evolucio kategória bejegyzései

A többsejtűség eredete

Közzétéve Szerző:
2

A többsejtűség eredete a földi élet egyik fordulópontja lehetett, nem véletlen, hogy ma is sokan igyekeznek megfejteni, hogy miképpen is történhetett. Az, hogy feltehetőleg többször is bekövetkezett ez az átmenet, elvileg könnyebbé teheti a mögötte álló mechanizmus feltérképezését, nem véletlen, hogy sokan érdeklődnek a téma iránt.

Sexcomb kolléga a Chlorellákon végzett kísérleteket mutatta be nem is olyan régen, én pedig pár éve a Volvox-ok apropóján írtam arról, hogy mit is gondolunk a többsejtű életformák kialakulásáról.

Bármi volt is a valódi molekuláris mechanizmus, biztos, hogy megtörtént és az ediakara időszakban, durván 570 millió éve, nem is olyan sokkal a “hógolyó Földként” aposztrofált globális eljegesedések után, az óceánok mélyét már az ekkortájt megjelenő, komplex többsejtű szervezetek uralták. (Erről az időszakról (is) szól egyébként Attenborough legutóbbi filmsorozata, aki teheti, nézze meg. Reklámblokkunk olvasták. ;-))

Most épp Kínából került elő számos, kifejezetten érdekes fosszília, amelyek egy ún. Lantian bióta képviselői lehettek. A Lantian az eddig ismert legősibb ediakarai együttesnél, az Avalonnál is idősebb lehet a becslések szerint, és nagyon másképpen is néz ki. Ami összességében azt sugallja, hogy az élet már ebben az egészen ősi korban is igencsak sokszínű és gyorsan változó lehetett.

Yuan X, Chen Z, Xiao S, Zhou C, Hua H. (2011) An early Ediacaran assemblage of macroscopic and morphologically differentiated eukaryotes. Nature 470: 390-393.

Lepényhalak szemvándorlása

Közzétéve Szerző:
2

Pár évvel ezelőtt már szó esett a halak egyik legkülönlegesebb csoportjáról, a lepényhalakról, ahol egy teljes szimmetrikus felépítésű lárva, az egyik oldali szem vándorlása során egy döbbenetesen aszimmetrikus felnőtté alakul. A folyamat szabályozásáról viszonylag keveset tudunk, de az már kiderült korábban, hogy a pajszmirigy által termelt tiroxin hormonnak kulcsszerepe van benne.

Ez azonban még csak nagyon felszínes információ a jelenség mibenlétéről, így talán nem meglepő, hogy ezen a területen viszonylag egyszerű kísérletekkel lehet jelentős dolgokba belefutni.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Biokémiai utak evolúciója

Közzétéve Szerző:
9

Manapság Richard Lenski kísérlete kapja a legtöbb figyelmet, de azért már sokkal korábban is végeztek in vitro evolúciós vizsgálatokat. Ma egy ilyen többé-kevésbé elfelejtett munkát szeretnék bemutatni, még a hetvenes-nyolcvanas évekből.

Az E. coli baktérium Lac-operonja a génszabályozás tankönyvi példája. Ennek köszönhetően a baktérium képes laktózt, azaz tejcukrot is felhasználni, ehhez azonban két fehérjére is szüksége van: Mivel a sejt nem képes közvetlenül felhasználni a tejcukrot kell egy β-galaktozidáz nevű enzim, ami egy galaktózra és egy glükózra hasítja a tejcukrot, amelyeket már felhasználhat a sejt. Ezen kívül szükséges még egy laktóz-permeáz nevű fehérje, ami a külvilágból a sejtbe juttatja a tejcukrot. A Lac-operon ezen kívül tartalmaz még egy laktóz transzacetiláz nevű fehérjét kódoló gént is, ez a fehérje egy acetilcsoportot illeszt a tejcukorhoz, ám ez a tejcukor felhasználásához nem elengedhetetlenül szükséges. Ezt a három fehérjét kódoló lacZ, lacY és lacA gén a genomban egymás közvetlen közelében helyezkedik el, egy közös promótert használnak, egy közös messenger RNS képződik róluk, amiről aztán a három különböző fehérje íródik át.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Az egyszerűsíthetetlenül összetett rendszerek kialakulása

Közzétéve Szerző:
38

Mint azt annak idején már Darwin is felismerte, bonyolult biológiai rendszerek – ő példának az emberi szemet használta – vélhetőleg nem a ma ismert formájukban alakultak ki a semmiből, hanem számos köztes alakon keresztül, működési változásokkal jöttek létre. Nyilván ezen átmenetek tanulmányozása gyakran nehézségekbe ütközik, de kérdés, hogy ez a folyamat modellezhető –e valahogyan?

Richard E. Lenski és munkatársai éppen erre vállalkoztak, számítógépes programokkal, mondhatni digitális élőlényekkel modellezték egy bonyolult működés kialakulását. Mint tudjuk, az evolúció három alapfeltétele, hogy a résztvevő egységek önmagukat lemásolják, szaporodjanak (1), magukhoz hasonló utódokat hozzanak létre, hogy ezekben a másolatokban időnként hibák, mutációk történjenek (2) és végül, hogy az egyes változatok életképessége különbözzön, (3) azaz szelekciós nyomás hasson az egységekre. A kísérletben használt digitális élőlények ezt a három feltételt teljesítették, önmagukat másolták, időnként hibásan és végig versengtek egymással. A modellhez az Avida platformot használták, ahol az egyes digitális élőlények egymástól függetlenül szaporodnak, ám időnként hibás másolatok készülnek róluk, energiát pedig a környezettől függően különböző logikai műveletek teljesítésével nyerhetnek. A genomjuk egy körkörös utasítássor, amelyeket egymás után hajt végre, kivéve, ha az utasítás egy másik utasításhoz ugrasztja. Minden egyes utasítás huszonhat féle lehet, ezek láthatóak a második ábrán. Az induló program csak szaporodni volt képes, semmilyen logikai műveletet sem hajtott végre, saját magát utasításonként másolta le. A másolásba azonban hibák csúsztak, pontmutációk inszerciók és deléciók történtek a digitális élőlények genomjában. A kutatók semmilyen előfeltételt sem szabtak a mutációknak, az egyes mutáns genomok működése egyedül az utasításkészletüktől függött. Éppen úgy mint a természetben, a mutációk többsége az Avida programban is hátrányos vagy semleges, csak kis részük előnyös.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Szibériai meglepetés – 2.

Közzétéve Szerző:
5

Az idei év egyik nagy dobása kétségtelen az archaikus Homo fajok genomjainak publikálása lett. Azért használok többesszámot, mert a májusi neandervölgyi genom után, most került nyilvánosságra az egyik denisovai “ősember” genomja is.

Erről a különleges, se nem H. sapiens, se nem H. neanderthalis, de nem is H. erectus egyedeket tartalmazó csoportról már márciusban, a mitokondriális DNS szekvencia közlésekor írtam, és azért az is árulkodó a szekvenálási technikák fejlődéséről, hogy mostanra a teljes genom feltárásra került.

Ennek köszönetően pedig kicsit árnyalni tudjuk a korábbi történetet: a jelenlegi adatok alapján úgy tűnik, hogy a denisovai Homo ág a neandervölgyi ággal áll közvetlenebb rokonságban, mint velünk (de – egyelőre- külön fajról beszélünk, és nem egy különleges neandervölgyi populációról).

Ez azért érdekes, mert a mitokondriális DNS alapján, úgy tűnt, hogy a neandervölgyinél távolabbi rokonságban álltak a denisovaiak velünk, és ezt egy fellelt őrlőfog különleges alakja is alátámasztotta. Mi lehet a sejtmag DNS-el való vizsgálatok különbségének az oka?

Biztosat még nem tudunk, de a szerzők két elméletet vetnek fel. Az egyik szerint a fog alakja és az mtDNS szerkezete a denisovaiakban archaikus állapotot tükröz, ami bennünk és a neadnervölgyiekben párhuzamosan megváltozott. A másik elgondolás pedig azt pedzegeti, hogy ez a két ősinek tűnő jelleg a denisovaiakba egy másik, ősi embercsoportból (feltehetőleg H. erectus-ból) keveredett be, majd rögzült.

Apropó keveredés: a szerzők szerint a denisovaiak (akárcsak neandervölgyi rokonaik) nem múltak ki nyomtalanul. A rendelkezésünkre álló (jelenleg igen szerény, de gyorsan bővülő) emberi genomok alapján elképzelhető, hogy a kelet felé vándroló H. sapiens populációkkal össze szűrték a levet, mert az óceániai genomok 4%-a különlegesen hasonlít a denisovai genetikai állományhoz. Hogy ez mennyiben állja meg a helyét, egy-két év múlva már látni fogjuk, hiszen több ezer emberi genom áll addigra rendelkezésünkre, az efajta keveredési sztorik tesztelésére megfelelő kontrollt biztosítva.

Reich D, Green RE, Kircher M, Krause J, Patterson N (2010) Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia. Nature 468: 1053-60.

A csigaház-csavarodás evolúciós csavarja

Közzétéve Szerző:
14

A csigaház csavarodik, ez etalon. De a csavarodás iránya, az iránynak a miértje illetve a csavarodás irányának megváltozása már koránt sem az.

Márpedig, bár a laikus szemlélőnek szinte mindegynek tűnhet, hogy merre csavarodik egy csiga háza (esetleg még az is meglepő, hogy fajon belül többé-kevésbé fix az irány, amely genetikailag kódolt), a csigák és a velük ökölógiailag szoros kapcsolatban élők számára igen fontos a kiszámíthatóság. Ahhoz, hogy ez a kiszámíthatóság felboruljon, komoly okra van szükség, de nem lehetetlen.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Kettős látás

Közzétéve Szerző:
1

A szem evolúciója hálás téma, a különleges szemeké pedig duplán az. Írtunk már ennek apropóján “négyszemű” halakról, vaklazacokról, koponyájuk belsejéből, a fejük tetején keresztül kibámuló mélytengeri halakról, polipokról, stb. és még mindig csak a téma tetjét kapirgáltuk meg. A mostani kis történet bizton részese lehet a legérdekesebb szemek legendáriumának, bár ezúttal egy ízeltlábúról lesz szó.

Egy az Egyesült Államok területén élő csíkbogár fajról van szó, a Thermonectus marmoratus-ról, pontosabban annak is csak az egyik (vízben élő, ragadozó) lárvaalakjáról, még pontosabban annak is csak az egyik szeméről.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Strigákról, akik léteznek

Közzétéve Szerző:
2

Eukarióták közti horizontális gén-transzfer (HGT) mindig izgalmas téma, mert ritka, amikor megtörténik az általában különösen érdekes (mármint, hogy milyen hasznot hoz az új gazdájának a beépült gén), és nem utolsó sorban azért is érdekes, mert ez a GMO-ellenes tábor nagy zsákosembere, amitől félni kell.

A most megjelent tanulmányban egy olyan parazitát vizsgáltak meg, amely a gabonaféléken élősködik: a Striga hermonthica elsősorban a rozson szeret élősködni, de azért a búzát sem veti meg. A kísérlet lényegében pofon egyszerű logikán alapult: mivel a Striga egy kétszikű növény, a rozs pedig egyszikű, olyan géneket próbáltak meg találni az előbbi genomjában, ami csak egyszikűekre jellemző.

Végül sikerült is azonosítani egyet, ami a nem túl vonzó ShContig9483 névre hallgat. Ez egy (jelenleg) ismeretlen funkciójú, 448 aminosav hosszúságú gént kódol és a genomi szekvenciában tipikus kétszikű gének veszik körül.

A legérdekesebb kérdés persze, hogy miként is került át az egyik növényből a másikba? Nos, e téren beszédes, hogy a gén 3′ végén 13 darab A sorakozik egymás után. Ez rögtön egy poly(A) farokra emlékeztet, vagyis olybá tűnik, hogy egy retrogénről van szó.

Mivel a retrogének mRNS szálak reverz transzkripciójával keletkeznek, ez persze azt a kérdést vonja maga után, hogy honnan kerülhetett be az eredeti mRNS a Striga sejtjeibe? A válasz a parazita életformájában található: mivel a Strigák vékony, hausztóriumnak nevezett szerveken keresztül csatlakoztatják saját növényi erezetüket a gazdáéhoz, hogy annak elszívják a vizét és a táplálékát. Ezeken a vékony szálakon keresztül aztán időnként mRNS-ek is átkerülnek, és ha valami módon bekerülnek a megfelelő sejtekbe, akár örökletes módon intergálódhatnak is a genomba.

A legnehezebb kérdés persze nyitva maradt: működőképes-e ez a gén, és ha igen, mi a termékének a funkciója, ami miatt a szelekció nem szórta ki?

Yoshida S, Maruyama S, Nozaki H, Shirasu K (2010) Horizontal Gene Transfer by the Parasitic Plant Striga hermonthica. Science 328: 1128.

Csodálatos élet

Közzétéve Szerző:
Válasz

Lassan több mint száz éve, hogy Charles Doolittle Walcott és felesége a kanadai Sziklás-hegységben nyaralva szinte szó szerint belebotlottak minden idők egyik legcsodálatosabb fosszilis lelőhelyébe, a Burgess palába.

Az innen előkerült, sci-fibe illő alkatú fajok százai máig izgalomban tartják a biológusokat, és töretlen népszerűségüket Stephen Jay Gould remek ismeretterjesztő könyve mellett különlegességüknek köszönhetik: egy hihetetlenül érdekes korból (kambrium), elképesztően részletességgel fennmaradt leletekről van szó. A különleges fosszilizálódás miatt (hogy ez miből is állt, arról ma is csak találgatás folyik), a kemény vázak mellett a lágy testrészek is fennmaradtak. Ennek köszönhetően tudjuk, hogy a ma is létező főbb állatcsoportok ekkor már léteztek, sőt még számos más, ma már csak innen ismert törzs tagjai is szelték a vizet az akkori világóceánban.

A kambrium egyben a komplex eukarióta állatok coming-out partija is volt, amikor a több milliárd évnyi egysejtű létet, ha nem is felváltotta, de kiegészítette a soksejtű formák kavalkádja (ezt nevezi a szaknyelv kambriumi robbanásnak). Az egész dolog érdekessége, hogy sokáig olybá tűnt, a robbanás egyfajta evolúciós “buborék” volt, ami hamar ki is pukkant, és a kambrium végére a megjelent fajok nagy része kiszóródott a természetes szelekció szigorú rostján.

Ezt a nézetet cáfolja most a Nature-ben megjelent tanulmány, ahol egy marokkói lelőhelyről előkerült, az alsó-ordovíciumra datálható fosszília gyűjteményt ír le. Az ekkor élt lények közül sokan egyértelmű leszármazottai a burgessi leleteknek, így megállapítható, hogy szó sincs hirtelen kipusztulásról. A burgessi fosszíliák egyedisége mindössze annak köszönhető, hogy más lelőhelyeken általában a puha részek lebomlottak, s így azokról a fajokról, amelyek nem rendelkeznek kemény, (relatíve) könnyen megőrződő, külső- vagy belső vázzal, szinte semmit nem tudunk.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Neandervölgyi énünk

Közzétéve Szerző:
34

Amikor két napja megegyeztünk a Szertár fáradhatatlan RobiLacijával, hogy ma a Klubrádió “Többet ésszel” műsorában a mamutokról és a neandervölgyiekről beszélünk (valahol félúton kezdődik a szóbanforgó rész), még gőzünk sem volt arról, hogy estére az egész média a holnapi Science címlapsztorijával, a neandervölgyi genommal lesz tele.

A kutatás leglényegesebb része, hogy a neandervölgyi és modern emberi populációk keveredése mellett teszi le a garast: igaz csak kis léptékű dologról van szó, az európai és ázsiai populációk genomjának 1-4%-a lehet neandervölgyi eredetű.

Ami újdonságbamenően érdekes, hogy a neandervölgyi szekvenciák nem Európára korlátozódnak, hanem Ázsiában is jelen vannak. És az eredetük sem kb. 35 – 40 000 évvel ezelőttre tehető (amikor mind a modern ember és a neandervölgyiek huzamosabb ideig együtt léteztek Európában), hanem sokkal korábbra, 50 – 100 000 évvel ezelőttre. Ekkortájt a mai Közel-Kelet térségében találkozhatott a két faj, és következhetett be a keveredés, még mielőtt a H. sapiens Európát ill. Ázsiát meghódító populációi különváltak.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →