A sáskajárás nemcsak azért figyelemre méltó jelenség, mert iszonyatos gazdasági kárt tud okozni, hanem azért is, mert egészen radikális élettani és viselkedésbeli változásokkal jár sáskák számára.

Például, az éppen nem "bandázó" sivatagi sáska (Schistocerca gregaria) színezetében teljesen elüt bibiai csapásként jeleskedő gajtársaitól: viszonylag egyszerű zöld színe van, mint a legtöbb mezei sáskának, és kifejezetten szeret egyedül lenni ("solitarious phase). Olyannyira, hogy ha egy üvegketrecbe helyezzük, aminek a bal falához több másik sáskát helyezünk, akkor a lehető legrövidebb úton, az akvárium tőlük legtávolabb levő sarkába távozik (B).

Ha azonban folyamatosan társaságra van kényszerítve, egyszer csak "bekattan" valami a rovar idegrendszerében, s hirtelen igencsak lelkes "társas lénnyé" ("gregarious phase") változik. A fent említett kísérletben már nem elfut társaitól, hanem kifejezetten keresni fogja társaságukat.

A többi sáska látványa, szaga, vagy a velük való folyamatos érintkezés válthatja ki ezt az átvedlést (C), amit kivételesen szószerint kell érteni: ugyan a viselkedésbeli változás az első jel, de ezt a következő hetekben számos vedlésen megy keresztül az egyed, amelyek során a kezedeti zöld színről a sáska fokozatosan az agresszívebb fekete-sárga kombinációra vált (A). (Ez a jelenség, amikor egyetlen genom, a környezettől függően, különböző kinézeteket tud kódolni az ún. fenotipikus plaszticitás, amiről korábban már röviden volt szó.)

A kérdés tehát adott: mi történik az idegrendszerben, mitől kattan be a rovar? A University of Oxford kutatói (akiknek munkájáról itt egy korábbi NatGeo video) arra figyeltek fel, hogy a társas életmód következtében erősen megnő egy szerotonin nevű neurotranszmitter koncentrációja a sáskák idegrendszerében. Természetesen nem csak ennek az egy molekulának a mennyisége változik, így ahhoz, hogy ok-okozati összefüggésbe lehessen hozni a változás egészével, előbb nem árt néhány kísérletet végezni.

Ha a magányosan élő sáskákat szerotoninnal kezdték kezelni, hirtelen szignifikáns mennyiségük "társas" viselkedésre váltott (míg a nem kezelt csoportban ilyesmi szinte soha nem fordult elő) (A). Sőt, a fordítottja is igaz: ha a társas életre kondicionált sáskákat, a kondicionálás előtt egy szerotonin antagonistával (AMTP) kezelték, a kúra végén jelentős hányaduk maradt "magányos vadász", ellentétben nem kezelt társaikkal.

Azaz a szerotonin koncentrációjának növekedése, úgy tűnik, egyszerre szükséges és elégséges feltétele a sáskák "bekattanásának". (Valószínűleg vele párhuzamosan még más faktorok is hatnak, de az adatok alapján ez a neurotranszmitter az egyik legfőbb elem.) Felhasználhatjuk-e mindezt a sáskajárások megelőzésére? Elméletileg persze, nagyon is, de a gyakorlatban azért néhány akadályt le kell küzdeni. 

Először is a szerotonin az állatvilág egyik legelterjedtebb neurotranszmittere. Így aztán nem lehet egy hatalmas területen orrba-szájba szerotonin- anatgonistákat csak úgy szétszórni, mert annak más fajokra nézve is súlyos következményei lennének. A szerotonin jelátvitelt így csak a sáskák saját szerotonin-receptorának specifikus gátlásával lehetne biztonságosan megszakítani, de a folyamatban szerepet játszó receptort még nem azonosították. A másik gond pedig az, hogy a kezelésnek igencsak lokalizáltnak kell lennie, amihez viszont folyamatosan monitorozni kell az egyes sáskapopulációkat, és ott és akkor kell sürgősen beavatkozni, ahol és amikor az első csoportok elkezdenek "bekattanni". Ez technikailag ugyan talán ma már nem lehetetlen, de azért nem is triviális.

Anstey ML, Rogers SM, Ott SR, Burrows M, Simpson SJ. (2009) Serotonin mediates behavioral gregarization underlying swarm formation in desert locusts. Science 323: 627-630.

A közvetlen és közvetett emberi, azaz antropogén hatások mára mind-mind az evolúció jelentős hajtóereivé váltak. 

Triviálisan hangzik, de kevés szisztematikus tanulmány születtet a témáról. Egyedi eseteket (mint a halak esetében, a lehalászás miatt az egyre korábbra tolódó ivarérettség) már ismertünk, ám a napokban megjelent, összesítő PNAS cikkhez hasonlóra még nem nagyon volt példa.

Ebben 40 olyan rendszert vizsgáltak, ahol az ember ragadozóként viselkedik (pl. halászat), összevetve 20 teljesen természetes rendszerrel, illetve 25 olyannal, ahol közvetett emberi hatás érvényesül. Az emberi befolyás (közvetlen vagy sem) alatt álló rendszerek élőközösségében az evolúciós változás 2-3x gyorsabb ütemben zajlik, mint az érintetlen közösségekben (a grafikonon a változást "Darwin"-ban mérik, amely mértékegység Haldane nevéhez fűződik). Azaz, az emberekkel való interakció felörgette a változás kényszerét. Ennek pedig komoly hatásai lesznek, a szóbanforgó fajok életének minden elemére vonatkozóan. Pl. a korábbi életkorra tolódó szaporodás egyes halfajok esetén, csak azt a realitást tükrözi, hogy idősebb korban már nem lesz alkalmuk utódokat nemzeni, mert egy szupermarket fagyasztott-áru részlege nem ideális közeg erre. Ugyanakkor ez nem egz abszolút optimum. Kényszermegoldás, ami természetes körülmények között aligha maradhatna fenn, ui. egyszersmind ez alacsonyabb termékenységgel jár.

Tanulság, már ha lehet ilyesmiről a cikk kapcsán beszélni, az, hogy nem azért hal ki egyre több faj, mert nem is próbálkozik az általunk diktált valósághoz alkalmazkodni, hanem mert egy idő után (ilyen ütemben) képtelen erre.

Darimont CT, Carlson SM, Kinnison MT, Paquet PC, Reimchen TE, Wilmers CC. (2009) Human predators outpace other agents of trait change in the wild. PNAS 106(3): 952-954.

Ha az evolúció valóban a fittebb génkészlet túléléséről szól, és a fitneszt az utódok (és az ő utódaik) számában mérjük, akkor elég logikusnak tűnik, az a következtetés, hogy azokban a fajokban, ahol több hím is verseng egy-egy nőstény kegyéért, mozgékonyabb hímivarsejtek alakulnak ki.

Tesztelni azért nehezebb a dolgot, de nem lehetetlen – ausztrál és kanadai kutatók egy csoportja a Tanganyika tóban élő bölcsőszájú halakat kezdték vizsgálni e célból.   

Az Afrikai Nagy Tavak bölcsőszájú populációi elsőrendű alanyai mindenféle evolúciós vizsgálatoknak (lásd még itt és itt), mivel az itt élő kb. 400 faj egyetlen közös ősből alakult ki, az elmúlt 700.000 év során. Ez alatt a halak a legváltozatosabb élőhelyekhez alkalmazkodtak, különleges színezeteket, vagy épp különböző párzási szokásokat alakítva ki. Ennek megfelelően találunk teljesen monogám fajokat és teljesen polygyn ("többférjű") fajokat is. S mivel molekuláris markerekkel mára eléggé feltárták az egyes fajok rokonsági viszonyait, arra is következtetni lehet, hogy mi volt a tó ősi bölcsőszájú populációjának a viselkedési mintázat.

Huszonhat, különböző faj hímjeinek vizsgálata után két fő következtetést lehetett levonni: egyrészt a ledérebb nőstényekkel rendelkező fajok esetében, nagyobb és gyorsabb spermiumok figyelhetőek meg, mint a monogám halfajoknál. Másrészt, feltehetőleg, az ősi állapot a kisebb és lassabb spermium volt, s valóban a verseny, a szelekció következtében alakultak ki a nagyobb és agilisebb ivarsejtek.

A következtetések nemcsak a halak szempontjából érdekesek: a főemlősök esetében is gyorsabbak spermiumok azokban a fajokban, ahol nagyobb a promiszkuitás.

Fitzpatrick JL, Montgomerie R, Desjardins JK, Stiver KA, Kolm N, Balshine S. (2009) Female promiscuity promotes the evolution of faster sperm in cichlid fishes. PNAS 106: 952-954.

Felkeresnél-e, nyájas olvasó, olyan céget, amely így hirdeti magát: "vállakozásunk kellemes környezetben történő lábnyomkodás után tetemes összegű számlát állít ki"? És vajon, ha a következő módon hirdeti magát:

"A talp bőrének szükség szerinti megtisztítása után a vizsgáló a
pácienssel szemben, ülve foglal helyet, hogy mindkét kezével és
ujjaival a legteljesebb mértékben hozzáférjen a talphoz. […] A kezdeti
diagnosztika első lépése közül a szimpatikus ganglionok pontjainak,
majd a központi idegrendszeri leképeződés vizsgálata, kezdve a talamus [sic],
az agytörzsi retikuláris résztől, nyúltvelő, kisagy, egyensúlyszerv és
ezeken a pontokon végighaladva, következik a hipotalanusz [sic], hipofízis,
hippocampus feltételezett kivetülése. Elsősorban azokat a pontokat
érintjük, ahol a pont érzékenységet jelez és a paciens panaszként éli
át, a vizsgáló pedig különböző lerakódásként, anyagtömörülésként
érzékeli /nagyság, keménység, forma/. A diagnosztika során általában a
jobb kéz mutatóujjának középpercét használjuk, annak háti felszínével
haladunk pontról pontra."

Bár remélem, hogy a válasz ismét nem, az igazság az, hogy az emberek nagy többsége ilyenkor igencsak elbizonytalanodik. Olyannyira, hogy Dr. Vargha Zoltán PhD-nek, és ki tudja hány szakmabeliének remek megélhetést biztosít éveken át, noha a fenti két idézet tartalmilag ugyanazt a tevékenységet írja le.

A laikusok számára ugyanis van valami roppant vonzó az általuk értelmezhetetlen szakszavakban, valami furcsa bizalmat adnak ezek (és különösen az idegrendszer belekeverése) olyan dolgoknak is, amelyektől egyébként ösztönösen tartózkodnának. Egy tavaly megjelent cikk kvantifikálja is ezt a megfigyelést, érdekes eredményekkel.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

(Mint azt beharangoztam, az új évet a fajfogalom körbejárásával kezdjük. Két, egymástól független poszt les; előbb SexComb kolléga, egy ÉRTEM iromány kapcsán boncolgatja a témát.)

A mai alkalommal kényes kérdéshez érkeztünk, a rendszertan alapjairól kell szólnunk. Ez alkalommal boncolgatott cikkünk a "Fajok eredete" című munka. No nem, amit Darwin írt, az ÉRTEM tagjainak újraértelmezési kísérlete ez.

Mi is egy faj? A faj fogalmának elég sok meghatározása létezik, az egyik legvilágosabb Mayr fajfogalma:

"A fajok egymással kereszteződőképes természetes szaporodásközösségek (populációk), csoportjai, amelyek más, hasonló jellegű csoportoktól szaporodásilag izoláltak és az életközösségekben meghatározott funkciót (niche) töltenek be."

Vagyis egy fajba tartoznak azok az egyedek, amelyek egymással termékeny utódok létrehozására képesek. Hozzá szokás még tenni, hogy az utódaik életképessége nem csökken. Ez a meglepően egyszerű meghatározás tulajdonképpen jól működik a gerincesekre, és ami a legnagyobb előnye: Egyértelmű, vizsgálható tulajdonsághoz köti a faj fogalmát, a termékeny utódok létrehozásának képességéhez.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Kicsit belassultak a blogban az események, ami elsősorban – bár nem kizárólag – az év végi bejglizabálós-pihenős periódusnak tudható be. Ugyanakkor jövőre igyekszünk visszatérni a heti egy-két posztos gyakorisághoz. Téma az van rengeteg; csak a következő hónapban, a heti aktualitások mellett, várható két nagyobb volumenű poszt a faj-kérdésről, ill. egy kicsit jobban beleássuk magunkat, hogy az emberek miért fizetik ki homeopatikusoknak és más kóklereknek a hülyék adóját.

És amit nem hagyhatunk említés nélkül: jövőre Darwin-év lesz. A Down House lakójának 200. szülinapját ünnepeljük, na és persze "A fajok eredete" megjelenésének 150. évfordulóját. Nem is nagyon indíthatnánk épp ezért jobb felütéssel az évet, mint a Scientific American januári számának ajánlásával, amelyet teljes egészében "a tudomány legbefolyásosabb gondolatának", az evolúciónak szenteltek.  

A szülői gondoskodás teljesen természetesnek tűnik számunkra, s a körülöttünk levő világ valóban nem szűkölködik más "k-stratégistákban". Utóbbi szempontjából igazán mindegy, hogy az apa vagy az anya (vagy mindkettő) igyekszik az utódok korai napjait egyengetni, mégis a laikus szemlélő nagyobb eséllyel asszociál a gyermekeit óvó (állat) szülőről egy nőstényre, mint egy hímre.

Nem véletlen persze mindez, hiszen az emlős fajok kevesebb mint 5%-nál dokumentálták eddig az apai gondoskodás valamilyen formáját, ami azért nem sok. Különösen, ha a madarakkal vetjük össze, ahol ugyanez az arány 90% felett van. Utóbbiak esetében minden jel szerint akár komoly evolúciós hagyománya lehet mindennek, hiszen egy, a napokban megjelentt cikk tanulsága szerint már számos dinoszaurusz faj (akik a madarakhoz hasonlóan az Archosauria csoportba tartoznak) esetében az apa vigyázott a tojásokra. 

Az elmúlt évek során számos "dino-tojás" felfedezés született, és az sem volt ritka, hogy a fosszilizálódott tojások közelében egy-egy felnőtt, (feltételezett) szülői csontváz is előkerült. Ez önmagában persze csak azt látszik bizonyítani, hogy a szülői gondoskodás nem volt idegen a Jura kor lakóitól, de hogyan tudhatjuk meg a delikvensek nemét?

Közvetlen nemmeghatározás lehetőségének hiányában, a szóban forgó kutatás szerzői két indirekt módszert választottak.

Egyrészt az állatok (becsült) méretét (x tengely = log(testsúly)) vetették össze a fészekaljak nagyságával (y tengely = log(fészekalj űrméret)). Ez azért informatív, mert ha a ma élő madarakat vesszük alapul igen jellegzetes összefüggés fedezhető fel etéren: ahol a fészekalj nagysága relatíve nagyobb, ott általában az apa a felelős a kikeltésükért (lásd struccok, emuk). (Ennek az lehet az oka, hogy a fészekre vigyázni nagy energiabefektetés – akárcsak tojást rakni. A nőstények így csak mindig a másik kontójára feccelhetnek az egyikbe több energiát.) A vizsgált fajok (Troodon, Oviraptor és Citipati) szóbanforgó értékei (az ábrán piros rombuszok jelzik) pedig inkább az apás csoportba estek, mint az anyásakba.

A másik módszer a "szülők" csontjainak vizsgálatán alapul, és azon a megfigyelésen, hogy a tojásrakás, a komoly kálcium igény miatt, nyomot hagy az ifjú anyákon. (A kálciumot ugyanis a csontjaikból vonják el, így tojásrakás után csontritkulás fedezhető fel bennük.) Ilyesmi nem fedezhető fel a dino-szülőkben, így ezek vagy hímek kell legyenek (a szerzők szerint), vagy olyan nőstények, akik nem raktak a közelmúltban tojást.    

Varricchio DJ, Moore JR, Erickson GM, Norell MA, Jackson FD, Borkowski JJ (2008) Avian paternal care had dinosaur origin. Science 322: 1826-1828.

A digg-en gyorsan pörgő bejegyzés szerint, Románia kivette a nemzeti alaptantervből az evolúció oktatását.

A hír nem teljesen új – olyannyira, hogy a román sajtót még március elején tartotta izgalomban, amikor a helyi humanisták médiakampányba kezdtek az Oktatási Minisztérium döntése ellen – és azért nem világos, hogy pontosan mit is takar. A minisztérium nem túl meggyőző védekezése szerint, erről szó sincs, hiszen a teljes biológiai anyag az evolúcióra épül, épp csak könnyíteni akartak a tananyagon, ezért a redundanciákat megszüntették.

Nos, a helyzet az, hogy amikor a 7.-12. osztályba járók 73%-a gondolja igaznak a teremtéselméletet, akkor talán nem ez kellene a legfontosabb megszüntetendő redundancia legyen, sőt…

Már csak azért sem, és ez a saját tapasztalat, mert a legtöbb középiskolában, talán a bio-kém szakokat leszámítva, korábban is csak nyűgként kezelték a biológia oktatását. Nyűgként, amit mind a tanár, mind a diák minimális energiabefektetéssel igyekezett abszolválni. Ez utóbbi esetében aktív puskázást, előbbi esetében pedig annak aktív tudomásulnemvételét jelentette. Így egészen elit líceumokból is ki lehetett kerülni biológiai analfabétaként, nem tudva, pl. hogy a DNS a sejtmagban van.     

A romániai oktatás eddig is katasztrofális volt és e tekintetben még az sem vigasztaló, hogy egyenletesen az. A fizika és matematika esetleges kivételével (ami egyébként tény, hogy lehetővé tette egy virágzó IT szektor létrejöttét), már sok évvel ezelőtt kiütköztek a maximálisan magolás centrikus rendszer határai. De nem biztos, hogy a mostani a legjobb hozzáállás egy lerobbant rendszer reformjához…