Biodizájn – Gombából műanyag

Az alkalmazott kutatás nagy általánosságban az alapkutatások eredményeit felhasználó projektek gyűjtőfogalma. Van azonban egy olyan új alkalmazási területe a biológiának, ami ennek a kategóriának eléggé a határesete; a biodizájn, vagyis valamilyen élőlény (mikroorganizmus vagy növény) felhasználása használati tárgyak előállításához.

William Myers, a Biodesign című könyv szerzője és a rotterdami Het Nieuwe Institute (Új Intézet) Biodesign kiállításának kurátora hihetetlen sok építészeti és iparművészeti projektet szedett össze egy csokorba, amelyek mindegyike valamilyen élőlény felhasználásával készült. A színes papírdarabokat megrágcsáló, majd azokat különböző színes művészeti alkotásként kiürítő csigáktól kezdve, a változatos alakú tárolóedényekben növesztett, majd bioüzemanyagként eltüzelt szobaalgákon át, a növényi gyökerekkel kombinált légszűrő berendezésekig számos érdekes projektet lehet megszemlélni a kiállításon. Egy-kettő közülük igencsak érdekes, sőt akár reális megoldás lehet számos jelenlegi gazdasági vagy ökológiai problémára.

Közéjük tartozik a EcoCradle nevű csomagolóanyag, ami a hungarocell valós, már piacon levő alternatívája. A különböző elektronikai termékek illetve üvegek csomagolására használt anyag gombafonalak szövedéke. A gomba az adott formába öntött, szerves hulladékból álló forgácsot kb 5 nap alatt szövi be, majd hőkezelés után közvetlenül használható is. Használat után a csomagolóanyag pedig szerves hulladékként komposztálható, teljes mértékben lebomlik.

A jövő úgy tűnik elkezdődött, a szerves anyagokból készülő és teljesen lebontható műanyagok térnyerése már csak idő kérdése.

A hagyományos növénytermesztés veszélyei 5. – A körülöttünk élő GMO -k

linaria.jpgA múltkor már volt szó az Agrobacetriumokról és a T-DNS -ről. A kérdés az, hogy ismerünk -e olyan eseteket, amikor a T-DNS bekerült egy növény csíravonalába is, vagyis amikor a természetben baktérium gének jutottak egy növényi genomba? Tatiana V. Matveeva és munkatársai éppen ezt vizsgálták, Szentpétervár környékén gyűjtöttek kétszikű növényeket, aztán megpróbálták kimutatni a genomjukba épült T-DNS -t. Százhuszonhét mintából egynél jártak sikerrel, egy közönséges gyújtoványfű (Linaria vulgaris) mintában bizony megtalálták a genomba épült T-DNS -t, vagyis olyan baktérium géneket, amik csak úgy a természetben beépültek egy növény genomjába és a növény génekkel együtt öröklődnek. Még szerencse, hogy ez nem számít GMO -nak, mert az biztosan veszélyes volna.

linaria01.jpgDe találhatunk ennél furcsább példákat is a növényvilágban. A dohány elég régen termesztett növényünk, elég jól ismert a ma is termesztett fajok kialakulása, ráadásul már a nyolcvanas évek óta ismert, hogy a Nicotiana glauca genomjában megtalálhatóak Agrobacterium által bejuttatott szekvenciák. A szerzők az ismert negyvenkét dohányfajt vizsgálták végig és arra jutottak, hogy a N. glauca nem egyedi eset, tizenöt különböző dohányfaj tartalmaz Agrobacteriumokból származó szekvenciákat a genomjában, igen, a N. tabacum is. A megtalált baktérium eredetű gének láthatóak az első ábrán. Megvizsgálták, hogy a baktérium eredetű gének kifejeződnek -e a dohánynövényekben, nem meglepő módon azt tapasztalták, hogy némelyikben RNS másolat is készül a genomba került baktérium eredetű génekről. Ez látható a második ábrán. Szerencsére ez nem számít ettől GM-dohánynak, hiszen az biztosan veszélyes volna.

linaria02.jpg

Magyarul ha valaki attól fél, hogy mi lesz, ha baktérium géneket juttatunk növények genomjába, az megnyugodhat, a természetben ilyen növények vesznek minket körül, sőt még a haszonnövényeink közt is akad, amelyet a fene tudja mióta úgy termesztünk, hogy baktérium géneket is tartalmaz az örökítőanyaga. Érdekes módon folyton azt olvasom, hogy a “hagyományos” növénytermesztés során csak közeli rokon fajok közt cserélődnek gének, de mint a mellékelt ábra mutatja ez nem igaz, a “hagyományos” kultúrnövényekben is találni idegen géneket, ha vesszük a fáradtságot, hogy megkeressük őket.

Matveeva, T. V., Bogomaz, D. I., Pavlova, O. A., Nester, E. W., & Lutova, L. A. (2012). Horizontal Gene Transfer from Genus Agrobacterium to the Plant Linaria in Nature. Molecular Plant-Microbe Interactions, 25(12), 1542-1551.

Intrieri, M. C., & Buiatti, M. (2001). The Horizontal Transfer of Agrobacterium rhizogenes Genes and the Evolution of the Genus Nicotiana. Molecular Phylogenetics and evolution, 20(1), 100-110.

Mire jó a GMO? 2. A rotavírus

rotavirus00.jpgA GMO vitában a Monsanto ekézése és a toxin illetve méreg szavak ütemes ismételgetése mellett rendre elsikkadnak azok a találmányok, amik annyira újszerűek, hogy egész iparágakat válthatnának ki, ha egyszer végre engednék őket termeszteni. Ma egy ilyenről lesz szó.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mert ez műanyag!

Egy 16 éves isztambuli lány, Elif Bilgin nyerte a Scientific American 2013-as, ötvenezer dollárral járó Science in Action (a tudomány akcióban) díját találmányáért. Elif kidolgozott egy eljárást, amellyel banánhéjból állítható elő úgynevezett bioműanyag. Üdvözlendő a fiatal hölgy projektje, bár egy kicsit érthetetlen, miért is ekkora a felhajtás e hír körül. Ugyanis már régóta állítanak elő ipari méretekben szerves alapanyagokból (különböző növényi olajok, cellulóz, kukorica keményítő) műanyagot, sőt, a Grazi Műszaki Egyetem Animpol nevű projektje is hulladékból szándékozik bioműanyagot előállítani, mégpedig húsipari melléktermékekben megtalálható állati zsírból gyártanának PHA-t, ami teljes mértékben le is bomlik. Valószínűleg a figyelemfelhívás áll leginkább a díj mögött.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Legyekről, darazsakról, vírusokról

VLP01.jpgA biológia különösen érdekes fejezetei közé tartoznak az élősködők és gazdaszervezeteik között zajló millió éves fegyverkezési versenyek. Az élőlények ugyanis az evolúció során a környezetükhöz alkalmazkodnak, azonban ez esetben a környezetük nagyon fontos része egy élőlény is, amely szintén evolvál, így a gazda evolúcióját az élősködője hajtja, az élősködőét meg a gazdáé. Egy ilyen rendszerben sok evolúciós újdonság önmagában előnyt jelent, hiszen minden olyan húzás, ami a gazda/élősködő immunrendszerét készületlenül éri, javíthatja a tulajdonosa túlélési esélyeit. Az egyik szokásos ilyen gazda-élősködő rendszer, amiről viszonylag sok adattal is rendelkezünk a Drosophila melanogaster ecetmuslica és egy élősködő darázs, amely a Leptopilina boulardi névre hallgat. Mindkettő könnyen kezelhető, az ecetmuslica genetikai modellszervezet, az L. boulardi pedig egy egyszerű cukros tápon eltartható, ha néhány nőstényt ecetmuslica lárvákat tartalmazó üvegbe teszünk, szépen megkeresik a lárvákat és megszúrják őket, majd a bejuttatott petékből kikelő darázslárvák belülről felfalják a muslica lárvát. Nyilván ez a folyamat nem száz százalékos hatékonyságú, időnként a darázslárva pusztítja el a muslica lárvát, ekkor a bábozódás után egy darázs kel majd ki, de az is gyakran megtörténik, hogy a muslica lárva immunrendszere győzi le az élősködőt, egy fekete, melanizált tokot képez körülötte, amiben a darázs lárva elpusztul.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A leprás őssejtek

Ki ne hallott volna már az őssejtekről? Etikai kérdések központi témái, a média időről időre kerít valami izgalmas őssejtes hírt, az internet teli a köldökzsinórvérbankok és a gyógyíthatatlannak tartott betegségeket őssejtterápiával kezelő magánklinikák hirdetéseivel. Hovatovább, manapság már az öregedés elleni harc tuti befutói is lettek, mióta kiderült, hogy az embrionális őssejtekkel kezelt idős egerek háromszor hosszabb ideig élnek, mint a kezeletlen társaik [1]. De a legbizarrabb, szöveti sejteket őssejtekké újraprogramozó és azokat a maga önös érdekeire felhasználó élőlény mégsem az ember, hanem a leprát okozó Mycobacterium leprae.

lepra2.jpgA jellegzetes végtagveszteséggel és az arc torzulásával járó betegség már az ókori Egyiptomban is szedte áldozatait, Európába első ízben Nagy Sándor “telepítette be” indiai hadjáratából visszatérve. Az ókorban és a középkorban örökletes betegségnek, átoknak vagy éppen büntetésnek vélték, a leprajárványok kezelése ennek megfelelően a különösen hatékony elkülönítés és  megbélyegzés volt [2]. Aki azonban azt gondolná, hogy a lepra a letűnt idők betegsége, igencsak téved. A betegséget okozó, a tuberkulózis kórokozójával rokon baktériumokat 1873-ban fedezte fel Hansen, ám kezelésképpen még vagy hatvan évig legfeljebb a bőrolajfa (Hydnocarpus kurzii) olaját fecskendezték több-kevesebb sikerrel a leprás betegek bőre alá. 1950 óta alkalmazzák a dapszon nevű antibiotikumot a lepra terjedésének megállítására (nem sokkal később jelentek meg a dapszon-rezisztens Mycobacteriumok [3]), és 1990 óta 14 millió leprás beteget kezeltek világszerte. A betegség ellen folytatott ádáz küzdelemnek és a többféle antibiotikumból (dapszon, rifampicin és clofazimin) álló terápiának köszönhetően 2011-ben már “csak” közel 200 ezer új leprás fertőzést regisztrált a WHO [2].

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A “húsevő baktériumok” családfája

S.aureus.jpegA gennykeltő Staphylococcus aureus baktériumok a normál emberi mikrobióta részei, sokunk bőrén és nyálkahártyáján (főként az orrüregben) megtalálhatók anélkül, hogy bármi komolyabb fertőzést okoznának. Fakultatív anaerobok, vagyis alapvetően oxigéndús környezetben élnek, ám oxigén hiányában, például egy vágott sebben vagy a bélben képesek tejsavas erjesztésre is.

Legtöbbször a bőrön felszíni gyulladást (árpát, keléseket, furunkulusokat) okoznak, de egy komolyabb S. aureus fertőzés vezethet tüdő-, mell-, agyhártya-, szívizom-, csontvelő-gyulladáshoz, illetve húgyúti fertőzésekhez. Ritkán ételmérgezést és vérmérgezést is okozhat.

A média által tévesen húsevő baktériumnak becézett meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus (MRSA) az 1960-as években, nem sokkal a penicillinhez hasonló szerkezetű antibiotikum forgalomba hozása után jelent meg. Két fő típusa van, az egészséges emberi közösségekben és a különböző egészségügyi intézményekben (kórházak, dialízis-központok, stb) terjedő. Kórházban elkapott fertőzéskor a műtéti seb gyulladása, vérmérgezés vagy tüdőgyulladás írható a MRSA számlájára. Ezidáig a meticillinnek ellenálló baktérium-törzsek  több más antibiotikumra is rezisztenssé váltak, ma vankomicint adnak a MRSA-s a betegeknek [1].

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Bakteriális terepruha

Pár héttel ezelőtt már vázoltam, hogy miért is fontos, hogy egy tintahal ne takarja ki a fényt úszás közben, elárulva ezáltal saját pozícióját, az alatta portyázó ragadozóknak.

Akkor a legevidensebbnek tűnő megoldást ismertettem: ha sikerül többé-kevésbé átlátszóvá válni, akkor kiszúrható árnyék sem jön létre.

Persze nem minden faj feltétlen híve az “üvegtest” programnak, így más megoldásokat is ismerünk. Az egyik, kommentek közt is előkerülő, a hawaii kurtafarkú tintahal (Euprymna scolopes) nevét égette bele a tudománytörténetbe.

A szóbanforgó tintahal egyáltalán nem átlátszó, viszont hasi oldalán egy specilizált “fény-szervet” hordoz, amivel biolumineszcens fényt állít elő.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A fertőző betegségek eredete

A járványok a történelem színházának alulbecsült szereplői: ezzel a gondolattal foglalható össze Jared Diamond 1997-es a “Háborúk, járványok, technikák” című sikerművének egyik kulcsgondolata. A szemmel láthatalan, de az emberi szervezetre adott esetben végzetes kis kórokozók már az jóval a felfedezésük előtt aktív szerepet játszottak kontinensek meghódításában, vagy éppen hódítások meghiúsulásában, mint azt Napóleon is megtapasztalhatta az oroszországi hadjáratának végén.

De mi ezeknek az emberi fertőző betegségeknek az eredete, hogyan jöttek létre? Mindig velünk voltak az őket kiváltó kórokózók, vagy csak jóval az emberi faj kialakulása után döntöttek úgy, hogy a Homo sapiens is megfelelő inkubátorok lehet számukra?

A válaszok ma még nem egyértelműek, de az említett könyv megjelenése óta eltelt tíz év során rengeteg új ismeretre tettünk szert, ezeket próbálja most Diamond a Nature-ben összegezni.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….