evolucio kategória bejegyzései

Felszarvazva – 3.

Közzétéve Szerző:
Válasz

Laikusok számára talán meglepő módon, az Onthophagus genusba tartozó trágyabogarak azon fajok közé tartoznak, amelyeken a legjobban lehet az evolúció menetét tanulmányozni. S ezt nemcsak a különböző fajok hímjeinek fején díszelgő szarvak sokfélesége teszi lehetővé, hanem az is, hogy egy-egy fajon belül a különböző hímek eltérő stratégiákat alkalmaznak génjeik továbbörökítése végett.

A szarv nemcsak dísz, de fegyver is: a nőstényekért vívott ádáz csata eszköze. S mivel mérete általában igen tiszteletreméltó (az állat testéhez képest mindenképpen), értelemszerűen sok energiát igényel létrehozása. Éppen ezért, egy olyan közösségben, ahol nagy a “népsűrűség”, s így a hímeknek különösen ádáz csatákban kell a rátermettségüket bizonyítani, hiábavaló olyan szarvakat létrehozni, amelyek szub-optimális méretűek. Viselőjük a csatákban nem nyerhetne, viszont ugyanazt az energiamennyiséget, más értelmesebb célokra is fordíthatná.

Például nagyobb szemek és/vagy herék kialakítására, amelyek nem lennének teljesen hiábavalók, hiszen a nőstények elnyerésének és így az utódok biztosításának “lovagias” módja mellett, van egy “sunyi”, lopakodó verziója is, ahol a hímek meghátrálnak a nyílt harc elől, viszont a járatok mélyében, ha esélyük nyílik rá gyorsan mégis párosodnak a nőstényekkel. 

Vagyis, elméletileg, megéri némi extra energiát a párzó szervre (ami ez esetben aedeagus néven fut) pazarolni, hiszen egy nagyobb méretű aedegus mélyebbre tudja juttatni a hím ivarsejtjeit, így még ha a nőstény később párosodik is egy nagy szarvú “alfa hímmel”, jó eséllyel a szarvatlan hím lesz a következő nemzedék atyja. (A szarv és a párzószerv egyaránt az embrionális fejlődés egy olyan szakaszában jön létre, amikor a bogár nem táplálkozik, így csak véges mennyiségű energiaforrás áll a rendelkezésére.)

S hogy ez mennyire így működik a valóságban arra jó példa a Dél-Európában őshonos Onthophagus taurus, amelyet olyan 50 évvel ezelőtt telepítettek be az Egyesült Államok keleti partvidékére, illetve Ny-Ausztráliába. A különböző területeken a bogár különböző sűrűségeket ért el: Amerikában elég szellősen éldegélnek az egyedei, míg Ausztráliában sűrűn fordulnak elő. Az eltérő egyedszám öt évtized alatt jól látható eltéréseket hozott létre a különböző populációkban: előbbi helyen közel minden hím szarvat visel, míg utóbbi helyen csak a legnagyobbak. Az aedeagus mérete viszont az amerikai populációk esetében lényegesen kisebbnek bizonyult, mint az ausztrálok esetében, vagyis a hímek egyszerűen más stratégia szerint élnek a világ két sarkán (lásd még B ábra, fekete négyzetek): egyik helyen a párzó szervbe fektetik az energiát, a másik helyen viszont a nőstények elnyerésére szolgáló szarvakba. (Fontos, hangsúlyozni, hogy a szarvak csökkenése nem az állat általános növekedését okozza, mert például a lábízületük – ezt jelölik a B ábra háromszögei – relatív mérete nem mutat az aedeagushoz hasonló változást.) 

Slusszpoén, hogy ez az összefüggés nemcsak az O. taurus populációi esetében figyelhető meg, de különböző Onthophagus fajok vonzatában is (C ábra): a szarv és az aedeagus mérete fordítottan arányos. Evolúciós léptékkel csak az számít, hogy kinek mennyi utódja lesz. Hogy ki miként éri el a célját, már részletkérdés.

Parzer HF, Moczek, AP (2008) Rapid antagonistic coevolution between primary and secondary sexual characters in horned beetles. Evolution doi: 10.1111/j.1558-5646.2008.00448.x

A medúza szeme

Közzétéve Szerző:
1

A görög mitológia népszerű története szerint, ha egy földi halandó ráemeli tekintetét Medúzára, akkor azonnal kővé mered. Szerencsére a valóság sok tekintetben különbözik az ókori Athén kedvelt mendemondáitól, bár kétségtelen, hogy a medúzák tanulmányozása jópár méretes meglepetést tartogatott már eddig is a kutatóknak.

Például, hogy van szemük, ami rögtön nem triviális, ha a kocsonyás, gyakran alaktalan masszára gondolunk, amivel a tengerpartokon találkozhatunk. Pontosabban nem minden csalánozó medúzának van szeme (bár a fényérzékelés azért elég elterjedt), de a mérgük miatt hírhedt és jobban ismert kockamedúzáknak van, nem is akármilyen.

A “fényérzékelő szerveik” (hogy a tudományos zsargonnál maradjunk) a csápjaik között található speciális szervekben, az ún. rhopaliumokban vannak. És nem is egyesével leljük őket, hanem rögtön hatosával (így összesen 24 van állatonként): négy (pontosabban két pár) fényérzékeny foltocskát a szerv széleinél, köztük pedig két, különböző méretű, komplex ún. kamera-szemet. (Utóbbi elnevezés arra utal, hogy a működésükkor megfigyelt, “egy lencse fókuszálja a fényt a mögötte levő fényérzékeny felületre” elvet használjuk a fényképezőgépekben).

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Lapos történet

Közzétéve Szerző:
5

Az állatvilágban közel sem szokatlan, ha egy-egy faj egyedei már embrionális fejlődésük után, de még felnőtté válásuk előtt nagyarányú változáson esnek át (gondoljunk csak a lábat növesztő ebihalakra), a lepényhalak esete azonban mégis külön említést érdemel.

Önmagában az, hogy ezek a halak a vízfenék közelében szeretnek élni és ez a viselkedés egy erősen ellaposodott testalkattal párosodott még nem szenzáció. Mint azt a ráják esete is mutatja, el lehet mindezt úgy is érni, hogy a oldalirányban ellaposodik a testfal és közben a főbb szervek ugyanott maradnak, mint más gerincesekben. A lepényhalak azonban más utat választottak: kvázi az oldalukra “fordultak”, s hogy mégis hasznát lássák annak, hogy a gerincesek esetében a szem páros szerv, az aljzat oldalán levő szemüket a szó szoros értelmében “átvándoroltatják” a másik oldalra.

A vándorlás kapcsán azért indokolt a jelenidő, mert ezt a folyamatot minden egyes halnak le kell “játszania” élete során – ugyanis a lepényhalak életük kezdetén még igencsak “normálisak”, s szemük a test két oldalán helyezkedik el (jobb oldali ábra, A). Igaz, ezek a fiatal halak még függőleges testhelyzetben úszkálnak, s ezen viselkedésük is csak a fizikai átalakulásuk, ún. metamorfózisuk (B-E) végére változik meg.

Maga az átalakulás elsősorban a tiroxin (T4) nevű pajzsmirigyhormonnak köszönhető: hacsak a hal nem éhezik, akkor lárvakorának végén a hormonszint megemelkedik, beindítva azokat a változásokat, amelyek a jobboldali szem átvándorlásához vezetnek. (Ha mesterségesen lenyomjuk a hormonszintet, a metamorfózis elmarad.) Ezen folyamatok közül a legtöbb az arckoponyát érinti, szinte a teljes “arcberendezést” át kell végül alakítani: azon az oldalon, ahonnan elvándorol a szem, bizonyos csontoknak növekedniük kell, hogy kitöltsék az üresen maradó helyet, míg a túloldalon a csontozatnak fel kell készülnie a szem befogadására.

Hogy az evolúció során pontosan miként is alakult ki ez a furcsa külalak, sok fejtörést okozott. Mivel szinte valószerűtlennek tűnhet, hogy itt is egy fokozatos változásról legyen szó (mert ugye mire jó egy félig átvándorolt szem), egyesek szerint a lepényhalak egyértelmű cáfolatai voltak az evolúciónak (bővebben lásd a Loom-on), a biológusok közül pedig sokan merészen azt sugallták, hogy gyakorlatilag egyetlen mutáció okozta a változást. Utóbbi fejlődésbiológiailag soha nem tűnt életszerűnek (elég kicsi az esélye, hogy egy ennyire összetett folyamat egyetlen, vagy akár csak kevés génre lenne visszavezethető) és a napokban kiderült, hogy tényleg nem is így történt. 

Ugyanis egyszerre két, a folyamatot dokumentáló, “átmeneti fosszília” került elő – pontosabban került újra napvilágra, hiszen eddig egy múzeum mélyén porosodtak, várva, hogy egy figyelmes emberi szempár rájuk találjon. Végül Matt Friedman lett a szerencsés, s így az ő tolmácsolásában tudhattuk meg, hogy az Amphistium és a Heteronectes (mert ez a két fosszília becsületes latin neve) félig átfordult szemgolyóval élték felnőtt életüket. Innen pedig már csak egy lépés a jobb oldali szem középvonalra való átemelése (lásd a mas is élő homlokszemű halakat), majd végül a lepényhalak teljes egyoldalúsága. Persze a fosszíliák birtokában ismét előkerül a “mire volt ez nekik jó” kérdés, amire továbbra sincs tuti válaszunk. Annyi viszont biztos, hogy valamire mégis jó kellett legyen (pl. ezek a halak még nem folyamatosan a vízfenéken éltek, hanem csak annak közelében, így egyik szemükkel az aljzatot vizsgálták táplálékért, míg a másik a körülöttük levő víztömeget sasolta, hogy kiszúrja a ragadozókat), különben nem alakult volna ki.

Az átalakuló halak és a fosszilis csontok közti hasonlóság nem véletlenül szembeötlő: azon különleges esetek egyikét figyelhetjük itt meg, amikor az egyedfejlődés valóban ismétli a törzsfejlődést, és metamorfózisa során a hal többé-kevésbé ugyanazokon a stációkat járja meg, amelyek a faj evolúcióját is jellemezték.         

(A post elején levő lepényhal portré innen van.) 

Friedman M (2008) The evolutionary origin of flatfish asymmetry. Nature 454: 209-212.
Martinez GM, Bolker JA (2003) Embryonic and larval staging of summer flounder (Paralichthys dentatus). J Morphol 255(2): 162-176.
Sæle, Ø, Silva N, Pittman K (2006) Post-embryonic remodelling of neurocranial elements: a comparative study of normal versus abnormal eye migration in a flatfish, the Atlantic halibut. J Anat 209(1): 31-41. doi: 10.1111/j.1469-7580.2006.00577.x.

A lándzsahal genom

Közzétéve Szerző:
6

Ha egyszer majd valaki veszi a fáradtságot, hogy összeállítsa, a legfélrevezetőbb magyar állatnevek listáját, a lándzsahal mindenképpen előkellő helyre fog befutni. Ugyanis ez a kis állat nem hal, de mégcsak nem is gerinces. Ettől persze a hasonlóság még valós, de közel sem annyira szoros rokonságot takar (mint látni fogjuk, sőt), mint azt a nevezéktan sugallja.

A lándzsahal, vagy régiesebb nevén amphioxus, ugyanis a fejgerinchúrosok (Cephalochordata) közé tartozik. Ezek az állatok néhány nagyon fontos közös jellegben osztoznak, a saját magunk által is tarkított gerincesekkel, különösen az embrionális jellegeket tekintve. Ilyenek a kopoltyúívek, a test felső/hátsó oldalán végigfutó központi idegrendszer, és az alatta megtalálható pálcika-szerű gerinchúr. Persze legalább annyira fontosak a különbségek is, pl. a jól fejlett fej, porcok és csontok ill. végtagok teljes hiánya (hogy csak a legszembetűnőbbeket említsem), de igazából a poszt szempontjából ez egy kicsit mellékvágány, így elegánsan eltekintünk további boncolgatásuktól.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Történelmi lehetőség

Közzétéve Szerző:
41

A kreacionisták egy szűnni nem akaró tévedése/csúsztatása az evolúcióval kapcsolatban, hogy a folyamatnak teljesen véletlenszerű a kimenetele. Ez persze ebben a formában merőben hamis, hiszen maga a természetes szelekció egy nagyon is rigorózus válogatás során “dönti el”, hogy adott faj mely egyedei talpraesettebbek adott körülmények között, ugyanakkor annyi igazságmag azonban van benne, hogy magának az evolúciós mechanizmusnak létezik egy véletlen komponense is. Ez pedig nem más, mint azoknak a változatoknak a létrejötte, amelyekből a szelekció később “válogat”.

Ezek a változatok mutációk során keletkeznek (amely minden osztódó sejt sajátossága) és hogy épp melyik kromoszóma, melyik bázispárját érintik kvázi véletlenszerű (valójában nem teljesen, de az egy hosszú, külön sztori). Vagyis, ha, Stephen Jay Gould sokat vitatott hasonlatával élve, visszapörgetnénk az élet filmjét egy korábbi időpontra és újból forogni engednénk, akár teljesen más kimenetele is lehetne a mozinak, mint amit mi ismerünk. (Akár, de mint sokan hangsúlyozzák, nem feltétlenül.)

Természetesen globális “rewind” gomb hiányában mindez gondolatkísérlet marad, viszont ha hajlandóak vagyunk kicsiben gondolkodni, tervezhetünk olyan kísérletet, ami valami hasonlót tesztel. Az alapfelállás egyszerű: egy baktérium (legyen mondjuk a legkedveltebb, az Escherichia coli) tenyészetét tucatnyi kémcsőbe töltjük szét, majd a kémcsövek tartalmának egy kis részét minden reggel új kémcsőbe és tápoldatba löttyintjük. Közben minden x. generációt lefagyazstjuk, hogy ha akarjuk onnan újból futtathassuk a kísérletet. Mivel, mint az előbb már említettem, a bacik osztódásaik során akarva-akaratlanul mutációkat szednek össze, amelyeket a kémcsőben (is) zajló természetes szelekció gyorsan “elbírál”, ha elég sokáig csináljuk a dolgot, végül az aktuális tucatnyi kémcsövünk mindegyikében egy-egy olyan baktérium generáció fog éldegélni, amely nemcsak a kezdeti őstől különbözik sokban, de a másik tizenegy kémcső mindegyikétől is.

Richard Lenski laborjában pont egy ilyen kísérlet zajlik már vagy 20 éve, azzal az extra kis csavarral ellátva, hogy a tápoldat csak épp minimális mennyiségben tartalmazza a bacik által igencsak kedvelt cukrot, a glükózt, viszont sok van benne egy másik vegyületből, citrátból, amelyet viszont standard körülmények között képtelenek felvenni. Mivel a sejt belső mechanizmusai már lehetővé tennék, hogy hasznosítsa a citrátot, ha valahogy egy baktérium “megoldaná”, a molekula átmozgatását a sejtfalán és membránján, olyan előnyre tenne szert, amivel kiemelkedne társai közül (a kiemelkedés természetesen gyors elszaporodásban nyilvánulna meg). Ez egyszerűen hangzik, mégis sok évnek és közel 33 000 bakteriális generációnak kellett eltelnie ahhoz, hogy a tizenkét kémcső egyikében ez megtörténjen. Vagyis vagy valami nagyon-nagyon ritka és egzotikus egyszeri mutáció okozta, vagy a sok ezer generáció alatt felhalmozódott más mutációk tették végül lehetőve, hogy megjelenjen az az egy is, amelyik a hatékony citrát használatot valósággá váltotta.

Az ötszáz generációnként lefagyasztott minták révén Lenskiéknek alkalmuk volt tesztelni, mi is a helyzet. Először is azt nyomozták ki, hogy valahol a 31 000. és 31 500. generáció közt jelent meg a citrát hasznosítás a szóbanforgó kémcső-populációban (nevezzük az egyszerűség kedvéért ezután ezt a jelleget “Cit+“-nak). Ezek a korai bacik azonban még nem voltak túl hatékonyak az új élelmiszerforrás hasznosításában, így nem sokkal később majdnem kiszorította őket a glükózt egyre hatékonyabban hasznosító társaik, Végül egy újabb mutáció eredményeként a citrát felhasználás hatékonysága lényegesen javult, s a Cit+ sejtek közel egyeduralkodóvá nem váltak ebben a kémcsőben. 

Ez azonban még nem a teljes történet, Lenskiéknek az is feltűnt hogy az “újrafuttatott szalagok” esetében , több ismétlés mellett is csak ezen az egy vonalon, és mindig csak a 20 000. generáció után induló  vonalakból alakultak ki Cit+ sejtek. Azaz valamikor ekkortájt honosodott meg egy olyan mutáció ebben a kémcsőben, amely lehetővé tette, hogy később a citrát-evés kialakulhasson (bár önmagában még kevés lett volna ahhoz). Ha véletlenül nem alakult volna ki (mint ahogy a 20 000. generációnal korábbi mintákból induló párhuzamos kísérletek többségében nem is jelent meg), akkor ezen “történeti örökség” hiányában nem jöhetett volna létre a Cit+ fenotípus. (Még fontos hangsúlyozni, hogy ez az első mutáció vagy semleges volt, vagy esetleg már akkor és ott volt valami közvetlen – a citráttól tök független – előnye, hiszen az evolúció nem tervez előre.)

A nagy kérdés persze az ezekután, hogy mi is ez a három mutáció, milyen géneket érintenek, stb. Erre azonban várni kell, bár kétségtelen, hogy Lenski és társai már gőzerővel kutatják ezt.                 

(A téma iránt jobban érdeklődőknek ajánlott olvasmány még PZ Myers postja is, amelyben Michael Behe kötekedését szedi atomjaira. A kötött bacik fényképe a Craftzine.com blogról származik.) 

Blount ZD, Borland CZ, Lenski RE (2008) Historical contingency and the evolution of a key innovation in an experimental population of Escherichia coli. PNAS 105(23): 7899-7906.

Anyahal

Közzétéve Szerző:
2

Ha a halak szaporodásáról beszélünk, az értő akvaristáktól eltekintve, a legtöbb ember szemei előtt az aljzaton hagyott ikrák és tovaúszó anyák jelennek meg. Tegyük hozzá, természetesen nem alaptalanul, hiszen a szaporodás ezen, a mi szemszögünkből nézve kicsit mostoha módja a leggyakoribb a halak körében. Sikeréhez persze elengedhetetlen az embrióhoz “útravalóul” csomagolt nagy mennyiségű szikanyag, hogy szegény utód mégse éhezzen, amíg képessé nem válik a saját táplálékszerzésre.

Ugyanakkor ez messze nem a teljes kép, hiszen a halak között is találunk ún. álelevenszülőket (ők a saját testükben keltik ki az ikrákat, de más módon nem járulnak hozzá a fejlődéséhez), ill. számos elevenszülőt is, az embriók táplálásához elengedhetetlen placentával, azaz méhlepénnyel.

S még ha ez unikumnak is hangzik, valójában nem az, mint az egyre bővülő fosszilis anyag is mutatja. Most a nyugat-ausztráliai Gogo formációból került elő egy halacska, amely az áldott állapot félreérthetetlen jeleit hordozza magában (megj: akadt már arrafele korábban is érdekesség, és kétségtelen, hogy ezzel még nincs kiaknázva a lelőhely).

Az említett hal a mára kihalt páncélos halak (Placodermi) közé sorolható és a rendszertani keresztségben a Materpiscis attenboroughi nevet kapta (a “materpiscis”-hez nem sok kommentárt fűznék, hiszen ez konkrétan anyahalat jelent, az “attenboroughi” pedig onnan jön, hogy a Gogo fromációra először Sir David hívta fel a figyelmet az 1979-es “Élet a Földön“-ben). Ami érdekessé teszi az a belsejében levő kis halacska, ami minden jel szerint nem a “nagy hal enni kis hal” logika szerint került oda: részint csontozatán nyoma sincs az elfogyasztás (harapás, emésztés) jeleinek, de ami még ennél is árulkodóbb a jól kivehető köldökzsinór.

Vagyis több százmillió évvel a méhlepényes emlősök megjelenése előtt, a Devon korban, a halak már “rájöttek” arra a trükkre, ami majd később az emlősök egy csoportja számára a biztonságos szaporodást és ebből kifolyólag (valószínűleg) a gyors elterjedést is biztosította.  

Long JA, Trinajstic K, Young GC, Senden T. (2008) Live birth in the Devonian period. Nature 453: 650-652.

Amikor az evolúció rükvercbe kapcsol

Közzétéve Szerző:
1

Az élőlények környezetének változásaira a természetes szelekció olyan génvariánsok (allélok) elterjesztésével reagál, amelyek az új körülmények között a legtöbbet nyújthatják hordozójuknak. És mivel a környezet folyamatosan változik, elvétve még az is előfordulhat, hogy hirtelen egy új és frissen elterjedt allél már nem előnyösebb, mint a gén régebbi verziója, sőt, s ilyenkor tanúi lehetünk egyfajta természetes “vissza az egész” procedúrának. Ezt a szaknyelv “reverz evolúciónak” nevezi és a közelmúltban a tüskés pikók egy populációjának esetében figyelték meg.

Mint a tüskés pikók evolúciójáról szóló régebbi posztban már írtam, a hal édesvízi populációinak egy jellegzetes tulajdonsága, hogy elvesztették a páncélzatukat. Hogy pontosan miért az nem teljesen világos, de a jelek azt mutatják, hogy amikor az eredetileg tengerben honos pikóhal édesvízi környezetbe került, a szelekció igencsak a páncélzat hiányát kezdte preferálni. S mivel már az ősi, tengeri populációkban is jelen volt – bár egyáltalán nem elterjedten – a páncélzat kialakításáért felelős ectodysplasin (eda) gén egy olyan allélja, amelyik a páncélzatot alkotó csontlemezek fejlődését elszabotálta, értelemszerűen ez terjedt el az új élőhelyen.

És minden jó és szép volt hosszú-hosszú ideig, amíg a Lake Washington-ban valami meg nem változott. Az okokról ismét csak az ötletelés szintjén tudunk beszélni – a tó vizének a hatvanas-hetvenes évekre tehető letisztulása megváltoztatta a látási viszonyokat, amelyek a pikó ragadozóinak kedveztek -, a következmények viszont jól láthatóak (a mellékelt ábrán is). A páncélos halak reneszánsza zajlik ma itt, s ha a folyamat tartós marad a “csupasz” pikók hamarosan kuriózumszámba mennek majd a tóban. (A jelenség genetikai oka, az eda gén régebbi alléljának újraelterjedésében azonosítható.)   

Kitano J, Bolnick DI, Beauchamp DA, Mazur MM, Mori S, Nakano T, Peichel CL (2008) Reverse evolution of armor plates in the threespine stickleback. Curr Biol 18(10): 769-774.

Titokzatos bordásmedúzák

Közzétéve Szerző:
1

A bordás- (vagy fésűs) medúzákat, vagyis a Ctenophora törzs képviselőit, mint azt a nevük is mutatja, hosszabb ideje többé kevésbé a medúza- és polipéletformával egyaránt rendelkező csalánozókkal (Cnidaria) vették egy kalap alá.

Pedig a hasonlóság tényleg leginkább csak felületetes: mindkét csoport tagjait áttetsző, látszólag körkörös szimmetriájú test jellemzi, na és a standard három csíralemezből is csak kettő (endo- és ectoderma) lelhető fel minden kétséget kizárólag. A kulcsjegynek számító csalánsejtek (amiről a csalánozók a nevüket is kapták) viszont a bordásmedúzákból hiányoznak, helyettük ragadós, ún. colloblaszt sejtekkel ragadják meg mikroszkópikus prédáikat.

Mivel a ctenophorák testében valódi izmok is felfedezhetőek (ami miatt jópár kutató szerint valójában itt kialakul a harmadik csíralemez, a mezoderma is, amelyből a legtöbb “felsőbbrendű” állatban az izmok származnak), sokak hajlamosak (voltak) a kétoldali szimmetriával rendelkező állatokhoz (Bilateria) közelebb sorolni őket. Ezzel viszont az legnagyobb probléma, hogy már a korai – és hiányos – molekuláris rendszerezési adatok sem támasztották alá.

Szóval ilyen és ehhez hasonló vitatottabb rendszertani problémák megoldására a közelmúltban néhány kutató nekiült egy minden eddiginél részletesebb rendszertani fát gründoljon genomi DNS szekvenciák alapján (klikk az alábbi ábrára). Huszonegy állattörzs képviselőit vették górcső alá (ebből tizenegy (!!) eddig nem szerepelt ilyen típusú vizsgálatban), és masszív, majd negyven megabázisnyi szekvenciát használtak. Az eredmények sok szempontból érdekesek, bár legtöbb esetben ma már nem teljesen váratlanok. Egyrészt igazolást nyert, hogy a klasszikus testüreg kialakulása szerinti felosztás (Acoelomata, Pseudocoelomata, Eucoelomata) teljesen tarthatatlan. Helyette a leendő végbélnyílás eredete szerint megkülönböztethetünk ó- és újszájú állatokat (Protostomia és Deuterostomia), illetve előbbiek közt az igazán nagy különbség a lárvák típusa szerint van. Létezik az ún. Ecdysozoa csoport, amelybe az életük során vedlő fajok, pl. rovarok, rákok, pókok tartoznak, és a Lophotrochozoa csoport, amelybe mindefajta férgek és puhatestűek (csigák, oktopuszok, kagylók) esnek.

Bizonyossá vált továbbá az is, hogy a korábbi morfológiai bélyegeken alapuló fákkal ellentétben, az előgerinchúrosok közelebbi (bár sokban módosult) rokonai a gerinceseknek, mint a fejgerinchúrosok.

A legérdekesebb eredmény (értelemszerűen ;-)) a bordásmedúzákhoz kapcsolódik: az új fa szerint ezek még a szivacsoknál is távolabbi unokatestvérei minden más állatnak! Ha ez valóban így van (és még néhány megabázisnyi szekvencia, plusz négy-öt újabb faj vizsgálata ezt hamarosan eldöntheti), az jópár fogas kérdést vet fel, hiszen a bordásmedúzák testfelépítése komplexebb, mint a szivacsoké, amelyekből valódi szövetek is hiányoznak. Lehetséges, hogy a szivacsok “primitívsége” ugyanúgy másodlagos redukció eredménye, mint a parazita férgeké? Vagy a bordásmedúzák a többi állattól némileg függetlenül hozták létre a saját testfelépítésüket? (Vagy, és azért még ne zárjuk ki, a ctenophorák genetikai anyaga gyors evolúción ment át és ez becsapta az ilyesmire egyébként ma már felkészített, filogenetikai fakészítő algoritmusokat?) Pontosabb képet csak úgy nyerhetünk, ha jobban megismerjük ezeknek a különleges lényeknek a biológiáját, így koránt sem lennék meglepődve, ha a következő hónapokban jópár labor sok energiát fektetne a bordásmedúzák fejlődési nüanszainak feltárásába.

(A bordásmedúza fényképe a JelliesZone-ról származik.)

Martindale MQ, Henry JQ. (1999) Intracellular fate mapping in a basal metazoan, the ctenophore Mnemiopsis leidyi, reveals the origins of mesoderm and the existence of indeterminate cell lineages. Dev Biol 214(2): 243-257.
Dunn CW, Hejnol A, Matus DQ, Pang K, Browne WE, et al. (2008) Broad phylogenomic sampling improves resolution of the animal tree of life. Nature 452: 745-749.

Mert amily kicsi, oly nagy hatalom: a mikroRNS

Közzétéve Szerző:
3

Bő tíz éve szinte véletlen megfigyelésekből indult a dolog és mára a biológia egyik legizgalmasabb területévé vált az RNS-függő génexpresszió-szabályozás tanulmányozása. Felfedezőinek máris Nobel díjat hozott, az alkalmazott kutatóknak új esélyt, hogy eddig gyógyíthatatlan betegségekkel elbánjanak, az alapkutatóknak pedig egy jó kis játékszert, hogy kedvenc élőlényeik belső működését jobban megismerjék.

A jelenség legismertebb formája az ún. RNS-interferencia, amelynek röviden az a lényege, hogy ha fehérjévé való lefordítása előtt/során, egy-egy adott génről átíródó mRNS olyan rövid (szintén RNS) molekulákkal találkozik, amelyek kb 20-25 bp hosszan kapcsolódni tudnak hozzá (vagyis komplementerek vele), akkor egy az így keletkező kétszálú RNS beindít egy molekuláris gépezetet, amely végül az mRNS lebomlásához vezet.

Ezt a masinériát használja a sejt maga is saját szabályozási folyamatai során, pl. a mikroRNS-ekkel (miRNS) kapcsolatban. A miRNS gének maguk kódolják a fent említett apró RNS szakaszokat (amelyek egy hosszabb és bonyultabb térbeli szerkezetű molekula fedlogozása során jönnek létre, lásd jobb oldalt), s így hozzájárulnak egyes fehérjekódoló gének átíródásának megregulázásához. Az így szabályozott fehérjékből kevesebb, vagy semennyi sem keletkezik azokban a sejtekben, amelyek egyben a miRNS-t is tartalmazzák.

 

 

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Denevér és egér

Közzétéve Szerző:
2

Darwin óta a biológia egyik központi kérdése, hogy apró, fokozatos változások során hogyan jönnek létre a nagy küllembeli különbségek. És ugyan az ún. “hopeful-monster” elmélet (amely szerint a nagy és drámai változások hirtelen jelentek meg, kvázi egyetlen mutáció révén) időről időre felüti a fejét (most épp a Jerry Coyne ostorozza az elmélet híveit a The Loom-on), mára a többségi konszenzus a gradualitás mellett van.

Az ilyen drámai változások vizsgálatában az talán a legnehezebb, hogy a két fajt nem keresztezhetjük egyszerűen, hogy aztán klasszikus genetikai térképezés során megkereshessük a változás genetikai okait. Marad tehát az ún. “candidate approach” , vagyis olyan géneket veszünk szemügyre, amelyekről tudjuk, hogy a két faj egyikében szerepet játszik a szóbanforgó testtáj fejlődésében. S hogy hagyjuk az elvont általánosításokat , lássunk egy konkrét példát: a denevérszárny kialakulását.

Ha összehasonlítjuk a denevérek és az egerek mellső végtagját, a bőrredők mellett a legfeltűnőbb különbség, hogy a denevérek “keze” sokkal hosszabb. Mivel egerek (és emberek) esetében a csontok fejlődésében egy Bone Morphgenetic Factor (BMP) fedőnevű molekulacsalád kiemelt szerepet játszik, a “candidate approach” keretében természetesen erősen ezekre a fehérjékre koncentráltak. Az eredmény egyrészt igazolta a módszer hatékonyságát, hiszen a denevérek mellső végtagjaiban valóban jelentősen megnőtt a BMP-khez kapcsolható jelátviteli útvonalak aktivitása, másrészt arra nem adott konkrét választ arra kérdésre, hogy pontosan mi okozta ezt a növekedést. A BMP-kódoló génekben következett be valami mutáció, vagy az őket is szabályozó transzkripciós faktorok valamelyikében.

Ezt eldöntendő, egy amerikai csoport a BMP-szabályozó képességéről ismert Prx1 transzkripciós faktort kezdte vizsgálni. A Prx1 jó helyen és időben fejeződik ki a végtagokban: pont a növekedési fázis során, a növekedésért felelős, központi régió közelében. Ráadásul, ha hiányzik, az egerek keze-lába jelentősen rövidebb lesz.

Először a Prx1 denevér megfelelőjét különítették el, megvizsgálva a genomi szerkezetét és a kifejeződési mintázatát. Utóbbi igencsak ígéretesnek mutatkozott, mert nemcsak hogy jelen volt a fejlődő szárnyban, de lényegesen szélesebb tartományt fedett le, mint egerekben. Következő lépésben izoláltak egy-egy olyan szabályozó szekvenciát (enhancert), amelyik egerekben illetve denevérekben a gén kifejeződésének pontos helyét regulálják, és az egér enhancert kicserélték a denevér-specifikus enhancerre.

Az így létrehozott egerek (BatE/BatE) mellső végtagja hosszabnak bizonyult a normális (+/+) egérkarnál (hogy a már említett Prx1 mutánsokról (-/-) ne is szóljunk), és ez a változás azzal volt összefüggésben, hogy fejlődésük során a csontok több osztódó sejtet tartalmaztak – épp mint a denevér-mellsővégtag esetében. Vagyis, a jelek szerint Prx1 denevér specifikus enhancere tartalmazza az egyik (de naná, hogy messze nem az egyetlen) olyan apró változást, ami felelőssé tehető a szárny és a mellső mancs közötti alaktani különbségért.

Az egyetlen meglepetés akkor érte a kutatókat, amikor kitörölték az egérs-specifikus Prx1 enhancert, de nem ültettek semmit a helyére. Intuitív módon azt várná az ember, hogy a Prx1-/- mutánshoz hasonlóan, ez a genetikai változás is rövidebb végtagokat eredményez, de nem ez történt: ezek az egerek (EnhΔ/EnhΔ) pont ugyanakkora végtaggal rendelkeztek, mint nemmutáns társaik. A jelenség pontos oka nem ismert, de a legvalószínűbb magyarázatnak az tűnik, hogy a kutatók által izolált enhancer legalábbis az egerekben “redundáns”, vagyis más enhancerek is ellátnak hasonló funkciót, így azok kárpótolni tudták a kieső szabályozó szekvenciát a mutánsokban. Hogy ez igaz vagy sem, az majd akkor válik el, ha megtalálják a további Prx1 enhancereket. 

Cooper KL, Tabin CJ (2008) Understanding of bat wing evolution takes flight. Genes Dev 22(2): 121-124.
Cretekos CJ, Wang Y, Green ED; NISC Comparative Sequencing Program, Martin JF et al. (2008) Regulatory divergence modifies limb length between mammals. Genes Dev 22(2): 141-151.