Az ecetmuslica azért válhatott a fejlődésgenetikusok (egyik) kedvenc állatává, mert kis helyen elférő, viszonylag könnyen tenyészthető és gyorsan fejlődő faj. Mindenezen előnyei mellett azonban van még egy, amit anno nem is vettek figyelembe, de ma, amint egyre többen kezdenek a fejlődésbiológia evolúciós vonzataival foglalkozni, egyre evidensebbé válik: hogy több ezer egymástól csak kis mértékben különböző muslica (Drosophila) faj ismert világszerte. Ez pedig lehetővé teszi, hogy a jól bejáratott ecetmuslicát "állatorvosi lóként" használva azt tanulmányozzuk, hogy miként jönnek létre apró változások az állatvilágban egyes gének szabályozórégióinak megváltozásával. Egy hasonló példát már említettem a Drosophilák pigmentációja kapcsán, de most egy előkerült egy újabb (és nincs sok kétségem, hogy lesz majd még bőven).

Testszínezet helyett, most testékekről lesz szó, pontosabban a muslicák torán elhelyezkedő érzékelő sörték számáról. Ma ezekből a legtöbb fajban (így az ecetmuslicában és egy távoli rokonában a D. virilis-ben is) két pár található, de akad néhány különc is (pl. D. quadrilineata), amelyeknél plusz két pár is akad, egy kicsit előrébb, mint a "szokásos" kettő.

A klasszikus mutagenezis vizsgálatok már tisztázták, hogy a sörték fejlődéséért a scute gén a felelős, sőt az is pontosan ismert, hogy a gén szabályozórégiójának melyik része (enhancere) irányítja ezt a folyamatot. (Ez az amiért minden más modell szervezeten dolgozó emberke - pl. jómagam - irigy a Drosis kollegákra, mert aprólékos genetikai információk és mutánsok tömkelege áll rendelkezésükre.) Ez az ún. "dorsocentral enhancer" (DCE), amelynek hiánya a sörték eltünéséhez vezet. Most a szóbanforgó cikk szerzői egyszerűen azt nézték meg, hogy a D. quadrilineata azonos enhancere felelős-e a sörteszám különbségéért. Tömören igen: ha egy ecetmuslicában a.k.a D. melanogaster-ben a scute gén egy minimálverzióját (fehérje kódoló részét) expresszálták a melanogaster (Dm-DCE-sc), virilis (Dv-DCE-sc), vagy quadrilineata (Dq-DCE-sc) promoter vezérlésével, akkor előbbi esetekben maradt a két pár sörte, utóbbi esetben azonban négy jelent meg.

Mi lehet az oka ennek a különbségnek? A legkézenfekvőbb válasz, az, hogy a D. quadrilineata-ban levő DCE képes a scute gént olyan régiókban is aktiválni, ahol a másik lét DCE képetelen lenne erre. Ennek a teszteléséhez egy olyan D. melanogaster mutánst használtak, amelyből hiányzik a DCE (ac^mtg/Y). Az említett minimálgéneket bejuttatva jól láthatóvá vált, hogy valóban ez a helyzet és a Dq-DCE-sc sokkal elnyúltabb területen indukálja a scute expresszióját, mint a másik két DCE.   

Ismét oda érünk vissza hát, hogy egy gén szabályozórégiójának apró változása révén létrejöhetett egy karakterisztikus új fenotípus.

A tengeri sünök kétségtelen, hogy messze nem a legfontosabb és legnépszerűbb állatok (tengerparton ejtőzők szimpátiaindexén valahol egy homokba fúródott üvegcserép és egy különösen éles kődarab között helyezkednek el), de megvan a maguk helye mind a tengerek ökoszisztémáiban, mind a laboratóriumok asztalain. Előbbiekben algával táplákozó primer konzumensek, amelyeket a tápláléklánc felsőbb szintjeinek képviselői fogyasztanak (szicíliai ismerőseim esküsznek a tengeri sün pastára), utóbbiakon pedig fontos fejlődésbiológiai modell-szervezetek.

Bár első pillantásra úgy tűnhet, hogy több közünk van egy ecetmuslicához, mint egy agresszív tüskékkel ékesített gömbhöz (előbbieknek legalább van feje, lába, eleje, hátulja, jobb és baloldala), de a látszat néha csal. Mind a genetikai anyagunk, mind korai embrionális fejlődésünk egyértelműen arról árulkodik, hogy közelebbi rokonaink tüskésbőrűek (Echinodermata), mint a rovarok, férgek vagy éppen a puhatestűek. Ugyanis mind mi gerincesek, mind közel(ebb)i rokonaink az fél-, elő- és fejgerinchúrosok egy nagy fejlődéstani csoportba tartozunk a tengeri sünökkel és csillagokkal: az Újszájúak (Deuterostomia) közé. (A csoport onnan kapta a nevét, hogy az embrionális fejlődés kezdeti szakaszában kialakuló ősbélüreg (archenteron) eredeti nyílása végbélnyílássá alakul, és a test másik oldalán alakul ki a szájnyílás.) Ez persze azt is jelenti egyben, hogy a külső körkörös szimmetria ellenére, a különleges anatómiájú kis tengeri sünök alapvetően kétoldali szimmetriájúak. Ez utóbbi még evidens a lárvákban és csak később vesztik el.

Különösen alattomos pontja a HIV részecskék működésének, hogy éppen azokat a sejteket támadják meg, amelyek arra lennének hivatottak, hogy a fertőzött sejtektől megszabadítsák a szervezetünket.

A CD4+ fehérvérsejtekben szaporodó vírus hosszú távon aztán az említett sejtek pusztulását okozza, ami kiszolgáltatottá teszi a szervezetet más (normális körülmények között nem veszélyes) fertőzéseknek.

Különleges hatásmechanizmusa és felszíni fehérjéinek változékonysága miatt mindeddig nem sikerült komolyan fogást találni a víruson (a legtöbb AIDS gyógyszer csak a tüneteket tudja enyhíteni, egyik sem képes a valódi gyógyításra), pedig minden évben felröppen a hír, hogy talán most.

Az aktuális reménysugár egy egészen eredeti ötletből származik: a betegekből (fertőzött) CD4+ sejteket izoláltak, majd ezekbe bejuttattak egy olyan módosított vírust, amely a HIV fehréje borítékát kódoló gént tartalmazta ... csak éppen megfordítva (ún. anti-sense gén). Az erről átíródó RNS ezért komplementere lesz a valódi vírus RNS-ének, amellyel éppen ezért szépen össze tudnak fonódni egy kettős szálú RNS-t alkotva. Utóbbit azonban a sejtek RNS-interferencia gépezete képes lebontani, így aztán a vírus sem tud terjedni.

Az így módosított sejteket a kutatók aztán visszajuttatták a vizsgálati alanyokba (ezek egyébként olyan betegek voltak, akiken más kezelés nem segített), ahol szabadon osztódhattak, és figyelték mi történik. Elsősorban arra voltak kíváncsiak, hogy lesznek-e a kezelésnek (negatív) mellékhatásai (az eljárás tesztelése még kezdeti fázisban van, ilyenkor ezt kell vizsgálják). Nos ilyenek nem jelentkeztek eddig, ellenben nagyon pozitív változás, hogy a betegekben megtorpant a vírus terjedése, sőt egyikükben a vírusszám gyorsan csökkeni kezdett. Ez utóbbi igazából kicsit váratlan is volt, nincs biztos válasz, hogy miért. Elképzelhető, hogy olyan vírus részecskék keletkeztek, amelyek a módosított vírus genetikai anyagát a normál HIV felszíni fehérjéivel keverték és így képesek voltak az anti-sense boríték-gént más fehérvérsejtekbe is eljuttatni, mintegy immunizálva a szervezetet.

Szóval ígéretesnek tűnik a dolog, az egyetlen ami miatt mégsem veszélytelen az eljárás, hogy nem tudható, mi történik amikor a mutáns vírust bejuttatják a sejtbe és az integrálódik a genetikai anyagba. Ha rossz helyre kerül (aminek van egy egészen kicsi, de azért nem figyelmen kívül hagyható esélye), akár leukémiát is okozhat.

A kép a Wikipédiáról származik.

A külvilágból beérkező információink 70%-át a szemünkön keresztül szerezzük, nem véletlenül tartjuk sokra látórendszerünket. De sajnos, ami elromolhat, az el is romlik, így számos olyan betegség ismert (az esetleges baleseti sérüléseket nem is említve), amely pont ezt a finom érzékszervünket teszi gallyra.

Ezen betegségek egyik nagy csoportja, a fény érzékelésért elsődlegesen felelős ún. fotoreceptor sejteket (emlékezzünk csak: csapok és pálcikák) érinti, és a tudomány jelen állása szerint ez (sajnos) lassan, de biztosan a beteg megvakulásához vezet. A tudomány állása azonban változni látszik, ui. úgy tűnik, hogy sejtbeültetéssel sikeresen lehet kezelni a betegség egérmodelljeit.

Az ezt bemutató Nature cikk, azért is tanulságos, mert nagyon jól nyomon követhető a kutatás logikája is. Először olyan újszülött (P1) kisegerek retinájából vettek kis sejteket (az egerek retinájában a pálcikasejtek fejlődésének utolsó szakasza ekkor zajlik), amelyek egy zöld fluoreszcens fehérjét expresszálnak sejtjeikben (így követni lehet, hogy mely sejtek származnak a donorból) és ezeket a transzgént nem hordozó P1 társaik szemébe ültették. A sejtek szépen integrálódtak az új gazda retinájába, a várakozásnak megfelelően főleg pálcika sejteket hozva létre, de néha akadt egy-két csapsejt is (csak emlékeztetőül: utóbbiaknak a nappali színlátásban van fontos szerepe, míg előbbieknek a szürkületi és esti félhomályban való tájékozódásban).

Mivel a P1-es stádiumban az egerek szemében sokfajta sejttípus előfordul őssejtektől kezdve, kifejlett fotoreceptorokig, azt próbálták meghatározni a következő lépésben, hogy pontosan melyik sejtek integrálódnak sikeresen. A várakozás, talán mondanom sem kell, az volt hogy multipotens őssejtek lesznek a hunyók, de meglepetésre éppen hogy a már elkötelezett, de még nem teljesen kifejlődött fotoreceptorok bizonyultak a legjobb átültetési alanyoknak.

Következő lépésben, a kisegerek retina sejtjeit előbb egészséges- , majd retina degenerációban szenvedő felnőtt egerekbe ültették. Mindkét esetben a sejtek szépen integrálódtak a retinába, megfelelő szinaptikus kapcsolatokat hoztak létre a szomszédos sejtekkel, és minden jel szerint jól végezték a feladatukat. Míg beteg egerek kontroll, azaz kezeletlen szemében kis fényerősségen egyáltalán nem lehet megfigyelni a pupilla összehúzódását, addig az átültetéssel kezelt szemekben (főleg ha nagyszámú sejt integrálódott) a pupilla-reflex sikeresen kiváltható volt így is. (Azaz a sejtekrendeltetésszerűen továbbították a beérkező információt.)

Az eljárás orvosi vonatkozásait talán fölösleges is ecsetelnem, de erre még valószínűleg várni kell egy kicsit. Előbb ugyanis azt kell megfejteni, miképpen lehet sejttenyészetekben előállítani a transzplantációra alkalmas stádiumú fotoreceptorokat. Mert a kisegerekből való sejtizolálás humán megfelelőjét nem nevezém járható útnak.

A hal-négylábú átmenetet dokumentáló fosszíliák szempontjából egész biztosan emlékezetes év lesz a 2006-os. Áprilisban került rivaldafénybe az utóbbi idők egyik legfontosabb ilyen lelete, a Tiktaalik, most pedig a Nature -ben egy ausztrál "átmeneti fosszíliáról" jelent meg egy rövidke cikk.

A Gogonasus andrewsae maradványai 2005-ben kerültek elő egy ny-ausztráliai lelőhely devon kori rétegéből. Az egyik érdekes tulajdonsága ennek a ~380 millió éves tetrapodomorph halnak, hogy a fecskendőnyílása (spirákulum) - amely itt még a vízáramoltatásra szolgál, de később a négylábúakban a közép-füllé alakul - igencsak méretes, amely annyiban mindenképpen váratlan, hogy az egyéb jellegek alapján közeli rokon Eusthenopteron-ban ugyanez a nyílás még igencsak szűk. Emiatt, illetve az alatta levő kamra különleges alakja miatt, feltételezhető, hogy a Gogonasus egy kihalt ág képviselője, amely közeli rokona, de semmiképpen sem közvetlen őse a négylábú gerinceseknek.

Ami miatt ez a rokonság egyértelmű, az az uszonyokban rejlik. Ezek elegáns átmenetet képenek az Eusthenopteron és a Tiktaalik mellső végtagjai között, bár még nem annyira robusztusak, mint utóbbiak és "csuklóból" sem lehetett őket mozgatni.

Végül az sem lebecsülendő, hogy a csontok Ausztráliából kerültek elő (az eddigi tetrapodomorph hal maradványok főleg Kanadában, Grönlandon és Skandináviában bukkantak fel), ami azt bizonyítja, hogy a négylábúak ősei sokkal szélesebb körben voltak elterjedtek, mint azt eddig gondolták (nemcsak az ősi euramerikai kontinensen, hanem Gondwanán is).

"Evolúció, Fejlődés, Revolúció" - ez a (szívemet melengető) mottója A magyar tudomány ünnepének idén. A rendezvény fontosságához kétség nem férhet: egy magára valamit is adó kutatói közösségnek fontos feladata, hogy megismertesse a közvéleménnyel az eredményeit, közel vigye az emberekhez a tudományt. Azt a tudományt, amit hagyományosan egy jól bevált módszer szerint művelünk: kísérletezünk, az eredmények alapján tudományos hipotéziseket építünk fel (amelyek megmagyarázzák addigi megfigyeléseinket), majd újabb kísérletekkel teszteljük azokat. És ha az új kísérletek eredményei nem igazolják dédelgetett hipotézisünket, szépen elfelejtjük azt, mert megbukott.

Mindig is voltak persze olyanok, akiknek nem feküdt ez a fajta kutatósdi, akik úgy érezték, hogy az abszolút igazság birtokában vannak és nincs szükségük arra, hogy piszlicsáré kísérletekkel fárasszák magukat. Az ilyen "áltudós" embereket a tudományos közösség előbb megpróbálta jobb útra téríteni, s ha ez nem ment, kiközösítette, mert csak így lehetett a tudomány hatékony működését fenntartani.

Azonban a jelek szerint a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) már nem fárasztja ilyesmivel magát és bátran adja a nevét és tekintélyét áltudományos eszmefuttatásokhoz.

Tény, hogy a témában nem vagyok elfogulatlan, de szerintem ott, ahol az ÉRTEM tagjai szakérthetnek, hitről, vallásról, filozófiáról lehet szó, de életeredet-kutatásokról tudományos értelmben aligha. T. szervezők, jövőre szerintem asztrológusokat, tenyérjósokat, alkimistákat és tartott-kártya vetőket is illene meghívni, nehogy kirekesztettnek érezzék magukat. Persze, egy kicsit zsenánt lesz, amikor a világ 66 másik tudományos akadémiájának meg kell majd mondani, "bocs fiúk, tévedtünk júniusban, amikor az evolúció és a racionális gondolkodás mellett törtünk kardot", de oda se neki. Ha túl nagy lesz a zaj, legfeljebb el kell hagyni a "T" betűt a szervezet rövidítéséből...

Hogy az MTA éppen reform lázban ég, lassan csak azok nem tudják, akik hermetikusan elzárva élnek a külvilágtól. Vannak akik elégedettek azzal, ami eddig történt, vannak akik kevésbé. Már csak az a kérdés, hogy a fentiek fényében, van-e egyáltalán az egész reformnak valamilyen értelme...

update: Most hirtelen eltűnt a hivatalos programból a happening... 

Ha már úgyis morgolódok. Czeizel Endre munkásságát nyílván sokra tartják mindazok, akiket gyerekhez segített, de őszintétlen lenne, ha nem egy megosztó személyiségként próbálnánk beállítani. Biológus ismerettségi körömben finoman szólva is nehezen lehet rajongókat találni és nota bene magam sem vagyok az.

Legutóbbi előadásának lényegi mondanivalójához nem nagyon van hozzáfűzni valóm, valóban nem vagyunk teljesen kiszolgáltatva a génjeinknek és a környezeti hatások legalább annyira fontosak egyes betegségek kialakulásában, mint a genetikai anyag. De (újból) elhangzott valami a beszéd végén, amiről viszont nem rejteném véka alá a véleményemet:

„Ma már lehetséges különválasztani a fiút vagy lányt nemző spermiumokat. Magyarországon azonban törvény tiltja e korszerű módszer alkalmazását, pedig több ezerrel lehetne évente növelni a születések számát. Persze, ezzel beleszólunk a sorsba, ám ennek semmiféle orvosi veszélyét nem látom.”

Az ötlet nem teljesen új, volt erről már SMS kampány, meg minden. Technikailag valóban megvalósítható a dolog: mivel az Y kromoszóma kisebb és könnyebb mint az X kromoszóma, a különböző spermiumok súly alapján elválaszthatóak (állatok között alkalmazzák is a módszert, a mellékelt ábra delfin borja is így keletkezett). Van azonban az érveléssel néhány gond(om):

1. Egyrészt mint arról már írtam a nemek adott aránya nem véletlenül alakult ki, van annak egy biológiai oka. Márpedig ebbe belepiszkálni, nem azért nem helyes, mert "akkor Istent játszunk", hanem mert hosszútávon komoly gazdasági és népesedési következményei lesznek. India egyes tartományaiban hasonló nemi alapú válogatás történik, bár sokkal szörnyűbb körülmények között. Ezeken a helyeken hagyományosan többet ér egy fiú gyermek mint egy lány, így aztán az ultrahangos vizsgálatoknak "köszönhetően" minden hatodik lányt elvetetnek. Emiatt egyes közösségekben alig 750 lány jut minden 1000 fiúra, ami pedig egészen egyszerűen nőhiányhoz vezetett, s sok esetben már Bangladesből vásárolnak menyasszonyt maguknak a házasulandó férfiak (ami szintén egy elég kétes etikájú gyakorlat).
2. Másrészt, Czeizel doki néhány egyetemistával készült kérdőívre bazírozza, hogy egy ilyen válogatás a gyakorlatban a népesedés növekedéséhez vezetne. Tudtommal nincs valódi adatsor, ami ezt alátámasztaná. Az pedig ugye nem túl gyakori látvány, hogy dühöngő apukák ordítva jönnek ki a szülőszobából, hogy a francba miért pont megint fiúk ill. lányuk született.
3. Harmadrészt, a doktor úr történetének ismeretében, minimum élek a gyanúperrel, hogy a technológia esetleges meghonosítása esetén ő ebből remekül profitálna. Márpedig, jobb helyeken ilyenkor ezt az előadás előtt vagy után ezt elismerik. Személyszerint meg lennék lepődve, ha erre most sor került volna...

Nehéz felidézni manapság a penicillin felfedezése előtt időket, amikor egy egyszerű fertőzés igen gyakran halálos kimenetelű lehetett. Az antibiotikumok elérhetősége és elterjedtségse miatt a bakteriális fertőzések kezelése hétköznapi feladatnak tűnik. Pedig nem az.

Nem az, mert a molekuláris evolúció nem alszik és a bakteriális patogén törzsek a gyógyszerek diktálta szelekció alatt folyamatos ütemben fejlesztették ki a rezisztenciájukat a legkülönbözőbb hatású antibiotikumok ellen (utóbbiak a leggyakrabban a fehérje sizntézist vagy a sejtfal kialakulást gátolják). Nem más ez, mint egy klasszikus fegyverkezési verseny: mi megpróbálunk minden eszközel küzdeni a kis gonoszok ellen, ők meg a maguk eszközeivel keresztbetesznek nekünk. A folyamatos gyógyszerfejlesztéseknek köszönhetően eddig sikerült egy lépéssel előttük járnunk, de az elmúlt években a rezisztens törzsek megjelenése egyre gyorsult, egyre kevesebb ideig volt egy-egy hatóanyag valóban hatékony. Pár hete jelent meg az első szuper rezisztens (XDR) tuberkulózis törzs, és már Magyarországra is elért.

A tuberkulózist a Mycobacterium tuberculosis nevű baktérium okozza és elsősorban a gyenge immunrendszerű egyéneket támadja meg. Ez lehet egy HIV-fertőzött (ezért jelent a kór komoly veszélyt Dél-Afrikában), vagy leukémiás beteg, de lehet egy egyébként egészséges egyén operáció után is. Bár pánikra most valóban nincs ok, azért nem árt észbentartani, hogy a megújult betegség Dél-Afrikában 98%-os letalitással "köszönt be". S mivel az új gyógyszerek csak néhány év múlva kerülnek forgalomba, addig csak reménykedhetünk, hogy az XDR törzs nem "tanul meg" olyan trükköket, amelyektől megnő a fertőzőképessége. Mert most nála van az előny...

Hamár a zindex ilyen szépen belecsapott a lecsóba, akkor lássuk csak miről is szól pontosan az elmúlt napok egyik legfontosabb biotechnológiai jellegű híre.

A King's College és a Newcastle-i Egyetem kutatói új humán őssejtvonalakat szeretnének létrehozni, ami manapság nem igazán egyszerű folyamat, mert ilyen-vagy-olyan módon ez egy pársejtes (humán) embrió felhasználásával érhető csak el. Különösen bonyolult az etikai sövényzet, ha arról van szó, hogy különböző öregkori betegségeket próbálnának gyógyítani a beteg genetikai állományával megegyező őssejtekkel, hiszen ehhez szükség van egy petesejtre, amelynek eltávolítják a sejtmagját és helyette a beteg valamelyik felnőtt sejtjének sejtmagját ültetik be. Az így kapott hibrid petesejtet (amelynek sejtmagja a betegtől származik, de a mitokondriumaiban levő DNS a petesejt-donortól) ezután osztódásra noszogatják, majd néhány osztódás után a sejtekből embrionális őssejtvonalakat tenyésztenek ki. Ezek multipotens sejtvonalak, azaz megfelelő molekuláris koktélokkal a legkülönbözőbb sejtek létrehozására vehetők rá: idegsejttől inzulint termelő hasnyálmirigy-sejtekig.

A fenti eljárással az egyik nagy gond, hogy a petesejteket csak egy bonyolult és egyáltalán nem veszélytelen procedúra keretén belül lehet izolálni a donorokból, és ennek megfelelően elég kevés petesejt áll rendelkezésre ilyen célú kutatásokra. Ezt megkerülendő a kutatók egy alternatív megoldást ajánlottak: emberi petesejtek helyett marha petesejteket használnának. Az eljárás egyébként tök ua. lenne. (Azaz még véletlenül jöhetne létre egy minotaurusz, hiszen a zigóta teljes genetikai fejlődési programja megegyezne a sejtmag donoréval.)

Nagy Britanniában az ilyen eljárásokat egy különleges hatóság kell engedélyezze és persze még kérdéses, hogy ez esetben mit mondanak majd. Néhány befolyásos ellenző az "emberi méltóságot" félti egy ilyen eljárástól, szóval annak ellenére, hogy akár komoly haszonnal is kecsegtethet a kutatás, koránt sem lefutott még, hogy lesz valami a dologból.

Végül pedig egy kortynyit elméláznék az említett Index cikk címe, képanyaga és bevezetője között.

Mert az rendben van, hogy a cikk többi része elfogadhatóan van megírva (tegyük hozzá, leginkább azért mert szinte egy az egyben lefordították a BBC-ről). De a szándékosan bombasztikus cím és kezdő sor (egyébként komolyan lehetne vitatkozni, mit is értett a szerző a "gének összeeresztése" alatt...) egy nagyon szomorú szerkesztési gyakorlatról árulkodik: olyanról, ahol nem a cikkek minősége a legfontosabb, hanem a kattintások száma. Ha sokan rákattintanak a cikkre (amire jó az esély ha "ember-tehén szörnyről" írok és szép minotauruszos képpel illusztrálom), akkor a főszerkesztő bácsi elégedett lesz és talán még prémiumot ad. Nem vitatom, hogy portálok esetében nehéz másban mérni, mint elérések számában, de van egy pont ahol minden újságíró el kell(ene) gondolkozzon, hogy mennyit ér meg az a százzal több elérés....

update: Most nézem, hogy a hvg.hu sem jobb, sőt:

"A Newcastle University és a londoni Kings College kutatói három évre szóló engedélyért folyamodtak, amely lehetővé teszi számukra emberi és szarvasmarha DNS (sic!) fúziójából származó embriók létrehozását."

Aki ezt leírta, azt azonnal el kellene tiltani a biológiai témájú cikkek írásától. A szerkesztőt meg gyorsan lecserélni...

Ha kezünkbe veszünk egy gilisztát, már aki a kezébe veszi, láthatjuk, hogy nagyon sok majdnem egyforma gyűrűből, szelvényből áll. Ősi testfelépítésű állatoknál az ismétlődő testrészek előfordulása nagyon gyakori. Ahogyan az állatok specializálódtak különböző élőhelyekre és életformákra, egyes szelvényeik új feladatokra adaptálódtak. A szelvények adaptációja mögött legtöbbször, a blogban is sokat emlitett, Hox gének változatossága felelős. A mai példában olyan Hox jellegű génekről és kialakulásukról is lesz szó, mely a rovarok egy kisebb, bár annál kutatottabb csoportjára (pl. házi légy, ecetmuslica) jellemző, és összehasonlítva a régebben kialakult, de ma is jelen levő rovarokkal, szép példát mutatnak arra, hogy hogyan vesznek fel új funkciót egy gén megkettőződéséből eredő utód-gének (paralógok).

Az ősibbnek tekintett állapotban, melybe például a szúnyogok csoportja is tartozik, a szegmentációt meghatarozó egyik legfontosabb gént caudal-nak hivjak. Ennek a génnek a terméke, a caudal mRNS, asszimmetrikusan, az embrió hátulsó pólusán helyezkedik el. Az asszimetrikus mintázatot az mRNS – részleteiben még nem ismert – irányított lokalizációja okozza. A caudal mRNS ilyen, hátsó, azaz posterior elhelyezkedése valószínűleg a Caudal fehérje hasonló, gradiens szerű eloszlását eredményezi (ld. ábra). Ez gradiens aztán a hosszanti tengely mentén “lefordítódik” s az egyes szelvényekben különböző, szelvényspecifikus géneket kapcsol be.

Ha az evolúciósan kesőbb kialakult rovarok (pl. ecetmuslica) fejlődését nézzük, akkor megfigyelhetjük, hogy a caudal mRNS egyenletesen oszlik el az embriókban, azonban a Caudal fehérje, az ősi csoporthoz hasonlóan már ugyanúgy gradiens szerűen a hátulsó pólusban találhato meg a legnagyobb koncentrációban.

Ahhoz, hogy ezt a jelenséget megértsük, a később kialakult rovarcsoport egy új génjét kell megvizsgálnunk. Valójában ez nem egy hirtelen, újonnan kialakult gén, hiszen az evolúció során ilyen rövid idő alatt ez nem is fordulhat elő, hanem egy régi gén megváltozásának eredménye. A korábban kialakult rovarokban az embrióban és az embrión kívüli szövetekben általánosan kifejeződik a Hox3 gén. A Hox3 gén termékét az anyai sejtek is kifejezik, mely azután egyenletesen eloszlik a petékben. A Hox3 gén duplikációja következtében két gén jött létre, melyek kezdetben azonos funkciót láttak el.

Eltérő mutációik eredményeképpen a paralóg gének közül az egyik, melyet bicoid-nak hívnak, "ragadós" lett, azaz szerkezetének megváltozása miatt nem oszlik el egyenletesen a petékben, hanem az anyai sejtekből való szekretálódás helyén halmozódik fel. Ennek a génnek a terméke ezután koncentrációjától függően más-más géneket kapcsol be. Például a fej kialakításáért felelős gént a Bicoid magas koncentrációja kapcsolja be, ezért a Bicoid fehérje beinjektálása más testtájakba szintén fej kifejlődését eredményezi. A duplikációból származó másik gén, zerknüllt, gyakorlatilag minden más feladatot továbbra is ellát, és a bicoid kiegészítőjeként viselkedik. A zerknüllt nem fejeződik ki a pete kialakitásában részt vevő anyai sejtekben, de embrionális expressziója meghatározza az embriót körülvevő membrán háti oldalát. A bicoid, mint a Hox3 gén paralógja és a zerknüllt testvére, igy - az zigotikus feladatoktól megszabadulva - egy teljesen új szerepet kapott.

Itt térünk vissza a Caudal fehérjének a mintázatára, hiszen a Bicoid transzlációs represszorként is fontos szerepet játszik. Ahol a Bicoid jelen van, nem engedi hogy fehérje íródjon át a caudal mRNS-éről, ezért a Caudal fehérje, a korábban kialakult rovarok embriójához hasonlóan csak a hátulsó póluson helyezkedik el (ld. ábra).

A duplikáció és specifikus mutációk hatására a bicoid egy általánosan kifejeződő génből a fej és a szegmentáció kialakításához döntően hozzájáruló génné alakult, illusztrálva, hogy egy gén megkettőződésének következtében, hosszú távon egy új szabályozó hálózat fejlődhet ki. Ehhez nemcsak a bicoid-nak kellett megváltoznia, hanem a korábban fontos, a szelvények kifejlődéséhez elengedhetetlen gének (pl. caudal) szabályozó-régiója is úgy változott, hogy bicoid hozzájuk tudjon kötni és ezáltal a kifejeződésétől függjenek.

Olesnicky EC et al. (2006) Development 133, 3973-3982
http://pharyngula.org/index/weblog/comments/bicoid_evolution/

A szépségnek ára van, még akkor is, ha bogarakról van szó. Pár hete már ejtettem szót az Onthophagus fajok szarvairól, de egy aktuális cikk kapcsán némi kiegészítést fűznék az akkor leírtakhoz.

A nagyméretű szarvak a párszerzés eszközeivé váltak ezekben a fajokban, de egy-egy ilyen szépméretű testdísz növesztése bizony sok ráfordítást igényel: energiát és (sejt)anyagot egyaránt. Azokon a helyeken ahol a szarvak nőnek (amely lehet a tor, a fej eleje vagy háta) a szomszédos szervek (szemek vagy csápok) mérete általában fordítottan arányos a szarvak nagyságával.

A fejlődés során ezek a szomszédos struktúrák valószínűleg közös sejtcsoportból jönnek létre, így aztán minél több energiát használnak a sejtek a nagyobb szarvak építéséhez, annál kevesebb áll majd rendelkezésre a többi szerv létrehozásához. Ezzel a logikával magyarázható az is, hogy azokban az Onthophagus fajokban, amelyek a nappali életről éjszakaira tértek át, általában eltűntek a szarvak, hiszen sokkal több értelme van az új körülmények között egy-egy jól fejlett szembe feccelni az energiát, mintsem nagy testdíszekkel össze-vissza repkedni a sötétben.

Most azonban kiderült, hogy más is feláldozódik a "testszépítés" oltárán. Egy kísérlet során az embrionális fejlődés közben elölték a szarvképző sejteket. Az így születő hímek nagyobbra nőttek mint nem preparált táraik, ráadásul arányosan nagyobb herékkel is rendelkeztek. Márpedig, ha valóban ilyen árat kell fizetni a hatékony fegyverekért, akkor több értelmet kap az is, hogy egyes fajokban a kisebb hímek, amelyek a nőstényekért való küzdelemben esélytelenek lennének, nem is növesztenek szarvat: nekik kevesebb esélyük lesz párzani, így az ilyen értékes alkalmakat jobban kell kihasználniuk - a lehetőség szerinti maximális mennyiségű hímivarsejt termelésével és célbajuttatásával.

Simmons LW, Emlen DJ. (2006) Evolutionary trade-off between weapons and testes. PNAS 103(44): 16346-16351.
Emlen DJ, Marangelo J, Ball B, Cunningham CW. (2005) Diversity in the weapons of sexual selection: horn evolution in the beetle genus Onthophagus (Coleoptera: Scarabaeidae). Evolution Int J Org Evolution. 59(5): 1060-1084.
Emlen DJ. (2001) Costs and the diversification of exaggerated animal structures. Science 291: 1534-1536.

Az elefántok kimagasló értelmi képességének számos anekdota állít emléket és nem minden alap nélkül.

A szürke óriások ugyanis azon kevés állatfaj közé tartoznak, amelyek komoly empátiát képesek tanúsítani csoporttársaik iránt. Ezt a fajta érzékenységet hajlamosak vagyunk nagyon "emberi" vonásnak tartani, talán éppen ezért természetfilmek egy kedvelt témája a haldokló öreg elefántot segíteni próbáló társak viselkedése. Ugyanakkor érdekes tény, hogy azok a fajok, amely hasonlóan fejlett szociális viselkedést mutatnak (pl. csimpánzok, orángutánok, gorillák és delfinek) általában fejlett "éntudattal" is rendelkeznek és egyedeik sikerrel szokták venni a legendás "tükör-tesztet" (bár a delfineknél, mint azt nemrég itt is jól példáztuk ez egyelőre vitatott ;-)).

Most a bronxi állatkertben annak próbáltak utánnajárni, hogy mit kezdenek az elefántok saját tükörképükkel. Egy hatalmas tükröt állítva az elefántkifutóba, a három ormányos (Maxine, Patty és Happy) reakcióját jegyezték fel gondozóik és egy atlantai egyetem kutatói.

Az elefántok, miután megszokták, láthatóan izgalomba jöttek a tükörtől. Eleinte megpróbáltak belesni mögé, majd kedvtelve áldogáltak előtte - és ami nagyon fontos és érdekes, hogy nem úgy viselkedtek, mintha egy másik elefánt állna velük szemben (azaz nem próbáltakszociális kontaktust létesíteni vele), hanem egyértelműen pózoltak. Tekergették az ormányukat és nézegették, miként tudják vele a fülüket mozgatni, ki-be járkáltak a tükör látóteréből, közben a szemük sarkából önmagukat lesve - csupa olyan cselekvésmintát mutattak, amelyet egyébként nem lehetett megfigyelni.

A kísérlet csúcspontja kétségetelenül az volt, amikor az elefántok egyik arcára egy fehér jelet tettek (fejük másik odalán egy átlátszó, de hasonló anyagból készült jel volt kontrollként). Az eredmények itt nem teljesen meggyőzőek, de az egyik elefánt, Happy, egyértelműen hosszú időt töltött az fehér ragtapasz-kereszt tapogatásával - legalább is az első napon, mert utánna már láthatóan nem érdekelte a dolog.

Hogy ez valóban erőteljesen bizonyítja-e a konvergens kognitív evolúciót az emberszabású majmok és az elefántok között (mint azt a szerzők állítják), azért (szerintem) még kérdéses marad, de az egész biztos, hogy nem zárja ki annak lehetőségét, sőt.

Plotnik, JM, de Waal, FBM, Reiss, D (2006) Self-recognition in an Asian elephant. PNAS doi: 10.1073/pnas.0608062103

Márpedig a mellékelt koponya semmiképpen nem nevezhető kicsinek. A közel 72 cm-es madár koponya kb. 3 méteres tulajdonosa úgy 65 millió éve, a cenozoikumban rótta Dél-Amerika síkságait, a környéken élő kisebb állatok mérsékelt örömére.

Ugyanis ez a madár egy kíméletlen, ráadásul meglehetősen fürge (bár röpképtelen) ragadozó lehetett, amely az akkoriban még az óceánban vándorló kontinens-szigeten a csúcsragadozó szerepét töltötte be, közeli rokonaival együtt. A "terror-madarak" (phorusrhacid) csoportjába a valaha élt legnagyobb szárnyasok tartoztak, s figyelembe véve, hogy napjaink lényegesebben kisebb testű ragadozómadarai micsoda pusztításra képesek egy-egy jól irányzott csőrcsapással, talán nem is annyira szomorú, hogy már nincs élőben szerencsénk ezekhez a monstrumokhoz.