Az IPCC jelentés februári, első része azokat a bizonyítékokat foglalta össze, amelyek alapján ma minden eddiginél biztosabbak lehetünk abban, hogy a globális felmelegedés valós és az emberiségnek része van benne. A napokban közzétett második rész a jövőbe próbál tekinteni és felmérni, hogy milyen hatása is lesz bolygónk lakóira a klímaváltozásnak.

A felsejlő kép nem valami vidám, az emelkedő hőmérsékletet (helytől függően) aszályok és árvizek, csökkenő terméshozam, járványok kísérik, s a jelek szerint ezek pont a ma legelmaradottabb országokat súlytják majd leginkább. Hogy a ma élő fajok 20-30 százaléka veszélyeztett lesz, emellett másodrangú problémának tűnik (de nem az!).

Kontinensekre lebontva mindez a következőképpen fest:

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Mint azt minden természetjáró tapasztalhatta, a magashegyi környezet alacsony oxigéntartalma elég megterhelő a szervezet számára. Mivel a vér nem tud elegendő oxigént szállítani az izmokhoz, különösen az edzetlen túrázó a legkisebb megterheléstől is lihegni kezd, a legenyhébb szellőtől is elfárad. A probléma kiküszöbölésének egyik útja a rendszeres légzésszám megnövelése (ezt alkalmazzák a tibetiek), egy másik a vér vörösvértest (és ezen át hemoglobin) koncentrációjának felsrófolása (pl. perui indiánok), egy harmadik pedig a hemoglobin oxigénkötő képességének megvéltoztatása.

Utóbbit egy olyan amerikai egérfajban – a szarvasegérben (Peromyscus maniculatus) – figyelték meg, amely populációi a tengerszinttől egészen 4,300 méteres magasságig egyaránt előfordulnak, s így ideális alanyát képezik az összehasonlító populációgenetikai tanulmányoknak.

A szarvasegér két ügyes trükköt "alkalmaz". Egyrészt, más emlősöktől eltérően, a két, egymáshoz közel fekvő α-globin génje (5' és 3') nem teljesen egyforma, hanem ezek egyike ( a 3') egy olyan mutációt hordoz, amely révén megnövekedik az oxigénkötő affinitása. Ennek köszönhetően, az egerek alapból is kétfajta α-globin fehérjével rendelkeznek: egy kisebb affinitásúval, amelyik az oxigéndúsabb, tengerszinthez közelebbi környezetben ideális (mert könnyebben tudja leadni a szövetek oldalán az O₂-t), ill. a már említett nagyobb affinitásúval, amely a tegerszinttől távolodva válik egyre fontosabbá. Ez az adaptáció, amelyik mindegyik szarvasegér populációban jelen van, már önmagában is fontos, de egyedül nem tudná megmagyarázni a különböző magasságban élő egerek vérének oxigénmegkötő képessége között észlelhető különbséget.

Ehhez szükség van a második "trükkre", amely első pillantásra inkább csak az előző variálásának tűnhet, ugyanis újból olyan mutációkról van szó, amelyek az ominózus oxigénmegkötő képességet befolyásolják. Ezek azonban a másik (5') α-globin gént érinti, azt amelyiknek a mezei egerekben alacsonyabb az oxigenkötő képessége. Ennek a génnek ugyanis több változata (allélja) létezik, attól függően, hogy melyikben hány olyan mutáció fordul elő, amelyik növeli az oxigénmegkötő affinitásukat (és, ne feledjük, ezzel párhuzamosan csökkentik a leadóképességet a szöveteknél). A hegyen élő egerek között igen gyakori, hogy mind az öt, ismert mutáció együtt jelenik meg, míg a tengerszinten élőkben gyakran együtt hiányoznak – a köztes magasságokban pedig átmeneti kombinációk jelennek meg.

Mivel az egerek a Sziklás hegység oldalában folyamatosan jelen vannak a Nagy Síkságtól egészen több ezer méterig, elvileg a különböző allélok, az 5' α-globin  gén különböző változatai szabadon áramolhatnának a populációk között, hiszen annak semmi akadálya nincs, hogy egy-egy egér élete során pár száz métert kóboroljon valamelyik irányba (és ott szaporodjon). Az allélok jellegzetes rögzülése azonban azt bizonyítja, hogy a természetes szelekció adott magasságban egy adott allélt preferál, s aki mással rendelkezik az hátrányba kerül. 

Storz JF, Sabatino SJ, Hoffmann FG, Gering EJ, Moriyama H, et al. (2007) The Molecular Basis of High-Altitude Adaptation in Deer Mice. PLoS Genet 3(3): e45 doi:10.1371/journal.pgen.0030045

A fejlődés során becsúszó mutációk, az epigenetikai szabályozás és a környezeti hatások miatt, nincs két tökéletesen egyforma élőlény, bár értelemszerűen a klónok, partenogenetikus egyedek és az egypetéjű ikrek meglehetősen közel állnak ehhez. A genetikai anyag közel tökéletes megegyezése az, ami igazán különbözővé teszi pl. utóbbiakat a kétpetéjű ikrektől, amelyek csak éppen annyira hasonlítanak mint egy átlagos testvérpár (hiszen szintén két különböző petesejt és spermium egyesülésével jönnek létre).

A kétfajta iker-rokonság közötti átmenet kifejezetten nehezen elképzelhető, ha nem éppen lehetetlenül hangzik, különösen emberek esetén (bár…. – lásd kicsit lejjebb), de más fajok nem ennyire fantáziátlanok.

Példának okáért ott vannak a selyemmajmocskák, ahol már hosszabb ideje ismert, hogy a méhben fejlődő (kétpetéjű)ikrek a fejlődés során szorgalmasan cserélgetik egymás között vérképző őssejtjeiket, így például az sem ritka, hogy kifejlett hímekben XX kromoszómás vérsejtekre leljünk, amelyek a nővérétől még a méhben kapott ősvérsejtekből keletkeznek (illetve, természetesen, vice versa). Arra azonban, csak most derült fény, hogy ez a fajta csere-bere nem szorítkozik a vérképző őssejtekre, hanem gyakorlatilag bármilyen őssejt alanya lehet. És a "bármilyen" az az ősivarsejtekre is vonatkozik.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

A tankönyvi történet szerint, az emlősök mai sokfélesége annak a radiációnak köszönhető, amely mintegy 65 millió évvel ezelőtt, a dinoszauruszok hirtelen kipusztulása után következett be. Egészen addig csak apró éjszakai állatokként húzódtak meg a dinoszauruszok árnyékában, s ha nincs a Chicxulub meteorit, még valószínűleg ma is ott lennének.

A történet jó pár részlete már eddig is tarthatatlan vagy vitatott volt (lásd: milyen emlőscsoportok léteztek ekkor, ill. hogy mennyiben varrható kizárólag a meteor becsapódás nyakába a hirtelen kihalás) és egy friss cikk méginkább időszerűvé teszi az elmélet revízióját.

Ugyanis, ha elkészítjük a mai emlősök lehető legteljesebb filogenetikai családfáját (márpedig a szóbanforgó cikkben a létező 4,554 emlős fajból 4,510-et górcső alá vettek!!) három fontos dolog tűnik fel: egyrészt, a három főbb emlőscsoport, a kloakások, az erszényesek és a méhlepényesek már 150 millió évvel ezelőtt elkülönültek egymástól, másrészt a méhlepényesek főbb rendjei is megjelentek 85 millió éve, harmadrészt a ma élő emlősök legnagyobb és leggyorsabb diverszifikációja 50 millió éve kezdődött és 10 millió évvel ezelőtt ért véget (kivételt ez alól csak a néhány db. kloakás faj és pár kisebb erszényes csoport képvisel, amelyek 63 millió éve alakultak ki).

Ezek a dátumok egy dologban mindenképpen "furcsák": bőven a Kréta-Harmadkor (K/T) határát jelző meteor becsapódás előtti vagy utáni időpontokat jelölnek. Mennyiben hibás tehát az emlősök feltörését a K/T határhoz kötő eddigi nézet, illetve volt-e ennek egyáltalán valami köze az emlősök speciációjához?

Az az elgondolás mely szerint a dinoszauruszok közelsége szinte teljesen elzárta az emlősök evolúciója előtt a kapukat, mindenképpen felülvizsgálatra szorul. Az emlősök egyértelműen sok változáson mentek keresztül már a Kréta során is és ez nem exo-planetáris elemekhez köthető, hanem valószínűleg sokkal paralgiabbakhoz, mint pl. a zárvatermők megejelenése, az óceánból felszabaduló anoxikus gázok atmoszféra formáló hatása, stb.

Ennek ellenére a dinoszauruszok kihalása valóban lehetőséget nyújtott az emlősök dobbantásához (ezt biztosan tudjuk a fosszilis leletekből), csak éppen pont nem a cikk vizsgálatának (fő)tárgyát képező, jelenleg is élő emlőscsoportokéhoz, hanem olyanokéhoz, amelyek mára már kihaltak. Valószínűleg utóbbiak térhódítása zárta el az emlősök következő hullámja elől az érvényesülés útját, s csak amikor előbbiek eltűntek (feltehetőleg) az 50 millió éve bekövetkező gyors felmelegedés következtében, lett esélye a ma is élő rágcsálók, kérődzók, húsevők és főemlősök őseinek a bizonyítani.

Bininda-Edmonds, ORP, Cardillo, M, Jones, KE, MacPhee, RDE, Beck, RMD, et al. (2007) The delayed rise of present-day mammals. Nature 446: 507-512.

A kínai lelőhelyek továbbra is ontják magukból az érdekesnél érdekesebb fosszíliákat. Most éppen ismét egy ősi emlős került elő, amely egyszerre támasztja alá a középfül evolúciós kialakulásáról szóló elméleteinket és kínál betekintést az evolúció boszorkánykonyhájának egy Hox-gének tüzelte bugyrába.

A Yanoconodon allini (mert ez a neve nekije) jellegzetes fogazata alapján a virágkorát a mezozoikumban elérő, menyétszerű állatokat magába foglaló Eutriconodonta csoportba tartozik.

Ami azonban igazán érdekes a leletben, az a füle, pontosabban azoknak a csontocskáknak a helye és alakja, amelyek a mi középfülünkben a kalapács (maleus) – üllő (incus) – kengyel (stapes) trimuvirátust alkotják. Ezek közül az első kettő az első embrionális kopoltyúívből keletkezik (részben az embrionális korban jelen levő Meckel-porc csontosodásával), míg az utóbbi a második kopoltyúív terméke.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

A napfény egyszerre jelent áldást és gondforrást: utóbbit a benne levő UV-sugarak miatt kialakuló mutációk miatt, előbbit pedig ugyanezen sugárzás nyomán megvalósuló D-vitamin szintézis okán. Sőt, ha esztétikai szempontokat is figyelembe veszünk, akkor említhetjük akár a barnulást is a pozitív hatások oldalán, habár nem árt észben tartani, hogy bőrünk a barna színt kialakító pigmentet, a melanint, éppen azért termeli, hogy megvédjen az UV-sugarak DNS roncsoló hatásától.

A fentiek mellett, talán még az sem elhanyagolandó, hogy, különösen így tavasz tájékán, kifejezetten jól esik a napsütésben lustálkodni. Persze nem teljesen véletlenül: a pigment szintézis során/mellett egy jellegzetes opioid peptid, β-endorphin is termelődik. (Egyéb molekulák mellett az opioid peptidek felelősek a jó közérzet kialakulását, ezért is annyira addiktívak az opiát-származékok.) Egy napokban megjelent tanulmány pedig arról lebbenti fel a fátylat, hogy mindezen folyamatok mennyire összehangoltan működnek molekuláris szinten.

A koordinálás kulcsa egy olyan molekula, melynek tumor-szuppresszor szerepe már régóta ismert. Ez a p53, egy olyan fehérje, amelynek kiemelt szerepe van a sejtciklus szabályozásában, és amelyik elsősorban különböző stresszhatásokra (pl. DNS törés) aktivizálódik. A p53 aztán képesa pro-opiomelanocortin (PMOC) gén aktivizálására, s utóbbinak a terméke szolgál a melanocitákat pigment termelésre ösztökélő α-MSH hormon, a fent említett β-endorphin, illetve néhány más peptid-hormon alapanyagául (bár nem feltétlenül ua. a sejtekben alakul ki mindegyik peptid).

Mielőtt azonban mindent hátrahagyva, valamelyik szoliba rohannánk, nem árt emlékezni arra, hogy az, hogy kismértékű UV-sugárzás hasznos és kellemes lehet, még nem jelenti azt, hogy több belőle arányosan hasznosabb és jobb lesz. Egy kritikus pont felett a sejt belső folyamatai már nem lesznek képesek a felhalmozódó DNS hibákat javítani és ez előbb-utóbb szomorú következményekhez vezet (lásd még a bőrrák címszónál).

Cui, R, Widlund, HR, Feige, E, Lin, JY, Wilensky, DL, et al. (2007) Central role of p53 in the suntan response and pathologic hyperpigmentation. Cell 128: 853-864.

A malária elleni védekezésről beszélve, általában hajlamosak vagyunk egy kalap alá venni magát a malária parazitát és köztes gazdáját, a szúnyogot: a cél mindkettő pusztítása. Persze ez nem meglepő, hiszen a gyakorlatban is elég jól helytáll a "kevesebb szúnyog = kevesebb megbetegedés" egyenlet. De ennek fényében gyakran elfeledkezünk egy apróságról: a Plasmodium a szúnyogoknak is a parazitája, nem csak nekünk, embereknek.

Ezzel a tudással felfegyverkezve, pedig akár el is filózhatunk, azon, hogy vajon köthetnénk-e egy alklami érdekszövetséget az idegesítő kis moszkítókkal, a veszélyesebb közös ellenfél legyőzésére? A válasz sokáig "nem"-nek tűnt, mivel a Plasmodium-rezisztens szúnyogok, kicsit misztikus ok(ok)ból nem voltak sikeresebbek, mint "mezei" társaik (feltehetőleg azért mert a sikeres immunválasz közel annyi energiát emésztett fel, mint maga a kórokozó-hordozás).

Most azonban úgy tűnik sikerült ezen az akadályon túllépni: olyan szúnyogokban, amelyek beleiben egy SM1 nevű peptidet fejeztetnek mesterségesen ki, a kórokozó képtelen a belekből kitörni, s mivel ez életciklusának egy elengedhetetlen mozzanata, a szúnyogot sem tudja megfertőzni (így nem lesz szükség az energiaigényes immunválaszra sem). Ezek a transzgénikus-rovarok pedig sikeresebbnek bizonyultak, mint társaik, és néhány generáció alatt már a szúnyog populáció közel háromnegyedét tették ki a kísérleti dobozban. Márpedig a kevesebb hordozó, sokkal kevesebb parazitát jelent hosszú távon.

Bár az eredmény mindenképpen ígéretes egy probléma még megoldásra vár: mivel embereken se nem etikus, se nem praktikus kísérletezni, a cikk során fertőzött egereket használtak, a szúnyogok táplálékforrásaként. Márpedig ez azt is jelentette, hogy az egerekre szakosodott Plasmodium berghei-t vizsgálták, a nagy-gonosz P. falciparum helyett. Az igazán nagy dobás az lesz, ha a megfigyelések utóbbira is állni fognak.

Marrelli, MT, Li, C, Rasgon, JL, Jacobs-Lorena, M (2007) Transgenic malaria-resistant mosquitoes have a fitness advantage when feeding on Plasmodium-infected blood. PNAS 104: 5580-5583.