaradnia, holott szelekciós nyomás csak egy példányra hat, a második példány elvesztése nem okoz hátrányt az élőlénynek. Joakim Näsvall és munkatársai ennek a régi modellnek egy egészen picit módosított változatát közölték le nemrég, amelyben úgy képződhet egy új gén, hogy végig folyamatosan pozitív szelekciós nyomás hat a duplikált gén mindkét példányára.

Egy csomó élőlény saját maga építi fel otthonát, mint például a méhek, hangyák vagy madarak. Ezek egyik közös jellemzője, hogy nagyrészt egyszerű, öröklött viselkedésminták szükségesek az elkészítésükhöz. Nyilván érdekes kérdés, hogyan öröklődik a viselkedés és hogyan alakulhatnak ki az ezt szabályozó gének? Jesse N. Weber és munkatársai egy ilyen öröklött viselkedés genetikai alapjainak a felderítésére vállalkoztak.

Kedvelt családi sztori szerint, néhány generációval ezelőtt, egyik női felmenő anatómia vizsgáján szóba került a férfi nemiszerv felépítése és a szigorú (naná, hogy férfi) vizsgáztató előtt fel kellett sorolni, hogy milyen szövetek hozzák létre a kényes jószágot. A végtelen zavarban levő vizsgázó el is kezdte sorolni: "bőr, izom, csont ..." - "Azt maga csak úgy érzi!" csattant a közbevágás, és hát ez az a foka a megsemmisülésnek, ahonnan már nehéz visszahozni a dolgot.

Pedig, bár az emberi "os penis" valóban kincs, ami nincs, a péniszcsont (avagy bacculum) nem hogy létezik, de kifejezetten gyakori dolog az állatvilágban. Megtaláljuk rágcsálókban, denevérekben, ragadozókban és rovarevőkben, sőt számos hozzánk közeli rokon főemlősben is. Vagyis, tulajdonképpen a mi "pőreségünk" a különlegesség, és olyannyira így van ez, hogy sokak szerint a bibliai "oldalborda" erre vonatkozó kódolt/férefordított utalás, hiszen már a korabeli embereknek is feltünhetett, hogy míg a kutyák, macskák rendelkeznek ezzel a különleges csontocskával, belőlünk, a Teremtés koronájából, bizony hiányzik. (Hiányzik más is, de az egy másik történet.)

December elején jelent meg az MTI-n keresztül egy hír, amely egy skót kutatócsoport munkáját bemutatva egy korabeli genomduplikációra igyekezett visszavezetni az intelligencia kialakulását. Erről kérdeztek a Kossuth rádió Trend-idők műsorában, és visszahallgatva azt hiszem, több kritikus gondolat jutott eszembe, mint méltató :-).

Még néhány napig a beszélgetés vágott változata meghallgatható a Kossuth hangtárában (4.-én, 17:06-kor a hangzott el).

Mivel a technika ördöge egyre jobban piszkálgatta a freeblog szervereit, meg persze stöki is nagyon hívott már (és akkor még nem szóltunk a frusztrált olvasókról), bő hat év után némi szívfájdalommal de otthagytuk eredeti lakhelyünket a freeblogon. mr. a-nak utólag is ezer köszönet a hostolásért.

Az átállás remélhetőleg zökkenőmentes lesz, a dizájnt még majd sikálgatjuk egy ideig (vagy nem), az archívumot pedig igyekszünk a lehető legeredetibb formában ide is átemelni. 

A félév utolsó Science Meetupján a következő előadásokkal várunk benneteket csütörtökön, este 7-kor a Fogasházban:

Gurul a marsi labor, keresi az ősi életnyomokat
Kereszturi Ákos - Konkoly Tege Miklós MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont

A Mars egykori lakhatóságát elemezni küldték a Curiosity rovert a vörös bolygóra. Fő célpontját: a Gale-kráter közepén lévő idős üledékeket még nem érte el, de több érdekes megfigyelést végzett már. Az előadás keretében a küldetés eddigi eredményeit tekintjük át.

Autofágia, a jótékony kisgömböc
Kovács Tibor - ELTE, Genetikai Tanszék, Fejlődésbiológiai kutatócsoport

A hibák felhalmozódása a sejtek számára olyan végzetes következményekkel járhatnak, amelyek szervezeti szinten súlyos betegségek kialakuláshoz vezethetnek, mint a rák, vagy a Parkinson-kór. Az öregedés folyamata is tekinthető hibák által kiváltott folyamatok összességének, amelyek szervi – szervezeti funkciók vesztésével járhatnak és ez túlélőképességünk romlását vonja maga után.

Tehát a sejtnek szüksége van olyan védő folyamatokra, amelyek biztosítják számára a regenerálódást – túlélést. Az eukarióta sejt bizonyos - lebontásra kijelölt – komponensei a lizoszómákba kerülnek, ahol savas hidroláz enzimek által lebontódnak, az ilyen folyamatokat nevezzük autofágiának. Az autofágia esszenciális a sejtek homeosztázisának fenntartásához: a sejt károsodások és felesleges citoplazma komponensek (makromolekulák és sejtszervecskék) eltávolítása nagyrészt autofágiával megy végbe. Különböző stressz reakciók során az autofágia ugyancsak esszenciális a sejtek túléléséhez. Kutatócsoportunkban ezen mechanizmus funkcióját vizsgáljuk, olyan folyamatok kapcsán mint az öregedés, differenciálódás vagy a programozott sejthalál. Előadásomban az autofágia sokoldalúságára szeretnék példákat bemutatni, saját kutatási eredményeinken keresztül: Hogyan hat az élethosszra, vagy az ecetmuslica összetett szemének kialakulására?

Koshik első pillantásra egy átlagos ázsiai elefántnak tűnhet, de ha megszólal pillanatok alatt nyilvánvalóvá válik különlegessége: emberi szavakat használva "beszél". Azért csak idézőjelesen, mert nyilván nincs itt szó többről részéről, mint a gondozói utasítások leutánzása, kb. úgy, ahogy mi "utánozzuk" a kutyaugatást, vagy a macska nyávogást, ugyanakkor az utánzás szofisztikáltsága mindenképpen említés érdemel.