Amikor egyes kígyók elcsökevényesedett hátsó végtagjairól (ill. azok kialakulásáról) esik szó, mindig szívesen felidézem, hogy a kezdet-kezdetén, a blog indulásakor erről szólt a legelső poszt. Nem véletlenül persze, hiszen kevés izgalmasabb téma van egy fejlődésbiológus számára, mint a csökevényszervek, az élőlények közös leszármazásának legszebb bizonyítékai.

Hasonlóan a cetek hátsó végtagjainak történetéhez, a kígyók esetében is elkezd kialakulni a végtagbimbó (A,B), csak később valami miatt nem marad meg. Eltűnik a fejlődő embrióban és vele együtt annak az esélye is, hogy kialakuljanak a végtagok. (Bár boák esetében egész csökevényesen megmaradnak, és a rendelkezésünkre álló fosszíliák, ill. genomi szakaszok segítségével rekonstruálható, hogy miként és feltehetően miért tűntek el a hátsó vegtagok.)

Mint minden csökevény szervnél, a kígyóknál is belefutunk időnként atavizmusokba, amelyek kicsi, de jól felismerhető lábakat eredményeznek (C), akárcsak a három éve Japán partjainál kifogott delfin esetében.

A képen látható különös mélytengeri gyűrűsféreg a Csendes-óceán mélyéről került elő, kb 2 kilométeres mélységből.

A durván 5 cm hosszú élőlény a Cirratuliformiák közé tartozik, és a keresztségben a bombasztikus Swima bombiviridis nevet kapta. Mégpedig  azért, mert egy egészen különleges tulajdonsággal rendelkezik: veszély esetén a test elülső szelvényein kétoldalt elhelyezkedő, apró kis tömlőktől, ún. "bombáktól" (D) hirtelen, öncsonkítás révén megszabadul, mintegy eldobva azokat.

A szabaddá vált apró struktúrák belsejében ekkor egy különleges kémiai reakció játszódik le, aminek eredményeként ezek elkezdenek világítani (C) (olyasmi ez, mint amit a szentjánosbogarakban is látunk, biolumineszcencia). Ennek az óceán fenekén, a vak sötétben különleges jelentősége van, hiszen a ragadozók itt különösen vonzódnak a világító dolgokhoz, és amíg ezekkel foglalkoznak, addig is egykori gazdájuk elmenekülhet.

Ilyen módon a kis bombák leginkább egy csapkodó gyíkfarokra emlékeztetnek, amelyet gazdája beáldoz a megmenekülésért.

Osborn KJ, Haddock SH, Pleijel F, Madin LP, Rouse GW. (2009) Deep-sea, swimming worms with luminescent "bombs". Science 325:964.

Ha december 1, akkor a téma "hagyományőrző" jelleggel AIDS, illetve HIV, főként hogy most kivételesen pozitív fejleményekről is be lehet számolni.

A UNAIDS napokban közzétett jelentése szerint ugyanis lehet, hogy fordulóponthoz érkeztünk a vírus elleni küzdelemben: 2008-ban 17%-al kevesebben új fertőzöttet regisztráltak, mint 2001-ben. 

Amint azt az Economist cikke összefoglalja, a legnagyobb esést Ázsiában és Kelet-Európában lehet megfigyelni, de É- és D-Amerikát leszámítva mindenütt ez volt a jellemző, még a megbetegedések dandárját adó Szub-szaharai Afrikában is.

Az AIDS okozta elhalálozások száma is csökkenőben van (kb 10%-al), ugyanakkor ez még mindig évi 2 milliót jelent. A halálozások száma persze egyelőre nem elsősorban a megelőzés hatékonyságát dícséri, hanem sokkal inkább a retrovirális szerekét, amelyekkel ma már vizsonylag normális életet élhet sok fertőzött is. (Bár, mivel a vírus kordában van tartva, sokkal alacsonyabb annak a valószínűsége is, hogy a hordozó valaki mást megfertőz, ez valamennyire megelőzésként is működik.)

Öröm az ürömben, hogy azért messze van még a vég, és addig is annak, aki megteheti, mélyen a zsebébe kell nyúlnia, hogy a rászorulók számára a világ fedezni tudja a gyógyszerek költségét.

Ezért is üdvözlendő a frissen bejelentett dél-afrikai törekvés, hogy minden HIV pozitív, egy év alatt kisbabát ingyen gyógyszerhez juttatnak, de persze ez koránt sem elég (nemcsak azért, mert az első év után is szükség lesz a kezelésre), a cél az lenne, hogy eleve ne szülessen valaki ennyire szörnyű és kilátástalan helyzetbe.

A UNAIDS jelentés ebből a szempontból is tartalmaz jó dolgokat: a becslések szerint a terhes anyák gyógyszerezése kb. 200.000 esetben gátolta meg a kór anyáról magzatra való terjedését.

A jelentés egyetlen borongós része a betegség demográfiáját érinti: míg korábban sok helyen csak az ún. "rizikó csoportok" (intravénás drog használók, prostituáltak és kuncsaftjaik) voltak kitéve a HIV fertőzésnek, mára a betegség kezd kitörni ebből a "karantlnból" és más társadalmi csoportokban is megjelent.

Napjaink kétféle félelem "jegyében" telnek: egyrészt vannak tanult félelmeink (amit pl. akkor éreztünk, amikor a szomszéd gyerek, aki mindig elvette a nyalókánkat, hirtelen feltűnt előttünk az utcán), ill. velünk született szorongásaink, mint a kígyóktól, vagy fulladástól való rettegés. Utóbbinak biológiai alapjait göngyöli fel egy, a napokban a Cell hasábjain megjelent cikk.

A szerzők kulcs- és egyben kiindulómegfigyelése az volt, hogy agyunknak az a területe, amely az érzelmekért felelős (szaknyelven az amygdala) igen gazdagon ellátott egy különleges, sav érzékeny ion csatornában. Az ASIC1a akkor nyílik ki, amikor a környezet pH-ja lecsökken (savasodik) - ilyenkor Na⁺ és Ca²⁺ionok áramlanak rajta keresztül, az idegsejtek kisülését okozva. Mivel a szervezetben levő CO₂ enzimatikus hatásra, vízzel reagálva szénsavat hoz létre, logikusnak látszott megnézni, hogy vajon nem ez az a mechanizmus, ami a környezet oxigén szegénységét (azaz a fulladás veszélyét) jelzi.

A válasz röviden igen és ezt néhány nagyon elegáns kísérlettel igazolták. Először is az ASIC1a mutáns egerek egyáltalán nem zavartatják magukat, ha a környezetükben váratlanul megnő a szén-dioxid koncentráció; olyan CO₂-vel dúsított levegőjű kamrákban is vidáman elvannak, ahonnan nem-mutáns társaik fejvesztve elmenekülnek. Másrészt tényleg kimutatható, hogy a megnövekedett szén-dioxid koncentráció az amygdala területén pH csökkenést okoz, és a terület neuronjai ezzel a hatással arányosan kezdenek tüzelni, kiváltva a félelmi reakciót. (Utóbbi kettő nem figyelhető meg a mutáns egerekben, bár a savasodás itt is "rendben" lezajlik.) Nem meglepő módon, ha CO₂ belégzés közben az állatokba HCO3^- ionokat juttattak, vagyis pufferelték a savasodást, a félelmi reakció is tompult.

Fontos kontrollkísérlet volt még annak a kimutatása is, hogy a félelem érzet szempontjából az ASIC1a expressziója csak az amygdalában fontos. Ennek bizonyítására mutáns egerek amygdalájába (és csak oda) egy adenovírus segítségével visszajuttatták a hiányzó gént - ez pedig elégségesnek bizonyult a magas szén-dioxid koncentráció által kiváltott, normális félelmi reakció visszaállításához.  

A jelenség puszta megértésén túl, azért is fontos a felfedezés, mert számos pánikbetegség esetében felmerült az agy savasodásának szerepe (ill. pánikbetegekben különösen erős félelmi reakciót vált ki a növekvő CO2 koncentráció), így remélhetőleg az ASIC1a működésének modulálásával mód nyílik majd valamifajta kezelésre is a közeljövőben.

Ha van valahol egy titkos lista, amelyen azok a gének szerepelnek, amellyeket imádnak a kutatók, kétség nem fér hozzá, hogy a FOXP2 elég előkellő helyen szerepel rajta.

Az izgalom oka, hogy már lassan bő évtizede ez az ún. "beszéd gén", a gén amelyről sokan azt gondolják, hogy az emberi kommunikáció megjelenésének a kulcsát hordozhatja.

Ezt az ötlet támogatói két érvvel támasztják alá: egyrészt egy olyan családban, ahol a gén egy mutáció következtében működésképtelen lett súlyos beszédzavarok léptek fel. Másrészt, a gén által kódolt fehérje gyakorlatilag semmit  sem változott az emlősök evolúciója során (az aminosav sorrend ugyanaz egérben, mint csimpánzban), de az emberré válás során mégis összeszedett két mutációt, amelyek a jelek szerint pozitív szelekció alatt vannak, vagyis valamiért előnyösek.

A gond ezzel az érveléssel (azontúl, hogy nyilvánvalóan nem lehet egy olyan komplex jelleget, mint a beszéd egyetlen génnek tulajdonítani) az, hogy az összes vizsgált fajban, legyen az egér, vagy zebrapinty, a gén mutációja kommunikációs zavarokat okozott. Ugyanakkor kétségtelenül érdekes kérdés, hogy mi az, amitől az emberi FOXP2 különleges, mit tud ez a két aminosavnyi változás.  

Úgy tűnik lassan-lassan megszületik valamiféle válasz a kérdésre. Mint azt pár hónapja írtam, olyan egerekben, ahol a Foxp2-t humanizálták, vagyis az egér saját génjét az emberi változatra cserélték, egyes idegsejtek alakja megváltozott, valamint viselkedés- és hangbeli különbségek is felfedezhetők voltak a kontroll csoporttal összevetve. Ott és akkor arról panaszkodtam, hogy azért a FOXP2 végső soron mégiscsak egy transzkripciós faktor, de még szinte semmit sem tudunk a targetjeiről, illetve, hogy azok miként változnak meg a humán mutációk hatására. Úgy tűnik, hogy most választ kapunk ezekre a kérdésekre (no nem, mert valaki is figyelné, hogy én mit mondok, hanem mert a felvetések természetesen triviálisak voltak ;-)).

A Nature-ben pár hete jelent meg egy cikk, ahol azt hasonlították össze, hogy ha sejttenyészetben növesztett, saját FOXP2 gént nem kifejező, emberi idegsejtekbe az emberi, vagy a csimpánz FOXP2-t visszük be, az milyen expressziós különbségekhez vezet. A humán gén hatására megnövekedett egy sereg transzkripciós faktor és sejt-sejt kommunikációban fontos gén kifejeződése, míg egyes fehérje- és sejtszabályozó gének expressziója lecsökkent. Ez azért is érdekes, mert ezek a gének javarészt megegyeztek azokkal a génekkel, amelyeknek a kifejeződése szignifikánsan különbözik a csimpánz és emberi agyban. Számos ezek közül (pl. FGF14 és PPP2R2B) olyan gén, amelyek emberi mutációja sűlyos tünetegyüttest vált ki, melynek egyik komponense a beszédkészség hibája. (Megj.: persze egy gén funkcionális működőképtelensége, és az expressziós szintjének változása közt óriási különbség van, amit nem árt észben tartani, ha az eredményeket valódi értékükön akarjuk kezelni.)

Vagyis minden jel tényleg abba az irányba mutat, hogy a FOXP2 emberi verziója komoly szerepet játszhat a helyes kommunikációban. Hogy tényleg annyira kulcsfontosságú-e, mint azt egyesek hirdetik, azt valószínűleg teljesen biztosan sosem fogjuk megtudni, mert ahhoz olyan kísérletek kellenének, amelyeket érthető okokból soha nem lehet elvégezni. A biztos válaszhoz ugyanis olyan embereket kellene megvizsgálni, akik a gén funckionális, de nem emberi formáját hordozzák, de legalább is olyan csimpánzokat, akik az emberi génnel rendelkeznek. 

És éppen ezért a maradandó bizonytalanság miatt ingathatjuk továbbra is a fejünket, amikor egyesek  a Neandervölgyi-ember beszédjének zálogát látják abban, hogy az ő genomjuk is a FOXP2 humanizált variánsát hordozta. 

(Az illusztráció a The Scientist archívumából származik.)

Konopka G, Bomar JM, Winden K, Coppola G, Jonsson ZO, et al. (2009) Human-specific transcriptional regulation of CNS development genes by FOXP2. Nature 462: 213-217.

A tükröt használni/értelmezni tudó fajok gyülekezete elég exkluzív klub, nem tartozik ide túl sok faj, aminek persze részben az is az oka persze, hogy a ma élő fajok többségét még nem is tesztelték.

Most épp a nagyon átlagos malacok nyertek felvételt a klubba - már ha valóban. Azért nem lehet biztosan mondani, mert tükörteszt és tükörteszt közt is sok különbség lehet, és míg a legtöbb korábbi tesztben azt figyelték, hogy az állatnak létezik-e éntudata, vagyis felismeri-e saját magát a tükörképében, a szóbanforgó tanulmány mindössze arra kereste a választ, hogy a malacok képesek-e megtanulni, hogy a tükörben a környezetük tükröződik.

Utóbbi felől nem sok kétség lehet: a 8-10 hetes állatokat előbb hozzászoktatták a tükörhöz, majd egy olyan szobában helyezták el őket, ahol jól ráláthattak egy tükörre, ill. a benne tükröződő kajahalomra. A kérdés annyi volt, hogy mit tesznek, hova mennek, amikor kiengedik őket.

A tükörhöz szokott malacok nagy többsége (pontosabban nyolcból hét), egyenesen az élelem valódi helyéhez rohant, míg a tükröt nem ismerő (kontroll) állatok szinte kivétel nélkül a tükör mögött próbálkoztak. A "tükör-tesztet" egy újabb kontroll követte, amikor a tükör helyére egy rácsot tettek és mögé tették az ennivalót. Ekkor az állatok többsége ismét a helyes helyre rohant, vagyis nem arról van szó, hogy betanulták, hova kell menni, hanem tényleg értelmezni tudták a táplálék körüli kontextust is és azt kapcsolták a helyismeretükhöz.

Mivel a tanulás, a tükörhöz szokás fázisa alatt az állatok viselkedésének egyes elemei kicsit emlékeztettek a mórikálásra, amit az elefántok esetében is megfigyeltek korábban, elképzelhető, hogy megtörtént az "önfelismerés" is. Viszont annak bizonyítására valami ötletesebb kísérletre lesz szükség. Ha a szarkák esetében meg tudták oldani, itt sem kellene lehetetlen legyen.

(Az illusztráció a CartoonStock gyűjteményéből származik.)

Broom DM, Senaa H, Moynihan KL (2009) Pigs learn what a mirror image represents and use it to obtain information. Animal Behaviour 78(5): 1037-1041.

Ma százötven éve. És még mindig aktuális.

Kb. Szkeptikusékkal egyidőben figyeltem fel, a világ leghatásosabb kacsamájkivonatára, az Oscillococcinumra és egy picit meglepődtem.

Régóta lóg a levegőben a korábbi ígéretem, hogy kicsit behatóbban is foglalkozunk az aktuális influenza vírussal és azt hiszem a mostani hisztériánál keresve sem lehetne jobb időzítést találni.

Természetesen egy sorban is el lehetne intézni, hogy most akkor veszélyes-e a vírus, vagy sem, kell oltani, vagy sem, de mivel e legtöbb félreértés érzésem szerint abból ered, hogy sokaknak fogalmuk sincs miről beszélnek, egy kicsit mélyebben elmerülünk a témában. Végigvesszük, hogy akkor most pontosan hogyan is néz ki az influenza vírus, miképpen működik, mit tudunk a patomechanizmusáról a korábbi nagy influenzajárványok alapján. Miért kellhet az oltás, kell-e félni tőle, sőt még abba is megpróbálok belemenni, hogy miért hatékonytalan az oltás körüli kommunikáció és miért nem triviális ezen változtatni.

Minden új, ígéretes technológia sajátos "hype" cikluson megy keresztül: először eltúlzott várakozások minimum világmegváltást remélnek tőle, majd amikor ez nem válik be keserű kiábrándulás jön és csak ezt követi a névértéken való kezelés. A génterápia a jelek szerint elért a harmadik ponthoz, bár a második szakasz talán sokkal keményebb lett, mint arra a technológia támogatói egykor számítottak.

A kezdetekben az eljárást leginkább halálos betegek utolsó mentsváraként alkalmazták: súlyos immunrendszeri zavarokban szenvedő gyerekekbe juttatták be a bennük hiányzó gén eredeti formáját, vírus alapú vektorok segítségével és reménykedtek, hogy helyreáll az immunműködésük. Tíz esetből nyolcban ez is történt, de a maradék két kis beteg a gyógyulásból hirtelen leukémiába esett, és mint kiderült szinte azonos okból: valahogy a retrovíruson bevitt immun gén egy vérképzésben fontos gén közelébe került, megzavart annak átíródását és ez vezetett az új megbetegedéshez.

Mint azt két hete már beígértem, most az Ostrander laboratórium egyik legutóbbi eredményéről lesz szó, amiben a különböző kutya szőrtípusok genetikai eredetének erednek nyomába.

Kettős megközelítést használtak: egyrészt azt figyelték, hogy léteznek-e olyan genetikai markerek, amelyek hosszú szőrű/ drótszőrű/ pofaszakállás fajták egyedeiben szinte kivétel nélkül jelen vannak, míg más fajtákban nagyon ritkák. Másrészt kiemelten foglalkoztak egy olyan fajtával, ahol mindezen szőrzet jegyek egyaránt megfigyelhetők: a tacskókról van szó.

Az eredmények egyik érdekessége, hogy a legváltozatosabb fajok esetében ugyanazokat a mutációkat tudták az említett szőrzetjegyekért felelőssé tenni, a másik pedig az, hogy több, megvizsgált farkaspopulációból ezek a mutáns allélvariánsok egyaránt hiányoztak, vagyis a mutációk az ebszelídítés során alakultak ki, és nem pusztán már eredendően, egy ősi populációban meglevő genetikai sokszínűségről van szó, amelyből az emberi ízlés választott ki aztán valami neki tetszőt.

A placebo hatás egyik legérdekesebb formája a fájdalomérzet csökkenése, olyan helyzetekben, amikor egyszerűen elhitetjük magunkkal, hogy ami történt nem is fáj, vagy ha fájt is, valamely (általában fiziológiásan irreleváns) cselekedetünk hatására a fájdalom minimalizálódott. 

Klasszikus példája ennek a szülői gyógypuszi, vagy amikor egyszerű, glicerines kenőccsel kezelnek fájó testrészeket, azt "fájdalomcsillapítóként" beharangozva.

Az igazi kérdés persze az, hogy miként is működik a placebo hatás? Miért nem érezzük a fájdalmat? Megszületik a fájdalomérzet, de a felsőbb agyi központokban valamiképpen felülíródik, vagy esetleg már az agyba el sem jut a fájdalomérzet?

Ezt tesztelendő, hamburgi kutatók egy csoportja mágneses rezonancia (fMRI) segítségével vizsgálta a placebo hatását testalanyok gerincoszlopában.

A paradigma egyszerű volt: azonos összetételű "fájdalomcsillapító" és "kontroll" krémet használva előbb kondicionálták a vizsgálati alanyokat: aki a "kontroll" kenőcsöt kapta az egy kifejezetten fájdalmas ingert kapott, míg a "fájdalomcsillapítós" csoport egy sokkal enyhébbet. (Ez fontos volt, hogy mindenki valóban elhiggye, a "fájdalomcsillapító" használ.) Ezt követően jött az igazi vizsgálat: a "különböző" kenőcsöket applikálva, egy köztes erősségű ingert használtak. Természetesen (ez ma már nem meglepő és nem is kérdés), a placebo jól működött, és akik azt hitték, hogy egy komoly analgézikus készítménnyel kenték be őket, szinte semmi fájdalmat nem éreztek, ellentétben a "kontroll" csoportos társaikkal. Ami figyelemreméltóvá tette a vizsgálatot az az, hogy a tipikus, fájdalom-specifikus gerincvelői aktivitás is eltűnt a placebo csoportban.

Vagyis ezekben az emberekben a fájdalomérzet soha nem is jutott el az agyig. Hogy pontosan miért nem, arról csak találgatni tudunk, de egy nagyon is jó okunk van feltételezni, hogy az ún. leszálló fájdalomgátló pályáknak kulcs szerepe van a folyamatban. Ezek az opiát típusú neurotranszmitterekkel "dolgozó" pályák klasszikusan arra szolgálnak, hogy különleges stressz helyzetekben (pl. ha harcolni kell, vagy menekülni) tompítsák a fájdalomérzetet. Úgy tűnik azonban, hogy az emberekben az (ön)szuggeszció képes a placebo hatás szolgálatába is állítani őket.