Amikor pár hete a Human Genome Diversity Project apropóján megjelent cikkavalkádról írtam, már a poszt írása közben felmerült, hogy bár az új adatsorok kétségkívül jól illeszkednek a ma legelterjedtebb elméletekhez, az értelmezésük mégis problémás egy picit.

Az a gond, hogy a szerzők már a priori feltételezik, hogy a Homo sapiens Afrikában alakult ki és elterjedése során kiszorította a korábban szintén Afrikából elszármazott Homo erectus populációkat. Persze nem véletlenül ez az uralkodó elmélet (amely a mellékelt ábrán AFREG név alatt látható), hiszen rengeteg adat is alátámasztja, de azért legalább meg lehetett volna nézni, hogy a konkurens elméletekhez (ezek a multiregionális hipotézis (MREBIG), amely szerint a Homo erectusból a világ több pontján párhuzamosan alakult ki a modern ember, illetve a két elmélet egyfajta keveréke, amely egy késői afrikai H. sapiens expanziót feltételez, de azt sem zárja ki, hogy ezek keveredtek a H. erectus-al (ASEG)) mennyire illik az új adatsor.

A véletlennek köszönhetően, nem sokkal a poszt megírása után tartott az egyetemen előadást Laurent Excoffier, aki egy kisebb adathalmazzal ugyan de pont ilyesmire vállalkozott. Csoportjával több tucat különböző származású ember ötven-ötven 500 bázispár hosszúságú DNS szakaszát kezdték el vizsgálni (olyan szakaszokat, amelyek nem kódolnak fehérjéket, így kevésbé vannak kitéve szelekciós nyomásnak), úgy, hogy megfelelő statisztikai modellezés során azt nézték, hogy mekkora eséllyel hozhatnák létre az említett elméleti modellek a valóságban észlelt DNS-szakasz eltéréseket.

Az eredmények egyértelműen az AFREG mellett látszanak letenni a garast, és ha figyelembe vesszük a korábbi mitokondriális DNS ill. Y kromoszómás adatokat, akkor méginkább (utóbbi esetben a valószínűség már 78% helyett bőven 90% felett van). Ami egy kicsi esélyt mégis ad az ASEG-nek az az, hogy utóbbi statisztikailag nehezen detektálható, vagyis nem zárhatjuk ki teljesen, hogy egy két gén itt-ott esetleg tényleg valami lokális H. erectus populációból került át, de ezek száma mindenképpen elenyésző (persze ettől még lehetnek akár igen fontosak is…). Így aztán – feltételezve, hogy Excoffierék modelljei jól tükrözik a valóságot -, az AFREG szkeptikusainak egyelőre fel kell kötnie a felkötni valót, hogy fogást találjanak az elméleten. 

Fagundes NJ, Ray N, Beaumont M, Neuenschwander S, Salzano FM, Bonatto SL, Excoffier L (2007) Statistical evaluation of alternative models of human evolution. PNAS 104(45): 17614-17619.

A véralvadás hasznos és fontos dolog, mint azt általában a vérzékenységben szenvedők napi problémái is jól szemléltetik. Egészen dióhéjban arról van szó, hogy a sérülés után (első lépésben) az érfalon keletkezett sérülést kell a szervezetünk valamiképpen betoldozza-foldozza, hogy meggátolja az ereinkben levő sejtes ill. nem-sejtes elemek kifolyását.

A folyamat lényeges eleme egy sűrű molekuláris háló kialakulása, ami fizikai gátként működik majd, feltartva a kiáramlani akaró vörösvértesteket és társaikat. A hálót egy fibrin nevű molekula alkotja  és egészséges egyedek esetében azért tud igen gyorsan kialakulni, mert a fibrin molekulák alapanyaga folyamatosan jelen van a vérünkben. Ez az alapanyag a fibrinogén nevű fehérje, amelyből sérülés esetén egy thrombin nevű enzim lehasít egy darabot, és az így létrejövő fehérjedarabkák gyorsan összeállnak, létrehozva a fibrin-szálakat. Érdekes módon nyugalmi állapotban a vérben nem thrombin, hanem ún. prothrombin található, amelyből a sérülés esetén egy másik enzim hasít le egy darabkát, és ezáltal aktivizálja. A fribrinnél és thrombinnál megfigyelhető logika, vagyis hogy egy funkcionálisan inaktív fehérjét (ún. zimogént) egy másik enzim aktivizál sérülés esetén az egész véralvadási hierarchiára jellemző. Nem kevesebb mint tizenhárom különböző fehérje vesz részt az egész folyamatban tipikus kaszkádba szerveződve: a hierarchiában feljebb levő molekulák mindig több "célfehérjét" képesek aktiválni, így aztán a kezdeti jel exponenciálisan erősödik az alsóbb szinteken, míg végül a fibrinogénhez nem ér.

A rendszer elég komplex, és mint azt a már említett vérzékenységben szenvedők esete is mutatja, ha valamelyik faktor elvesződik, lerobban, az egész molekuláris masinéria használhatatlanná válik. Ez tette aztán a véralvadást a kreacionista mozgalom ikonjává: szerintük egyszerűen elképzelhetetlen, hogy egy ilyen a rendszer fokozatosan jöhetett volna létre az evolúció során. Más szavakkal ez a rendszer "lecsökkenthetetlenül komplex".

Természetesen a kreacionisták (ebben is) tévednek, hiszen már elméletileg is könnyen belátható, hogy egy-egy, ma nélkülözhetetlen fehérje korábban redundánsan működhetett másokkal és fokozatosan specializálódott egy-egy lépés végrehajtására. Ráadásul a véralvadási kaszkád enzimjei közül sok nemcsak hasonló folyamatot katlizál, de szerkezetében is rokon – vagyis erősen feltételezhető, hogy gén- illetve genom-duplikációk állnak létrejöttük mögött.  

Ezt tesztelendő néhányan nekiláttak az egyre bővülő ingola-genom átfésülésének. Azért pont az ingolákra esett választásuk, mert ezeknek az állatoknak nincs állkapcsuk, az állkapcsos gerincesek megjelenése előtti evolúciós állapotot tükröznek. Ráadásul a mai közmegegyezés szerint az állkapocsnélküli-állkapcsos gerincesek közti átmenet részben egy genom-duplikáció számlájára írható, vagyis ha a véralvadási kaszkád elemei valóban a fent részletezett módon alakultak ki, akkor jó eséllyel ezekben az egyszerűbb gerincesekben a rendszer kevesebb elemből fog állni.

És valóban: úgy tűnik, hogy az ingoláknak nincs külön V. és VIII, ill. IX. és X. véralvadási faktoruk; mindkét párt csak egy-egy ősi fehérje képviseli, s ennek megfelelően a véralvadási kaszkádjuk is egyszerűbb. Ha a teljes genom publikálása pár hónapon belül nem változtat drámaian ezen a képen, akkor a "leegyszerűsíthetetlen komplexitás" ikonikus folyamata megkapja a végső kegyelemdöfést. Persze már eddig sem állt már túl szilárd lábakon, a cetek különcködése miatt: a delfinek és bálnák esetében a hierarchia csúcsán levő ún. XII. faktor vált működésképtelenné, s láss csodát, mégsem szenvednek krónikus vérzékenységben.    

(De persze még hosszú a lista, hogy mi minden nem stimmel Michael Behe kedvenc érvével.)

Doolittle RF, Jiang Y, Nand J (2008) Genomic Evidence for a Simpler Clotting Scheme in Jawless Vertebrates. J Mol Evol doi: 10.1007/s00239-008-9074-8.

Ha manapság környezettudatos ismerőseink arcára őszinte megdöbbenést, netán felháborodást szeretnénk varázsolni, akkor elég kedvesen megérdeklődni, hogy mutáns növényt, vagy egyenesen, lyesszasz, transzgénikus növényt esznek-e/ennének-e? A válasz többnyire "nem" lesz, gyakran kisebb beszéddel megfejeleve, amelyben az említett növények káros hatásait ecsetelik buzgó szorgalommal.

Pedig szigorúan véve még a legpuristább organic-fan sem eszik mást mint "mutáns" növényeket, hiszen ahhoz valami végtelen naivitás kell, hogy komolyan gondoljuk, a búza, paprika, krumpli vagy padlizsán vad őse pont úgy nézett ki, mint az a növény amit a közeli szupermarket polcairól a kosarunkba rakunk. (Most abba ne is menjünk bele, hogy valahogy ez a vad ős is ki kellett alakuljon ;-).) És hát az is elgondolkoztató kellene legyen, hogy az x db. alma-, narancs- vagy épp paradicsomfajta közti különbség is valahogy képes öröklődni, vagyis a genetikai különbségekben fejeződik ki.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

S hogy gyorsan példával is alátámasszam, mit is értettem az előző posztban az alatt, hogy "sok morfológiai változás már meglevő gének dózisának és kifejeződési helyének pontosabb szabályozásához kapcsolható" a mikroRNS-ek révén, álljon itt a Texel birkák esete.

A holland Texel szigetéről származó birka fajtát húsáért kedvelik a tenyésztők, ugyanis ezek az állatok más fajtáknál sokkal több izmot halmoznak fel magukon. És egy-egy ilyen birka izmos farát elnézve egy biológusnak akarva-akaratlanul is a"bully" whippet illetve a fehér-kék belga ugrik be.

Ezekben a kutya illetve tehén fajtákban az extra izomkötegek mind egy myostatin (mstn) nevű génben bekövetkezett mutációkhoz köthetők. Egészséges állatokban a MSTN fehérje az izomőssejtek osztódását szabályozza; hiányában ezek a sejtek extra osztódásokon mennek keresztül, ami több izomrost kialakulásához vezet. A fehérje funkciója (legalább is emlősök között) igencsak konzerváltnak tűnik: ebek és szarvasmarhák mellett egerekben és emberekben is ugyanez a szerepe a MSTN-nak. Logikus volt tehát a mstn génre fókuszálni a Texel birkák vizsgálata során is.

Az első eredmények bíztatónak tűntek: a mutáció térképezése valóban a mstn pozíciójához kötötte a fenotípust. A bökkenő csak az volt, hogy a fenti állat példákkal ellentétben, a birkák szóbanforgó génje nem tartalmazott olyan változást, ami miatt a fehérje működésképtelen lett volna. Hosszas keresgélés után aztán fény derült arra, hogy a mutáció a fehérje kódoló rész mögött helyezkedik el. Egy egyetlen bázispárnyi változásról van szó, aminek következtében egyszerre két izomspecifikus miRNS (mir1 és mir206) is képessé válik a Texel birkák mstn mRNS-éhez kötődni, meggátolva annak átíródását. Így hiába hibátlan a fehérje kódoló szekvenciája, mert végső soron sosem lesz belőle funkcionális termék. A birka izmok pedig csak nőnek és nőnek.      

Clop A, Marcq F, Takeda H, Pirottin D, Tordoir X, et al. A mutation creating a potential illegitimate microRNA target site in the myostatin gene affects muscularity in sheep. Nat Genet 38(7): 813-818.

A nyolcvanas évek végén, kilencvenes évek elején a fejlődésbiológia  hirtelen új korszakba lépett, amikor a klasszikus embriológia eredményeire építve, de az egyre bővülő molekuláris eszközöket is bevetve, kutatók egy új generációja pár év leforgása alatt durván kitágította a tudományág horizontját, exponenciálisan megnövelve azt, amit a gerincesek és gerinctelenek fejlődéséről tudunk. Ennek a kornak (is) állít emléket az egyik akkori úttörő (és mai nagyöreg), Randy Moon  The Scientist-ben megjelent cikke is, s amint az már az első bekezdés végén kiderül, a kutatások régi-új sztárja a béka lett.

Az idő azonban nem állt meg és az új korok szeleinek szárnyán új szokások és új igények jelentek meg, amelyek egyre inkább nyilvánvalóvá tették, hogy a béka számos előnye ellenére (pl. könnyű kisebb darabokat kivágni, ide-oda tenni benne, várva hogy, mi lesz) nem ideális minden kérdés megválaszolására. Legnagyobb hiánya, hogy nem (pontosabban csak alig) vannak mutáns vonalak, így mindazokat a genetikai manipulációkat, melyek a gerinctelenek között az ecetmuslicát a mennyekbe emelték, nem lehet elvégezni vele. Ez persze még önmagában nem lett volna elég erős érv ellensúlyozni az előnyöket, de a dolog nem maradt ennyiben. Ugyanis egy "vetélytárs" tűnt fel a láthatáron a zebrahal formájában (achtung: jobb itt leszögezni, hogy jómagam is halakkal dolgozom, így a pártatlanság vétségébe eshetem ;-)), amely egyszerre nyújtotta az embrionális előnyöket és a genetikai finomságokat. A béka fokozatosan háttérbe kezdett szorulni, számos nagyöreg őszinte bánatára. Utóbbiak közé tartozik Eddie de Robertis is (a megagagyi honlap ne tévesszen meg senkit, a labor a világ leg(el)ismertebbjei közt van), aki a fent látható kis grafika segítségével arra igyekszik ösztökélni a kollegákat (amennyire meg tudom ítélni, nem sok sikerrel), hogy a zebrahal helyett, használják a jól bevált egeret a genetikai vizsgálatokra (amely emlős révén gyakran informatívabb, még ha sokkal-sokkal babrásabb is), s maradjanak a békánál a korai embriogenezis tanulmányozása során.  

Mindez a fenti random agymenés annak az apropóján jutott eszembe, hogy blogunk rendszeresen kommentelője, Tancsibácsi,  Béka blog címmel látott neki a napokban a biológiával kapcsolatos tévhitek oszlatásána. És asszem erre a békára (a másikkal ellentétben) még garantáltan sokáig lesz szükség :-).

Az elmúlt hét "trendi" biológiai híre kétségtelenül az Észak-Wales partjainál felfedezett hatlábú oktopusz volt. S mivel a kis jószág láthatólag nem valami kéretlen külső erő hatására rendelkezik két lábbal kevesebbel, értelemszerűen a fejlődésbiológusok azon kezdik instant a fejüket törni, hogy mi okozhatta ezt a alkati malőrt.

A kérdésre azonban nehezebb a válasz, mint azt elsőre gondolná ez ember. Mivel a puhatestűek és különösen a fejlábúak fejlődése fejlődésbiológiailag nem egy könnyű dió (nehéz jó minőségű embriókhoz jutni, és azok fejlődése akár hónapokig eltarthat), nem is sokat tudunk róluk. A kevésből ami rendelkezésünkre áll (és szerencsére, pár hete jelent meg egy új tanulmány az ugyanide tartozó Nautilus-ok embriológiájáról), nagyvonalakban azért rekonstruálhatjuk, hogz miként is zajlott a tintahalak és oktopuszok evolúciója – és ezen át, hogy mi is történhetett a walesi hexopusban.

Ha összevetjük a puhatestűek egyszerűbb képviselőit, pl. egy Patella nevű tengeri csigafajt a lényegesen bonyolultabbnak tűnő "polipokkal", a legszembetűnőbb különbség, hogy utóbbiakban a lábak (szinte) körbefogják a fejet – innen az elnevezésük is -, azt az illúziót keltve, hogy a lábak a fejből nőttek ki. A helyzet azonban nem ez: a fejlábúak lábjai és csápjai a csigák lábával homológ szervek. Kialakulásuk (és a puha szövetek fosszilizációjának ritkasága miatt, itt ma még találgatásra kell hagyatkoznunk) során a csigák lába több részre "osztódott", valamint a test hossztengelye lerövidült, ami a fej és láb szerveinek összetömörüléséhez, egymásracsúszásához vezetett.

A fejlábúakra jellemző archetipikus embrionális bauplan "védjegye" a test két odalán szimmetrikusan kialakuló öt bár bimbó-szerű képződmény. Ezek közül az első kettő a Nautilusok esetén a fej egy különleges szervét, a csuklyát hozza létre, míg az utolsó három több tucat ujjszerű minicsápot hoz létre (ez feltételezhetően egy másodlagos, csak a Nautiloid vonalban megjelenő jegy). Tipikusabb a tintahalak esete, ahol mind az öt bimbópárból "végtag" alakul ki: a négy pár láb, plusz egy pár csáp. Az oktopuszok azonban különcködnek, mert náluk már csak négy pár "végtag" bimbó jelenik meg a fejlődés során (ezekből éertelemszerűen a nyolc kar alakul majd ki) – aminek két magyarázata lehetséges: vagy egy pár bimbó-képződmény kis sem alakul, vagy mindkét oldalon két-két ilyen kiemelkedés összeolvad.

És innen már evidens a hexopusunk legvalószínűbb magyarázata is: megismétlődőtt a kar-bimbó elvesződés/fúzió. Hogy ennek genetikai okai vannak, vagy egyszerűen csak a korai fejlődési mechanizmusok kavarodtak meg (mint Janus, a kétfejű teknős esetén) az azonban megválaszolhatatlan, bár az utóbbi sanszosabbnak tűnik.    

Shigeno S, Sasaki T, Moritaki T, Kasugai T, Vecchione M, Agata K (2008) Evolution of the cephalopod head complex by assembly of multiple molluscan body parts: Evidence from Nautilus embryonic development. J Morphol. 269(1): 1-17.

Amikor úgy két hete elterjedt, hogy az egyetemen magyarázzák majd a magyarázhatatlant Harun Yahya követői, rögtön éreztem, hogy kevés szórakoztatóbb programot találhatnék egy kedd késődélutánra. Így aztán amikor eljött a nap, háromnegyed négykor a pipettát az asztalra csaptam és átcaplattam a kijelölt előadóba, hogy egy kényelmes helyről, megfelelően kiélvezhetem a showt. Persze ekkor már túl is voltunk az első botrányon, ami abból adódott, hogy az egész hepajt szervező Student Islamic Society, kicsit sunyi módon nem jelölte meg, hogy miért pont a Darwin-előadót szeretné lefoglalni egy pontosan nem megjelölt témájú előadás számára, így a dékán és a tanszék oktatói már leginkább csak a sajtóból értesültek arról, hogy kreacionista körökben kisebb PR-puccsként ünnepelték a Darwin egykori londoni háza helyén épült egyetemi épületben tartandó szeanszukat. Hogy a Gower Street "istentelen mocska" mégsem az ominózus teremben élvezhette a "The Collapse of Evolutionary Theory and Fact of Creation" című ~90 perces gyönyörűséget, az annak köszönhető, hogy a pimaszságon jópáran besokaltak és végül másik előadóba terelte át a díszes társaságot az egyetemi bürokrácia.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →