Ha valaki szeret elgondolkozni a kutyavilág sokféleségén, akkor érdemes a fejébe vésnie Elaine Ostrander nevét, mivel a hölgy (és laboratóriuma) jelenleg igencsak bő forrása a legkülönbözőbb jellegek genetikai térképezésének. Az ő nevéhez fűződik, a kis eb-termet és az IGF1 gén adott allélja közti összefüggés megállapítása, a végtaghossz-különbözőségek fejlődési okának beazonosítása (jelen poszt témája), illetve a különböző szőrzettípusok genetikájának tisztázása (erről, remélem, hamarosan).

A rövid végtaggal rendelkező kutyák (pl. tacskók, bassett houndok) esetében, az már régóta világos volt, hogy egy örökletes fejlődési rendellenességről van szó: valamilyen oknál fogva azok a sejtek, amelyek a csont növekedését kellene szolgálják, idő előtt befejezik az osztódást és maguk is "elcsontosodnak". (A deformált és rövid végtagok jelenlétének klinikai neve chondrodysplasia.) A miértre azonban eddig nem tudtuk a választ.

Ostranderék egy hatalmas adathalmazt gyűjtöttek össze, több száz kutya genomját (és a benne levő genetikai polimorfizmusokat) képesek megvizsgálni rövid idő alatt, aminek oroszlánrésze van abban, hogy viszonylag gyorsan tudnak érdekes tulajdonságoknak a genetikai okaira rákeresni.

Számos rövid ill. hosszú lábú eb fajta összehasonlításából aztán kitűnt, hogy a jelleg nagyon is kapcsolódik a 18. kromoszóma egy adott részén felfedezhető polimorfizmusokhoz, ami kevésbé szakzsargonban azt jelenti, hogy valahol ezek mellett van az a mutáció, amihez a jelleg köthető.       

Érdekes módon, a standard kutyagenomban nem nagyon lehet fellelni egyetlen izgalmas gént sem a közelben, aminek egészen prózai oka van: nem egy "tradicionálisan" itt levő génben van a mutáció.

A chondrodypláziás kutyák esetében egy hívatlan vendég jelent itt meg: egy fgf4 retrogén. Mit is jelent ez: az fgf4 normál esetben egy négy exonból és három intronból álló gén (érdekes módon szintén a 18. kromoszómán van, de valahol nagyon máshol, mint a vizsgált régió). Az intronok aztán a transzkripció során/után kivágódnak, és így jön létre a bő 600 bázispár hosszúságú mRNS, ami aztán a fehérje szintézissorán lefordítódik. A vizsgált retrogén azonban egyáltalán nem rendelkezik intronokkal: szekvenciája szinte hajszálra megegyezik az érett mRNS-ével, aminek az a prózai oka van, hogy abból keletkezett. Egy véletlennek köszönhetően, egy ivarsejtben, feltehetően a retrotranszpozon aktivitásának köszönhetően jelenlevő reverz transzkriptáz a transzpozon saját genetikai állománya mellett egy fgf4 mRNS molekulát is "visszafordított" DNS-re, visszacsempészve a genomba. Az így keletkező új "retrogén" történetesen olyan szabályozó szekvenciák közelébe került, amelyek a fejlődés egy adott (csontfejlődés szempontjából kritikus) szakaszában aktiválják a gént a csontnövekedésért felelős sejtekben, amely nem kívánt aktivitásnak aztán egyenes következménye a chondrodyspláziás fenotípus.

A megfigyelés nem teljesen meglepő, mert egerekben és emberekben egyaránt az FGF jelátviteli úthoz lehet gyakran kötni a hasonló jellegű betegségeket. Ami azonban nem triviális, hogy a sok, egyébként igencsak különböző, rövid lábú fajtában ugyanaz a ritka mutáció felelős a jelleg megjelenéséért. Ez ugyanis azt jelenti, hogy még a kutyaszelídítés hajnalán jelent meg ez a mutáció a kutyaállományban és azóta is fennmaradt az emberi ízlésnek és gondoskodásnak köszönhetően.   

Parker HG, VonHoldt BM, Quignon P, Margulies EH, Shao S, Mosher DS, et al. (2009) An expressed fgf4 retrogene is associated with breed-defining chondrodysplasia in domestic dogs. Science 325: 995-998.

Rövidre fogva, a kémiai Nobelt idén a mellékelt ábrán látható gyönyörű és bonyolult struktúra feltárásáért ítélték oda (és ezzel immár sokadik éve, hogy ez a díj biokémiai jellegű felfedezésért lel gazdát).

A három díjazott, Venkatraman Ramakrishnan, Thomas Steitz és Ada Yonath egyaránt sokat tett, hogy előbb a bakteriális, majd az eukarióta riboszómák struktúráját megismerjük, és ha van olyan felfedezés, amelyet rengeteg gyakorlati haszon követett, ez biztosan az.

A riboszomális 3D struktúra lehetővé tette, hogy rekonstruáljuk, miképpen is zajlik a fehérje szintézis, és közvetetten új távaltokat nyitott az antibiotikum kutatásban: hiszen a struktúra ismeretében célzottan lehet olyan molekulákat keresni, amelyek a prokarióta transzlációnak keresztbe tesznek, miközben az eukarióta megfelelőjét nem zavarják.

(A felhasznált ábra az Explore Origins oldalról származik.)

(Itt, ha a fenti nem látszik.)

(primavis kollega vendégposztja következik)

Az ÉK- Kinában található Liaoning tartomány tollas dinoszauru-szokról már világszerte ismert mezozoikumi lelőhelyei újabb „csodalényt” szolgáltattak. Ráadásul ez jóval idősebb is az eddigi leleteknél, hiszen korát 155-159 millió évre becsülik.

A humán paleontológiában nem ritka, hogy egy régi lelet nagy port kavar fel, de ezúttal nemcsak a fosszília kora az, ami miatt a felfedezés "réginek" minősíthető, hanem konkrétan előásásának pillanata is. Tim White és csapata 17 éve bukkant az Ardipithecus ramidus maradványaira, és néhány egész rövid publikációtól eltekintve, azóta is kvázi rejtegetik a világ szeme elől, hogy megfelelően tanulmányozhassák (jó munkához idő kell, ugye). CT rekonstrukció, izotópos vizsgálat, anyám tyúkja - mindent csináltak vele kb., amit elképzelni lehet. Most azonban lehull a fátyol "Ardiról": a mai Science nem kevesebb mint 11 cikkben foglalkozik a hominid őssel és egykori életterével, és külön weboldalt szentel a témának.

Ardi 4.4 millió éve élt, ami azt jelenti, hogy a lelet kb. 1 millió évvel idősebb, mint Lucy és a "korkülönbség" a jellegek szintjén is fellelhető. Lucy lábainak felépítése annyiban nagyon "emberi" volt, hogy nagy lábujjukat már nem tudták szembefordítani a talpukkal, ellentétben a ma élő csimpánz fajokkal. Ardi esetében azonban ez még nem figyelhető meg.

Amit ma a különböző modellorganizmusok fejlődésbiológiájának genetikájáról tudunk, azt elsősorban az elmúlt bő 25 év genetikai screenjeinek köszönhetjük. Ha pedig ezekről beszélünk, akkor nem lehet nem megemlíteni Christiane Nüsslein-Volhard úttörő munkásságát, aki előbb Eric Wieschaus-al karöltve lenyomta a ma már tankönyvek lapjait tarkító, legendás ecetmuslica fejlődés-screent (amiért később, teljesen megérdemelten, megosztott Nobel-díjat kaptak), azóta pedig szinte folyamatosan, újabb és újabb zebrahal screenek felett bábáskodik. Legutóbbi nekifutásban, egy egyébként egyre telítődőbb mezőnyben, sikerült ismét eredetit alkotnia: kivételesen nem olyan mutációknak eredt a nyomába, amelyek a korai embrionális fejlődési rendellenességeket okoznak, hanem olyan mutációkat keres, amelyek a felnőtt jellegek változását okozzák. Halakról lévén szó, ez elsősorban pikkelyekkel és mintázatokkal kapcsolatos dolgokat jelent, ami unalmasan, az embertől végtelenül elvonatkoztatottnak hangzik talán, de persze nem az: a legtöbb pikkely-fejlődésben érintett génnek fontos szerepe van az emberi kültakaró származékok (pl. haj, fogak, izzadság mirigyek) kialakulásában is.

Pszeudogénekről, vagyis olyan szekvenciákról, amelyek egykor aktív géneket kódoltak, de mára elvesztették funkciójukat, már többször ejtettünk szót a blogban, természetesen nem véletlenül. Mint azt már korábban is hangsúlyoztam, kevés jobb bizonyítéka létezik az evolúciónak: ezek a gének olyan szervek kialakításában vettek részt, amelyek ugyan jelen voltak adott állat őseiben, de ma már hiányoznak, így a gének is fölöslegessé váltak, s ennek megfelelően általában degenerálódtak.

Jó példa erre a fogzománc kialakításában résztvevő egyik fehérjét kódoló gén, az ENAM, ami - és ezt már lehetett tudni korábban is - a foggal nem rendelkező sziláscetek esetében pszeudogénesedett. Egy új tanulmány ugyanezt a gént piszkálja meg a többi olyan méhlepényes emlős fajban, ahol evolúciósan vagy a fogzománc, vagy maguk a fogak elvesződtek. Pl. a táplálkozásukban a nyelvükre "támaszkodó" hangyászokban (lásd fenti koponya).

Az eredményeket az alábbi ábra összesíti: azokban a fajokban ahol nincs fog, vagy van, de zománca nincs (a faj név előtti kis ikonokat kell bogarászni) az ENAM génben minden esetben vagy egy korai STOP-kodon lelhető fel egyszerű pontmutációk miatt (bálna fajok), vagy ún. frame-shift mutációk (gyakorlatilag hárommal nem osztható számú bázispár törlődése, vagy beszúródása) miatt a gén leolvasási kerete elromlott, értelmetlenné vált és számos STOP kodont tartalmaz - ezt függőleges fekete vonalak jelölik (a fajnév után, kis csillag előtt levő számok az így létrejövő STOP kodonoknak a számát mutatják, az utána következő szám pedig a homológ szekvencia teljes hosszát).   

A tudomány szépsége persze az, hogy nemcsak megmagyaráz megfigyeléseket, hanem segítségével tesztelhető predikciókat is készíthetünk. Jelen esetben felhasználhatjuk a pszeudogének azon tulajdonságát, hogy már nem védi őket a szelekció (nincs miért védenie, mert terméküknek soha nem lesz semmilyen szerepe az állat életében), így a mutációk szabadon terjedhetnek el rajtuk. Mivel a "mutálódás" üteme kvázi állandó, a mutációk száma és természete alapján megjósolhatjuk, hogy kb. mikor élhetett az adott csoport fogzománccal rendelkező őse. S mivel a zománc a legellenállóbb anyagok egyike, jó eséllyel kell találni a megfelelő rétegekben olyan fosszíliákat, amelyek megfelelnek ennek a predikciónak. A Tiktaalik esetében már bejött a hasonló logika, így most a paleontológusokon a sor, hogy megleljék a szóbanforgó átmeneteket.  

Hamarosan lesz normális poszt is, addig is két kis hírrel örvendeztetném a kitartó olvasókat:

1.  A Wired remek cikkben ír a placebo hatásról, kiemelve azt a különösen érdekes és igazából még magyarázatra váró dolgot, hogy a hatás erősödni látszik az utóbbi időben.
2.  A bíbíszí híre, hogy Jersey partjai mentén felfedeztek egy élősködő isopoda fajt, amely a halak nyelvét falja fel, majd a felszabaduló helyre befészkeli magát.

 

Az enyhe blogszünet, részint munkának, részint konferenciázásnak tudható be, és egyelőre nem tudok a jövő hétre se biztatót mondani, elnézést. Addig esetleg rövidebb posztok lesznek, inkább amolyan ajánló formában. Mára ezekből kettő jutott:

• Az aktuális Nature-ben arról esik szó, hogy a zöldszervezetek militáns GMO-ellenességének a tudomány nemcsak azért lesz áldozata, mert gyakran ellehetetlenül, hanem azért is, mert olyan ellenreakciót vált ki számos, egyébként tehetséges kutatóban, amelynek eredményeként képtelenek bármilyen GMO ellenes kritikát elviselni.
• Úgy néz ki, hogy Lynn Margulis egy kicsit becsavarodott: persze az endoszimbiózis elmélet anyjától soha nem álltak távol a meredek gondolatok, de legutóbb azonban egy tudományosan is nagyon megkérdőjelezhetőt lépett: mint az Amerikai Tudományos Akadémia tagjának, minden évben lehetősége van néhány cikket gyakorlatilag komolyabb peer-review nélkül leközöltetnie az Akadémia lapjában, az elég rangosnak számító PNAS-ben. Most egy öreg liverpooli zoológus munkáját választotta, amelyben a bácsi nem kevesebbet állít, mint hogy a lepkék életciklusának hernyó fázisa úgy jött létre, hogy a lepke-ős tévedésből egy őslégcsöves peripatidával párzott. Mivel utóbbi egy kicsit hasonlít a hernyóra, zoológusunk szerint ez a hernyó-stádium létrejöttének titka. Jerry Coyne részletesen is leírja, hogy miért szörnyen valószínűtlen ez.
  

Jerry Coyne blogja révén futottam bele John Hawks régebbi posztjába, amelyben a sokat vitatott "vízimajom-elméletet" ekézi. Mivel Csányi professzor munkássága révén ezt kb. mindenki ismeri ma Magyarországon, akit csak marginálisan is érdekel a téma (a vaskos Wiki oldal ennek szerény testamentuma), a részletekbe nem mennék bele, csak Hawks posztjának két lényeges bekezdését fordítanám ide:

"Más szavakkal a vízimajom-elmélet nemcsak megmagyarázza ezeket a jegyeket, de mindegyikre kétszeres magyarázatot kínál. Minden egyes, az elmélet által lefedett jegy valamilyen okból fennmaradt, azután is, hogy az emberősök elhagyták a vízi környezetet. És minden ok, amivel ezt megmagyarázzuk, önmagában is elégséges lenne arra, hogy a jegy önálló, vízi környezettől független evolúcióját alátámasszuk. A vízimajom-elmélet így végső soron nem mond semmit az emberi evolúcióról. Ezért vetik el az antropológusok, még ha nem is gondolják mindig végig teljesen a logikáját."

A címben levő kérdésre a válasz pedig egy friss updateben van:

"Jogosan tekintik tehát sokan a "vízimajom-elméletet" áltudománynak? Minden természeti okokra hivatkozó állítás potenciálisan tudományos. Ami a valóban tudományost és az áltudományost megkülönbözteti, az szociális. Az áltudományt a tekintélyre való hivatkozás támasztja alá, a releváns tesztek elutasítása vagy ignorálása mellett. Támogatói tudományosnak tetsző érveket hangoztatnak, de nem fogadják el a tudomány alapvető szabályait a cáfolhatóságról és megismételhetőségről. Az áltudományt olyan karizmatikus személyek nyomatják, akik nem válaszolnak direkt kérdésekre. Amikor hatalomban levő emberek teszik ezt, mint egykor Liszenkó, az tönkreteszi a valódi tudományos megismerést. Amikor kisebbségben vannak, akkor üldöztetésre hivatkoznak.
Azt hiszem 2009-ben illik a vízimajom-elméletre ez a leírás."

Ha esetleg valaki beszél a közeljövőben Csányival kérdezze meg a véleményét erről. :-)

A "9173 bázispár a halál" felütéssel indított poszt talán kellően semmitmondó és felületes, hogy sokan rákattintsanak, ugyanakkor mégsem teljesen pontatlan: figyelembe véve, hogy az AIDS mekkora pusztítást végez a HIV fertőzöttek körében, nem túlzás azt mondani, hogy ma a világ nagyobb részén a fertőzés elég gyors és bizonyos utat jelent a halálba.

A napokban/hetekben a HIV kutatás két igen fontos felfedezést könyvelhetett el: egyrészt megfejtették a vírus RNS genomjának másodlagos szerkezetét, másrészt bebizonyosodott, hogy a régi dogma, miszerint a rokon SIV vírussal fertőzött csimpánzok nem betegek, valójában nem több mint városi legenda.

A HIV egy tipikus retrovírus, azaz genomja RNS alapú (a vírus részecskében a genomi RNS lánc két példányban van jelen), és csak a fertőzés után, immár a sejten belül, íródik át DNS-é (a vírus által biztosított reverz transzkriptáz - RT - enzim segítségével), ill. integrálódik a sejt saját genomjába (szintén egy virális enzim, az integráz - IN - aktív közreműködésével).

(SexComb ma Szabó Viktor matematikus-hallgató előadását vonja kínpadra, amely az "Intelligens tervezés matematikai felderítése" címet viseli (képek, hanganyag).)

A specifikus összetettség mint olyan alapvetően fordítási hiba. Az angol "specified" kifejezés magyar jelentése részletes, részletgazdag, szerencsésebbnek tartanám magyarul a részletes összetettség kifejezést. (Ugyanúgy ahogy az "értelmes tervezést" az "intelligens tervezés" helyett.) A kifejezést és az elvet eredetileg Leslie Orgel arra találta ki, hogy mi alapján lehetne megkülönböztetni az élőlényeket az élettelen anyagoktól. Az intelligens tervezés (ID) elméletébe William Dembski vezette be ezt a fogalmat, ő a specifikus (részletes) összetettséget valami olyasminek tartja, ami alapján megkülönböztethetőek a tervezett dolgok a nem tervezettektől. Dembski érvelése alapján 10¹⁵⁰ esemény történhetett a világegyetem keletkezése óta, ha egy esemény bekövetkezésének valószínűsége ez alatt marad, akkor nem lehet véletlen. Maga az elv tetszetős és megvan az az óriási előnye, hogy innentől van min vitatkozni, mivel ez egyike az ID vizsgálható állításainak. Dembski és követői előszeretettel alkalmazzák ezt az elvet, hiszen roppant egyszerű. Mint ahogy a hazai ÉRTEM hívők munkásságából is megtudhatjuk, egy esemény bekövetkezésének a valószínűsége ez alatt a határ alatt marad, az még nem elég, ahhoz, hogy a specifikusan (részletes) összetettségét igazoljuk "mintákat keresünk X-ben (pl. értelmes betűsorozatok, szavak, ismétlődések)".