Hogyan alakult ki a citromsavemésztő E. coli?

lenski-genom01.jpgRichard Lenskit nyilván senkinek sem kell bemutatnom, lebilincselően izgalmas kísérletei (1, 2, 3) elég sok adalékot szolgáltattak az evolúció megismeréséhez. Kétségkívül leghíresebb munkája az évtizedek óta folyó E. coli evolúciós kísérlete, ahol egy E. coli törzset többfelé osztott, majd szőlőcukorban szegény, citromsavban gazdag táptalajra helyezte őket és figyelte, mi történik velük. Az E. coli egyik jellemzője ugyanis, hogy csak anaerob körülmények között képes citromsavat hasznosítani, oxigén jelenlétében a citromsav nem jut át a sejtmembránon, így nem is képes táplálékként felhasználni a sejt. A mikrobiológiai gyakorlatban ez alapján azonosítják E. coliként. Lenski eredeti feltételezése az volt, hogy mivel az E. coli anaerob körülmények között képe citromsavat is hasznosítani, megfelelő körülmények között előbb-utóbb az evolúció során kialakul az oxigén jelenlétében való citromsavfogyasztás képessége is. Nem csalódott, röpke 31000 nemzedék után a tizenkét törzs egyikében meg is jelentek citromsavat is hasznosító sejtek, ezeket nevezte el Cit+ -nak.

 

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Repülj, de betegen

myotis_davidii.jpgRepülni drága mulatság, nekünk embereknek is, de mindazon szerencsés vagy kevésbé szerencsés fajoknak is, akik erre a mutatványra mindenféle motorikus segédeszköz nélkül képesek.

A gravitáció elleni harc természetesen megköveteli a szárnyakat, de legalább ennyire fontos, hogy az aktív repülésre képes fajok gyakran eszméletlen energiákat ölnek abba, hogy ezekkel a szárnyakkal megfelelő mennyiségű felhajtóerőt hozzanak létre a levegőbe emelkedéshez/maradáshoz.

Ennek megfelelően a frissen megszekvenált denevér genom (pontosabban denevér genomok, mert egyből kettőről is szó van, a gyümölcsevő füstös repülőkutya – Pteropus alecto -, illetve a rovarevő Myotis davidii lett a két vizsgált faj) egyik érdekes hozománya, hogy pontosabb képet nyerhetünk a magas energiahasználattal járó járulékos genetikai változásokról.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Úszóból kéz: a Hox gének szerepe

Amikor egyszer régen írtam egy hosszú, bevezető posztot az emlős végtagok fejlődéséről, akkor az volt a nem is igen titkolt szándékom, hogy az egész amolyan felvezetésként szolgál majd a mellső végtag evolúcióját tárgyaló posztokhoz. Aztán teltek az évek és igazából csak nem sikerült időt szakítani a témára, pedig mindig lett volna anyag. Múlt hónapban azonban két olyan fontos cikk is kijött, ami miatt most mégis össze kell kapnom magam, nem is egy, hanem két poszt erejéig, mert ezekről hallgatni már-már bűn lenne. 🙂

Az első cikk azzal foglalkozik, hogy miképpen befolyásol(hat)ta az elnyújtott Hoxd13 expresszió a végtagok fejlődését. De, hogy ne rontsunk ajtóstól a házba, előbb lássuk, hogyan kerül elő egyáltalán ez a gén és egyáltalán, miben is különbözik egy egér és egy hal végtagja.

Ha az ősi gerinces végtagot vesszük szemügyre, ami ma is megfigyelhető egyes procoshalakban (lásd cápák – A), akkor azt látjuk, hogy a végtag ízesülését a vállövhöz három nagy csont biztosítja, ezek a propterygium (kék), mesopterygium (zöld) és metapterygium (sárga). Ezekhez apróbb csontok kapcsolódnak (distal radials – d.r.), amelyek az úszósugarakat tartják. Csontoshalak esetében (B) ez a szabásminta úgy egyszerűsödött, hogy a metapterygium elvesződött, és az úszósugarakat tartó apróbb csontok száma is redukálódott. A szárazföldi gerincesekben (C) viszont pont a metapterygium maradt egyedül meg (felkarcsontként), a disztális radiálisokból pedig kialakultak az alkarunk csontjai és a kéztőcsontok. (Némi nemű vita van arról, hogy az ujjak maguk az úszósugarak homológjai-e, vagy sem, de a jelenleg dominánsabbnak tűnő nézet szerint igen.)

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Hogyan születnek a gének?

Nyilván a biológia egyik alapvető kérdése, hogyan alakulnak ki új gének az evolúció során? Az egyik legkorábban felismert modell egyszerűen azt tételezi fel, hogy egy működő gén duplikálódik, majd az egyikben mutációk történnek, amelyek egy új működés ellátására teszik alkalmassá. Ennek a modellnek az egyik gyenge pontja, hogy a tandem duplikációk általában evolúciós mértékkel mérve rövid ideig maradnak fenn, hiszen így egy gén két példányának kellene megmaradnia, holott szelekciós nyomás csak egy példányra hat, a második példány elvesztése nem okoz hátrányt az élőlénynek. Joakim Näsvall és munkatársai ennek a régi modellnek egy egészen picit módosított változatát közölték le nemrég, amelyben úgy képződhet egy új gén, hogy végig folyamatosan pozitív szelekciós nyomás hat a duplikált gén mindkét példányára.

ujgen_1_abra.jpg

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Az egér alagútja

Egy csomó élőlény saját maga építi fel otthonát, mint például a méhek, hangyák vagy madarak. Ezek egyik közös jellemzője, hogy nagyrészt egyszerű, öröklött viselkedésminták szükségesek az elkészítésükhöz. Nyilván érdekes kérdés, hogyan öröklődik a viselkedés és hogyan alakulhatnak ki az ezt szabályozó gének? Jesse N. Weber és munkatársai egy ilyen öröklött viselkedés genetikai alapjainak a felderítésére vállalkoztak.

1_abra.jpg

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A bacculum

dog_baculum.jpgKedvelt családi sztori szerint, néhány generációval ezelőtt, egyik női felmenő anatómia vizsgáján szóba került a férfi nemiszerv felépítése és a szigorú (naná, hogy férfi) vizsgáztató előtt fel kellett sorolni, hogy milyen szövetek hozzák létre a kényes jószágot. A végtelen zavarban levő vizsgázó el is kezdte sorolni: “bőr, izom, csont …” – “Azt maga csak úgy érzi!” csattant a közbevágás, és hát ez az a foka a megsemmisülésnek, ahonnan már nehéz visszahozni a dolgot.

Pedig, bár az emberi “os penis” valóban kincs, ami nincs, a péniszcsont (avagy bacculum) nem hogy létezik, de kifejezetten gyakori dolog az állatvilágban. Megtaláljuk rágcsálókban, denevérekben, ragadozókban és rovarevőkben, sőt számos hozzánk közeli rokon főemlősben is. Vagyis, tulajdonképpen a mi “pőreségünk” a különlegesség, és olyannyira így van ez, hogy sokak szerint a bibliai “oldalborda” erre vonatkozó kódolt/férefordított utalás, hiszen már a korabeli embereknek is feltünhetett, hogy míg a kutyák, macskák rendelkeznek ezzel a különleges csontocskával, belőlünk, a Teremtés koronájából, bizony hiányzik. (Hiányzik más is, de az egy másik történet.)

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Mitől akkora az arcod? – 2.

Kevés faj rendelkezik olyan formagazdagságal, mint a kutya (pontosabban a szürke farkas, hiszen ő a faj vadon élő ősi képviselője), az emlősök közül pedig jó eséllyel senki.

A hatalmas formagazdagság elsősorban az emberi tenyésztők szorgalmát és néha jobb, néha furább ízlését dicséri, ami azzal a bónusszal is jár, hogy számos kutya fajta esetében nagyon részletes családfák állnak a rendelkezésünkre, ami mindig is megkönnyítette az egyes fajták különleges tulajdonságaiért felelős gének feltérképezését. Persze napjaink modern és gyors szekvenálási eljárásai még rátettek minderre egy lapáttal, így az utóbbi években szinte csak özönlöttek a külünböző kutyagenetikával fogallkozó cikkek a legrangosabb lapokban is. A kutatásban Elaine Ostrander csoportja járt az élen (lásd még eredményeikről itt és itt és itt) és a PLoS Geneticsben nemrég megjelent cikkük is ebbe a sorba illik bele.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Méhláb és Hox gének

A méhek kapcsán az utóbbi időben kicsit a méhcsaládösszeomlás enigmájára koncentrállgattunk errefele, de most megtörném a nemes hagyományt és egy másik nagyon érdekes aspektusát boncolgatnám a méhek biológiájának, mégpedig a lábak morfológiáját.

Kicsit pontosítva, a hátsó lábakról lenne szó és még pontosabban azok ivari kétféleségéről, azaz dimorfimzmusáról, hogy miért olyanok, amilyenek egy dolgozóban és egy királynőben.

Mielőtt azonban ennyire előre rohannánk, előbb egy picit ismerkedjünk meg a szóban forgó testrésszel. A méhek lába tipikus rovarokra jellemző ízeltláb, ennek megfelelően részei a lábtő (coxa), a tompor (trochanter), comb (femur), lábszár (tibia), illetve a lábat alkotó basitarsus és tarsus.

A méhek esetében hátsó (harmadik) pár lábon a lábszáron egy különleges képződmény jelenik meg, az ún. pollen kosár (pollen basket). Ennek funkciója, mint arra neve is utal, a pollen elszállításában van: a rajta levő nagyméretű szőrszálak kifejezetten alklamasak a ragacsos pollen megtartására, így a dolgozók nagyméretű pollengalacsinokat képesek hazaszállítani segítségükkel.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Más frekvencián fülelni – 2.

És ha már konvergens evolúció, akkor itt egy másik remekbe szabott példa is – pontosabban csak részben új, hiszen, valami nagyon hasonlóról már írtunk egyszer.

Konkrétabban arról van szó, hogy két, egymással csak távoli rokonságban álló csoportban, a cetekben és denevérekben – amelyek egymástól függetlenül a tájékozódásnak hasonló formáját választották, az echolokációt – nagyon hasonló molekuláris változások következtek be a belső fül hangérzékelésért felelős komponenseiben.

Mivel esetleg már nem mindenki emlékezik megfelelő mélységben a gimnáziumi biológia tananyag hallást elemezgető részeire, kezdjünk egy gyors összefoglalással, miként is működik a hallás.

A környezetünkből érkező hangullámok először a dobhártyát rezegtetik meg, majd ez a rezgés a kis hallócsontocskák révén átadódik a belső fül folyadékkal töltött és csigaház alakú szervének, a nagyon eredeti módon csigának (latinul cochlea) nevezett struktúrának.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A terhes cecelégy

Az elevenszülést általában az emlősökre jellemző tulajdonságnak tartjuk, pedig a legkülönbözőbb élőlénycsoportokban alkult ki egymástól függetlenül. Ma egy kevésbé ismert példáról lesz szó, a cecelégyről. A “cecelégy” alatt nem egyetlen fajt értünk, a Glossina genus körülbelül két tucat fajt tartalmaz, jelentősége nem is ebben rejlik, hanem hogy ezek a jószágok terjesztik az álomkórt, és egy rakás hozzá hasonló állatbetegséget, amelyek igen komoly problémát jelentenek a Szaharától délre. Mivel ilyen fontos kórokozók köztes gazdája, így folyamatosan keresik a módját, hogyan lehetne kiirtani, ezért viszonylag alaposan vizsgálták, így viszonylag pontosan ismerjük a szaporodását is.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….