Ujjvesztes patások

hoof_skeleton_1.jpgHosszú idő óta méltatlanul hanyagoltuk az evodevos posztokat, így most itt az ideje törleszteni ilyen irányú adósságunkat. 

Valamikor a szárazföldi, négylábú gerincesek kialakulásának hajnalán a közös ősben fixálódott az öt ujjú alapvégtag és lényegében a legtöbb élő és kihalt ún. Tetrapoda csoportoban ennek a különböző variációit figyelhetjük meg. Természetesen vannak kivételek (és most eltekintünk a végtagot nem, vagy csak csökevényesen hordozó fajoktól), a legfőképpen a madarak, illetve az emlősök közül a patások, ahol egy és négy között szinte bárhol lehet az ujjak száma.

Az emberi csontrendszerhez szokott gondolatvilágunknak furcsa lehet, de a kar- és kéztőcsontok, illetve ujjpercek aránya, illetve egymáshoz viszonyított mérete nagyon eltér a különböző négylábú gerinces fajok között. Míg a mellső végtagjukat úszóként használó teknősök és delfinek esetében az alkar és felkarcsontok sokkal rövidebbek, hogy egy áramvonalasabb úszót hozzanak létre (lásd alább), addig a futásra specializlizálódott lovak esetében az ujjpercek hossza (és vastagsága) már-már az alkarcsontéval (radius) vetekszik. A lovak gyakorlatilag lábujjhegyen járnak, hiszen a lábuk alsó része (lásd jobbra) anatómiailag megegyezik a mi kezünkkel. És hogy a különbség még feltűnőbb legyen, a mi, standard “ötös” kézfelépítésünkkel (szaknyelven pentadactyl végtag) szemben, ők mindössze egyetlen ujjal rendelkeznek.  

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Természetes genom transzfer

grafting.jpgKevés dolgon rugózunk talán annyit, mint a zöld mozgalmak azon furcsa fixációján, hogy csak mert nem tudjuk, hogy a hagyományosan létrehozott növény-fajtákban milyen genetikai változások zajlottak le, egy genetikailag módosított (GM) növényben pedig jobbára igen, az utóbbi valamiért inherensen veszélyes lesz.

Az álláspont abszurditása az évek során egyre jobban látható lett, főleg, amint újabb és újabb dolgokat megtudunk a kedvelt kerti növényeink háziasítása során bekövetkezett genetikai változásokról és egyre inkább kiderül, hogy ezek maguk is sokszor transzpozon szekvenciák beillesztődése során keletkeztek, vagy akár különböző fajok közötti (ún. horizontális) géntranszferek eredményeképpen.

Utóbbi egyik jó példája, mint arról két éve írtam, az oltványozás, amit hosszú, hosszú ideje a világ számos táján gyakorolnak a kertekben – gyakran üzletileg különösen sikeres formában is – és a természetben is számos esetben előfordul két, különböző fajhoz tartozó, de egymáshoz közel növekvő növény “összenövése”, de mint az egyre nyilvánvalóbbá válik, a folyamat eredménye több puszta táplálékáramlásnál, a két növényi komponens között bizony genetikai anyag is cserélődik.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Könyvhét 2014 – 1.

Dolphin kérésére lelkesen néztem át az idén magyarul megjelent illetve az ünnepi könyvhétre megjelenő könyvek listáját, és nagy nehezen, de sikerült pár érdekes természettudományos illetve ismeretterjesztő kiadványt találnom Richard Webster Az auralátás gyakorlatának harmadik kiadása, Soma Mamagésa Öngyógyító könyve és Mezei Elvira Paleolit vendégváró falatkák cimű receptgyűjetménye által túlreprezentált könyvpiacon. Mivel az utóbbi majdnem egy évben sok előadást hallgattam és sok szakirodalmat olvastam a tudománykommunikációval és a tudományos újságirással kapcsolatban, az idei illetve a régebben megjelent könyveket a különféle műfajok szerint veszem sorra.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Könyvhét 2014 – 2.

konyvhet.jpgA tavalyi könyvhetes posztunk meglepően népszerű lett, így úgy döntöttünk, hogy most már hagyományként tekinthetünk rá, amit ápolni és óvni kell, így itt van idén is, bővített formában, hiszen egyből ketten is posztoltunk a jó ügy apropóján.

A rossz hír az, hogy a poszt továbbra is inkább kívánságlista maradt, mert a hazai felhozatal idén elég siralmas lett, olyannyira, hogy a Könyvhét saját prospektusában az ismeretterjesztő könyvek közül a kevés, ami megjelent az eklektikus “Ismeretterjesztés, utazás és a szakácskönyv” rovatba került. És sajnos a pár friss cím között is igen kevés olyan van, ami az utóbbi év (vagy akár 2-3 év) legnépszerűbb és – jobb angolszász ismeretterjesztő műveinek fordítása lenne, vagyis megint nőtt egy kicsit az igényes ismeretterjesztés érdekében áthidalandó távolság a magyar és angol nyelvű irodalom közt. (Mindez nyilván nem lesz gond, az angolul is jól olvasó ismeretéhes közönsg számára, de gyanítom, hogy magyarul jóval szélesebb réteghez juthatnának el ezek a művek.)

Viszont igyekeztem olyan dolgokat válogatni, amelyek jól fedik a blog elmúlt évben lefedett egyes témáit, vagy olyan témájúak, amelyek szinte biztos, hogy sokaknak elnyerik a tetszését. 

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Szőkék

deedee.jpgVannak dolgok, amik annyira mindennapiak, hogy látatlanban is fogadni mernénk, hogy már biztos mindent kikutattak róluk az arra avatottak és csak elég lenne a megfelelő irodalmat felütni, hogy pontosan megértsük mi miért és hogyan. Az emberi bőr- és hajszín, vagy testméret tipikusan ilyennek tűnhet egy laikus számára, de a valóság az, hogy a bőr- és hajszínek sokfeélesége, a tesmagasságról nem is beszélve jól mutatja, hogy ezeknek a tulajdonságnak a kialakításáért nem egy, hanem nagyon-nagyon sok gén a felelős és ezek együttes működése hoz létre bizonyos fenotípusokat.

A szőkeség esetében, ugyan a jelenség biológiai háttere világos (a pigmentsejtek kevesebb színanyagot termelnek), az ehhez vezető genetikai változások már hosszú ideje foglalkoztatják a kutatókat és ennek ellenére csak töredéküket ismerjük. A humán genom feltérképezése után számos olyan tanulmány született, amely szőke és nem szőke populációk genetikai anyagának vizsgálatával többé-kevésbé behatárolta, hogy merre lehetnek az ezeket okozó mutációk, annak megértése, hogy ezek a mutációk pontosan milyen gének működését hogyan érintik, sokkal lassabban haladnak.

Most egy lépés történt mégis a jó irányba, mert egy KITLG nevű gén szabályozó mutációjáról sikerült kimutatni, hogy szerepet játszik a klasszikus európai szőkeség kialakításában.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Titokzatos bordásmedúzák – 3.

Pleurobrachia-phyl.jpgAlig fél évvel ezelőtt írtam az első megszekvenált bordásmedúzafakról (Mnemiopsis leidyi) és már ki is jött egy másik genom-jellemzés: ezúttal a Csendes-óceáni egres (Pleurobrachia bachei) genomjának vázlata került publikálásra és vele együtt további tíz bordásmedúzafaj transzkriptómájának (ami a kifejezett génjeinek összessége)  a jellemzése.

Ezek egyrészt megerősítik a korábbi posztban foglaltakat a bordásmedúzák különleges rendszertani helyéről (a komplexebb állatok legősibb testvércsoportjának tűnnek), a Hox-gének és mikro-RNS-ek hiányáról, az izmok és és az idegrendszer különleges eredetéről ebben a csoportban, ráadásul utóbbi esetében egész érdekes új plussz információkat adnak.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 15 – Olaj fotoszintetizáló baktériumokból

biodiezel.jpgA bioüzemanyaggyártás legnagyobb hátránya nyilván az, hogy alapvetően olyan nyersanyagokból dolgozik, amelyket mi emberek meg is tudnánk enni, vagy legalább néhány malacot felhizlalnánk rajta, így a bioüzemanyag gyártás az élelmiszerellátással verseng. Meg lehet oldani a dolgot zsírsavakat termelő algákkal is, ám ez esetben elég nehéz hozzájutni a végtermékhez, mivel először be kell darálni a szárított algát, így az így nyert biodízel olaj költségének 70-80% -át viszi el a feltárás. Ugyan ismertek olyan rendszerek, ahol E. coli baktériumokkal termeltettek szabad zsírsavakat, de azok növekedéséhez meg ugye cukor szükséges, ugyanaz a gond velük, mint a bioetanollal. A mai cikk szerzői Xinyao Liu és munkatársai úgy érzik, átvágták a gordiuszi csomót: Génmódosított kékmoszatokkal termeltettek szabad zsírsavakat.

Az alapötlet onnan jött, hogy a Cyanobacteriumok ugyan sok zsírsavat termelnek, ám ezeket nem juttatják a környezetükbe, így alapesetben ezekből sem lehetne gazdaságosabban kivonni, mint a már használt rendszerekből. Viszont a már korábban leírt E. coli rendszerek mintájára rávehetőek, hogy zsírsavakat juttassanak a környezetükbe, amelyeknek az előállításához szükséges energiát napfényből nyerjék, a szükséges szenet pedig a légkörben található szén-dioxidból. Az elkészült törzset viccesen Sun Devilnek, vagyis Napördögnek keresztelték, az első ábrán ennek az elkészülte látható. Az biztos hogy dolgoztak vele, mert jó pár helyen módosítani kellett a törz genomját, mire összeállt az olajtermelő kékalga. A törzs által termelt biomassza 13% -át teszik ki a szabad zsírsavak, ezek láthatóak fehér habként a második ábra bal oldalán és kis gömböcskékként a jobb oldali mikroszkópos képen. Ezek kitermelésben annyit jelentenek, hogy a legjobb termelő törzsük literenként kétszáz milligramm szabad zsírsavat termelt. Ez az érték nyilván elég alacsony, a cikk nem is tartalmaz számításokat, ami alapján meg lehetne becsülni, mégis mennyibe kerül egy adag ilyen olaj, nyilván a megoldás a lényeg benne, hogy génmódosított élőlények egészen újszerű termékek előállítására is képesek, ezzel megkerülhetőek egész iparágakat béklyózó biológiai szükségszerűségek is.

biodiezel02.jpg

 

Liu, X., Sheng, J., & Curtiss III, R. (2011). Fatty acid production in genetically modified cyanobacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(17), 6899-6904.

Mire jó a GMO? – 14. Fehérjetermelés selyemhernyóban

selyemhernyo.jpgÁltalában ha rekombináns fehérjetermelésről esik szó, mindenki baktériumokban, élesztőkben, sejtvonalakban gondolkodik, de ezeknél sokkal kevésbé ismert rendszerek is léteznek, a saját előnyeikkel. Az alapprobléma mindenütt ugyanaz, egy csomó gyógyszerként vagy ipari adalékként használható fehérjét ismerünk, azonban ezek megtermeltetése általában elég drága. A ma ismertetett rendszer ezen próbálna segíteni, egy rovar alapú expressziós rendszerrel.

 

A selyemhernyó elég régen háziasított állat, eddig is fehérjetermelésre használták, mivel a selyem maga fehérjetermészetű, a szál háromnegyedét a vízben nem oldódó rostos fehérjemag alkotja, a negyedét viszont a szálat borító ragacsos szericin fehérjék. Ezek a szállal ellentétben vízben oldhatóak, így egyáltalán nem őrültség a szericintermelő mirigyekben termeltetni rekombináns fehérjéket, amelyek így a szelyemszál bevonatába kerülnek, majd arról egyszerűen lemoshatóak.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mire jó a GMO? 13. – A madárinfluenza

csirke influenza.jpgA különböző influenzavírusokról mindenki hallott már, néhány évente tömeges pánikot okoz egy-egy újabb törzs, ami éppen gazdaszervezetek között mozog. Ritkábban szoktuk hozzátenni, hogy egy keményebb járvány a haszonállatokat is megritkíthatja, viszonylag nagy gazdasági károkat okozva. Nyilván a haszonállatok, csirkék, kacsák, vagy akár malacok immunizálása nem költséghatékony, mert az influenzavírusok változékonysága miatt eddig senkinek sem sikerült általános influenza elleni védőoltást készítenie. Viszont ahogy John Lyall és munkatársainak mai cikke is mutatja, nem csak oltással előzhető meg az influenzafertőzés, hanem bizony influenzának ellenálló génmódosított jószágokat is készíthetünk, akik onnantól ingyen védettek a fertőzéstől.

Egy viszonylag rövid génkazettát juttattak a csirke genomba, amely egy olyan RNS molekulát kódol, amelyhez erősen kötődik az influenzavírus polimeráz enzime, ami így zavarja a vírus szaporodását. Ezt ők D5 decoy vagyis D5 csali konstruktnak nevezték el. Mivel a vírus genomnak ez a szakasza rendkívül konzervált, ezért ez az egyetlen konstrukt nagyon sok influenzatörzs ellen véd. Ezek után egyszerűen csirkéket fertőztek madárinfluenzával és nézték, mutatkozik -e valamilyen különbség a transzgénikus és a hagyományos csirkék halálozása között. Tíz csirkét fertőztek közvetlenül nagy adag H5N1 HPAI vírussal, majd egy nap után ezeket tíz másik csirke közé eresztették, ezek lettek a közvetve fertőzöttek. A közvetlenül fertőzött transzgénikus és kontroll csirkék is mind elpusztultak 2-4 nap alatt, ebben nem láttak különbséget, ellenben a közéjük kevert közvetett fertőzöttek túlélésében már látszott különbség a két csoport közt, a kontrollcsoportban hét csirka psuztult el, a transzgénikus csirkék közül azonban csak kettő. Még egy kísérletet végeztek, itt tíz csirkét fertőztek közvetlenül, majd ötöt-ötöt tizenkét-tizenkét transzgénikus vagy nem-transzgénikus csirke közé kevertek és figyelték a túlélést. Meglepő módon a közvetlenül fertőzött csirkék mind elpusztultak, a közvetve fertőzöttek közül a nem-transzgénikus csirkék közül tíz pusztult el, a transzgénikusak közül csak öt.

Őszintén szólva nagyon csodálkozok, hogy ez a cikk a Science-ben jelenhetett meg, elvégre mintha valami harmatgyenge védelmet jelentene a módosítás, de korántsem olyan átütő erejűt, mint ami várható lenne. Valószínűleg az az oka, hogy ez a csapda-konstrukt igen előremutató megoldásnak tűnik, ugyanis ahhoz, hogy ennek ellenálló vírus jöjjön létre, egyszerre meg kellene változnia a vírus polimerázának és az összes génjének is, ami nyilván nagyon alacsony gyakoriságú esemény. Kár hogy úgy tűnik ebben a változatában alacsony hatékonysággal működik. Mindenesetre az elgondolás helyessége már ezekből a kísérletekből is látszik, a haszonállatokat viszonylag egyszerűen és olcsón meg lehetne védeni a vírusfertőzésektől, génmódosítással, ezzel a saját fertőződésünk esélyét is jelentősen csökkenthetnénk.


Lyall, J., Irvine, R. M., Sherman, A., McKinley, T. J., Núñez, A., Purdie, A., … & Tiley, L. (2011). Suppression of avian influenza transmission in genetically modified chickens. Science, 331(6014), 223-226.

Árnyékban bujkáló géntranszferek

SpringSporFerns.jpgA növények anyagcseréje fényfüggő (valódi fényevőkről lévén szó), és ennek megfelelően számos olyan tulajdonságuk van, ami a fényfelvételt optimalizálja. Ezek egyike a fototropizmus jelensége, amely során a növények a fény felé nőnek, vagy a fény felé fordulnak (lásd napraforgó). Nem ez az egyetlen fény-függő folyamat, persze, a növények napi biológiai ritmusa és a tavaszi virágzás időpontjának meghatározása is természetesen fény-függő (utóbbi esetben a növény érzékelni tudja az egyre hosszabb nappalokat és ezt követően indítja el a virágképzés-programját). Érdekes módon a fototropizmust és a biológiai ritmusokat azonban egyáltalán nem ugyanaz a molekuláris rendszer szabályozza, már a fény érzékelése is más-más molekuláris komponensek révén következik be.

A fototropizmus szabályozására szofisztikált molekuláris mechanizmusok alakultak ki a növényekben, amelyek kulcsszereplője a rövidhullámhosszú kék-fényre érzékeny fototropin (Phot) fehérjék. Ez szinte minden ismert növényfajban így működik, kivételt csak a spórával szaporodó, úgynevezett kriptogám fajok képeznek, amelyek a hosszú hullámhosszú vörös fényre érzékenyek. Ez azért is érdekes, mert a többi növényben is léteznek olyan fehérjék is, amelyek erre a hullámhosszra specializálódtak, de ezek pont a napi ritmus és virágzás szabályozásában részt vevő fitokrómok (Phy). A kriptogám fajokhoz tartozó páfrányok körében azonban nem is a fitokrómok vették át a fototropin szerepét, hanem ennél izgalmasabb módon egy Phot-Phy hibrid fehérje jött létre az evolúció során, amit neokrómnak (Neo) nevezünk.

Sokáig úgy tűnt, hogy a páfrányok és néhány algafaj rendelkezik csak neokrómmal és a jelek mind arra mutatnak, hogy a két neokróm egymástól függetlenül jött létre. De hogy miként, az vált váratlanul izgalmas kérdéssé.   

Egy kattintás ide a folytatáshoz….