evolucio kategória bejegyzései

“Négy szem” többet lát

Közzétéve Szerző:
Válasz

És ha már a közelmúltban különleges halakról esett szó, álljon itt még egy oszlopos és uszonyos példája a természetes szelekció jellegformáló erejének.

A levegőben és a vízben való látás kicsit különböző adaptációt igényel. A két közeg törésmutatója is eltérő, ráadásul a vízben a szem kevésbé van kitéve az UV sugárzás romboló erejének, így kevésbé kell védekeznie ellene. Nehéz helyzetben van hát az olyan (gerinces) élőlény, aki egy kicsit mindkét közegben szeretne otthonosan mozogni, hiszen azt gondolnánk, hogy vagy két extra szemet lesz kénytelen “növeszteni”, hogy a másik közegben is jól lásson, vagy valamilyen módon választania kell, melyik közegben akar jobban látni.

De ha így gondolnánk, rosszul gondolnánk, mert van példa arra, hogy miképpen lehet mindkét világot gond nélkül szemmel tartani. Ez a példa pedig egy közvetlenül a vízfelszín alatt élő, kis dél-amerikai hal, az Anableps anableps, azaz helyi zsargonban “cuatro ojos”, a négyszemű hal.

A nevével ellentétben a halnak természetesen két szeme van, de mindegyik közepén (a vízfelszín magasságában) egy kis pigment folt található, ami azt az illúziót kelti, mintha a halacskának mindkét oldalon 2-2 szeme lenne egymás felett. Az Anableps szemében két fontos adaptációra lelhetünk. Egyrészt az előbb említett pigment folt alatt és felett levő szaruhártya vastagsága eltérő: a felső (levegőn levő) szaruhártya vastagabb, így jobban véd mind az esetleges kiszáradástól, mind az UV sugárzástól. Másrészt (és ez az érdekesebb) a szemlencse nem gömb, hanem elnyúlt ovoid alakú: ez pedig azt teszi lehetővé, hogy mind a vízből, mind a levegőből érkező fénysugarak optimális görbületű lencsében törnek meg és alkotnak kvázi ideális képet a retinán.

(A képek az eBioMEDIA oldaláról származnak.)

Swamynathan SK, Crawford MA, Robison WG Jr, Kanungo J, Piatigorsky J. (2003) Adaptive differences in the structure and macromolecular compositions of the air and water corneas of the “four-eyed” fish (Anableps anableps). FASEB J. 17: 1996-2005.

Fagyos lett a szíve

Közzétéve Szerző:
4

Egyéb közös vonások felemlegetése mellett, a gerincesek általános jellemzésének egyik fontos pontja, hogy az ide tartozó állatoknak zárt keringési rendszerük van, amelyben vörösvérsejtekbe zárt hemoglobin szállítja az oxigént. Mint minden jó szabály alól, utóbbi esetében azért vannak kivételek. Az Antarktisz körül található vizekben elterjedt Notothenioidea alrendbe tartozó sügérek egyik családjába (Channichthyidae), az ún. jéghalak közé tartozó fajok esetében sem hemoglobinnal, sem vörösvérsejtekkel nem találkozunk. Annál szembeötlőbbek azonban azok az adaptációk, amelyek ezen hiány pótlását, illetve a hideg, sarki környezethez való alkalmazkodást teszik lehetővé ezen halak számára.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Igyál tejet – már, ha bírsz…

Közzétéve Szerző:
2

Mint azt mind a külföldön, mind Mo-n folyó kampányok hangsúlyozzák, tejet inni jó dolog, hiszen tápláló és a benne levő kálcium gátolja a csontritkulást. S még ha néha meg is akad a tekintetük egyes boltok “laktóz-mentes” tej-készítményein, a legtöbben úgy gondolják, hogy ezeket valamilyen speciális étel-allergiában szenvedők vásárolják.

Pedig az ún. laktóz-(tejcukor)intolerancia egyáltalán nem egy ritka állapot, a Föld felnőtt lakosságának többsége képtelen megemészteni a tejcukort. Emiatt, ha ők tejet isznak, annak hasfájás, gyomorgörcs, hasmenés a vége.

Az egészben az a furcsa, hogy gyerekként mindannyiunk számára fontos tápanyagforrást jelent az anyatejben rejlő cukor és ennek megfelelően boldogan meg is emésztjük (ezzel a felnőtt korukban tejcukor-érzékenyeknek sincs gondjuk). De a tinédzserkor hajnalán egyesekben kikapcsolódik a laktóz lebontását végző enzim, a laktáz termelése. Ennek meg van a maga logikus oka is: ezeknek az embereknek a környezetében (pl. aboriginek, kínaiak, számos dél-kelet ázsiai és afrikai földművelésből élő törzs) felnőttként a szervezet már nem találkozik tejjel, így aztán fölösleges az abban levő cukrot lebontó enzimet továbbra is termelni. Vagyis a laktáz (LCT) gén expressziója kikapcsol.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Látni és láttatni

Közzétéve Szerző:
1

neochromis_omnicaeruleus.jpgA kelet afrikai Nagytavakban (Malawi, Viktória és Tanganyika) élő sügérfajok mindig is az evolúció kirakatállatainak számítottak. A tavakban ma megfigyelhető több száz bölcsőszájú sügérfaj (cichlid) egyetlen közös ősből alakult ki, de mára a tavak biztosította összes élőhelyet kihasználják. Algaevő aljzatlakók és plaktonevő felszíni fajok színes kavalkádja jött létre élővilág egyik legnagyobb adaptív radiációja során.

A három tó közül talán a Viktória tó esete a legelképesztőbb, mert míg a Malawi és Tanganyika tavak esetében a radiációra közel 700,000 év állt rendelkezésre, 15,000 évvel ezelőtt a Viktória tónak nyoma sem volt. És mégis mára fajdiverzitás szempontjából nem marad el társaitól, pedig itt is egyetlen ősi fajra vezethető vissza a jelen levő cichlidek családfája.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

A völgylakó

Közzétéve Szerző:
22

Az emberiség bölcsője Afrika, méghozzá (a jelenleg legelfogadottabb elmélet szerint) többszörösen is. A kétlábra emelkedő Homo genus először úgy 1 millió éve kolonizálta az eurázsiai kontinenst a Homo erectus formájában, majd ezt újabb hullámok követték. Először fél millió éve a Homo heidelbergensis egy csoportja kelt útra, majd úgy 75-100,000 éve a modern ember őse, a Homo sapiens.

Az afrikai szavannákról előbb a Közel Keletre vándorló (anatómiailag) modern emberek egy hosszabbacska ázsiai kitérő után érkeztek meg úgy 41,000 éve Európába. Itt pedig távoli rokonokkal futottak össze: az Afrikából korábban kivándorló H. heidelbergensis populációkból kifejlődő neandervölgyi emberekkel, azaz Homo neanderthalis-szal. Hogy pontosan mi következett ezután, az bősz találgatások és vita tárgya, mind a szak-, mind a bulvárirodalomban, mindenesetre tény, hogy 13,000 évvel később már csak az ibériai félszigeten létezett néhány neandervölgyi enklávé és azok sem sokáig. Sokak szerint a modern emberek brutálisan lemészárolták a neandervölgyieket, mások szerint (és ha engem kérdeznek ez a hihetőbb) a jobban alkalmazkodó H. sapiens szép csendben (és viszonylag békésen) szorította ki unokatestvérét.

Az egyik legérdekesebb és jócskán vitatott kérdés, hogy mennyire voltak csapodárok a két Homo populáció tagjai, vagyis volt-e keveredés közöttük.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Felszarvazva – 2

Közzétéve Szerző:
Válasz

A szépségnek ára van, még akkor is, ha bogarakról van szó. Pár hete már ejtettem szót az Onthophagus fajok szarvairól, de egy aktuális cikk kapcsán némi kiegészítést fűznék az akkor leírtakhoz.

A nagyméretű szarvak a párszerzés eszközeivé váltak ezekben a fajokban, de egy-egy ilyen szépméretű testdísz növesztése bizony sok ráfordítást igényel: energiát és (sejt)anyagot egyaránt. Azokon a helyeken ahol a szarvak nőnek (amely lehet a tor, a fej eleje vagy háta) a szomszédos szervek (szemek vagy csápok) mérete általában fordítottan arányos a szarvak nagyságával.

A fejlődés során ezek a szomszédos struktúrák valószínűleg közös sejtcsoportból jönnek létre, így aztán minél több energiát használnak a sejtek a nagyobb szarvak építéséhez, annál kevesebb áll majd rendelkezésre a többi szerv létrehozásához. Ezzel a logikával magyarázható az is, hogy azokban az Onthophagus fajokban, amelyek a nappali életről éjszakaira tértek át, általában eltűntek a szarvak, hiszen sokkal több értelme van az új körülmények között egy-egy jól fejlett szembe feccelni az energiát, mintsem nagy testdíszekkel össze-vissza repkedni a sötétben.

Most azonban kiderült, hogy más is feláldozódik a “testszépítés” oltárán. Egy kísérlet során az embrionális fejlődés közben elölték a szarvképző sejteket. Az így születő hímek nagyobbra nőttek mint nem preparált táraik, ráadásul arányosan nagyobb herékkel is rendelkeztek. Márpedig, ha valóban ilyen árat kell fizetni a hatékony fegyverekért, akkor több értelmet kap az is, hogy egyes fajokban a kisebb hímek, amelyek a nőstényekért való küzdelemben esélytelenek lennének, nem is növesztenek szarvat: nekik kevesebb esélyük lesz párzani, így az ilyen értékes alkalmakat jobban kell kihasználniuk – a lehetőség szerinti maximális mennyiségű hímivarsejt termelésével és célbajuttatásával.

Simmons LW, Emlen DJ. (2006) Evolutionary trade-off between weapons and testes. PNAS 103(44): 16346-16351.
Emlen DJ, Marangelo J, Ball B, Cunningham CW. (2005) Diversity in the weapons of sexual selection: horn evolution in the beetle genus Onthophagus (Coleoptera: Scarabaeidae). Evolution Int J Org Evolution. 59(5): 1060-1084.
Emlen DJ. (2001) Costs and the diversification of exaggerated animal structures. Science 291: 1534-1536.

Sejhaj denevér, benned van az egér-vér – 2.

Közzétéve Szerző:
1

Ahogy egy-egy szó jelentését is nagymértékben befolyásolja a szövegkörnyezet, úgy az egyes fehérjék “jelentését”, funkcióját is nagymértékben befolyásolja, hogy milyen molekuláris milliőbe kerülnek, milyen más fehérjékkel kerülnek kölcsönhatásba.

A BMP fehérjék visszatérő vendégeink, és már korábban többször is szóltam arról, hogy az egyik legkarakterisztikusabb tulajdonságuk, hogy elősegítik a csontnövekedést – pl. a denevérszárny ujjperceinek meghosszabbodását is. De a BMP-knek tucatnyi más feladatuk is van az egyedfejlődés során, s ezek gyakran térben és időben szinte átfednek a korábban már említett feladatokkal (a funkcionális különbség a molekuláris partnerek másságából adódik).

Ennek egészen jó példája a denevérszárnyak esete (hogy témánál maradjunk), ahol az ujjpercek porcosodását és megnyúlását megelőzően a bmp expresszió pont az ujjak közötti szövetekben figyelhető meg, ahol a szóbanforgó sejtek elpusztulását idézi elő. Ezért nem lesz aztán semmilyen hártya az ujjaink között. Mármint nekünk, mert más fajok esetében van erre példa. Pl. a kacsák esetében, ahol elég pontos képünk van arról, hogy miként gátolódik a BMP-függő sejthalál az ujjközti területeken. Egyrészt a BMP jelátvitel egyik effektora, az msx gén nem fejeződik ki az említett régióban (ellentétben pl. a csirkékkel, vagy egerekkel), másrészt pedig megjelenik a gremlin nevű gén terméke, amely egy igen potens BMP anatgonista.

Most néhányan annak eredtek a nyomába, hogy mennyire hasonló okok miatt marad meg a hártya a denevér ujjai között. Mint kiderült, még a konvergens evolúció sem lép kétszer tökéletesen ugyanabba a folyóba: az msx expresszió a denevér embrióban gyakorlatilag megegyezik az egérembrióban megfigyeltekkel (vagyis ez nem lehet az oka az apoptózis elmaradásának). Viszont a gremlin expresszió valóban megjelenik a denevérek mellső végtagkezdeményében. S bár ez már önmagában is elegendő lehetne a sejtpusztulás elmaradásának magyarázatra, a jelek szerint működik még egy párhuzamos mechanizmus is: egy fibroblast growth factor (fgf) gén is elkezd kifejeződni a leendő hártyában, ami szintén a sejthalál gátlásához vezet.

Summa-summarum, a hártyás szárny (vagy éppen láb) nem a semmiből jelent meg az evolúció során; mindig is jelen volt a négylábú gerinces embriók fejlődésének egy adott szakaszában. S amikor az élőlénynek haszna számazhatott abból, ha ez a hártya megmarad, a szelekció révén kialakultak azok a molekuláris “fékek”, amelyek meggátolták elhalását.

Weatherbee, SD, Behringer, RR, Rasweiler, JJ, Niswander, LA (2006) Interdigital webbing retention in bat wings illustrates genetic changes underlying amniote limb diversification. PNAS 103: 15103-15107.

Mikor a bálna a lábán jára – Csökevény szervek 3.

Közzétéve Szerző:
12

Egy-egy bálnacsontvázzal szembesülve az átlagember első (és gyakran egyetlen) gondolata, hogy “hát igen, ez valóban bazi nagy”. Azonban a fizikai nagyság el- és felismerése mellett gyakran hajlamosak vagyunk elsuhanni az apróbb részletek mellett (persze néha kontár preparátorok is segítenek ebben).

Éppen egy masszív csontváz kapcsán beszélni “apró” részletekről, furcsának tűnhet (és valóban, minden relatív), de ez esetben mégsem inadekvát. Arról a két kisméretű csontról lesz itt ugyanis (javarészben) szó, amelyek a test két oldalán, a gerincoszlop alatt helyezkednek el a bálna hasában.

A két csont annyira jelentéktelennnek tűnik, hogy kevésbé figyelmes szemlélők gyakran észre sem veszik őket (és nota bene, a bálna mindennapjai szempontjából tényleg nem is bírnak jelentőséggel), pedig evolúciós szempontból egyáltalán nem érdektelenek: arról a korról tanúskodnak, amikor a mai bálnák ősei a szárazföldön jártak. A két csont ugyanis a bálnák medenceövének és hátsó végtagjának a maradéka.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Felszarvazva

Közzétéve Szerző:
5

Állati szarvakról beszélve (már csak nyelvi okok miatt is) elsősorban mindenkinek a szarvas szokott beugrani, pedig az igazi nagymesterei a szarvnövesztésnek a bogarak között találhatók. A Scarabaeoidea csoportba tartozó hatlábúak közül több ezer “felszarvazott”, s ha egy-egy múzeumban vesszük az időt és elidőzünk az említetteket bemutató üvegek felett, akár úgy is tűnhet, hogy a szarvak méretének, alakjának, helyzetének csak a képzelet szab határt.

A valóság ennél persze bonyolultabb és, bár a párokért folytatott küzdelem során előszeretettel használt testnyúlványok sokszínűsége kétségtelenül lenyűgöző, jól körülvonalazható, hogy milyen fejlődésbiológiai okok állnak a sokszínűség mögött és azt is sejteni lehet (bár még csak nagyvonalakban), hogy milyen genetikai változások vezettek a szarvak megjelenéséhez és fejlődéséhez.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Kezdetben volt a ProtoHox klaszter

Közzétéve Szerző:
Válasz

A genom projectek biztosította, egyre bővülő szekvenciakészlet lehetővé teszi, hogy korábbi hipotéziseket nagyító alá vegyünk, s adott esetben az új adatok fényében akár el is vessünk. Nincs ez másképp a Hox-klaszter eredetét boncolgató nézetekkel sem. Egy januári posztban írtam a korábbi adataink által valószínűsíthető klaszter-evolúciós útról, azonban a Nature múlt heti számában megjelent cikk okán változni látszik a kép (ha nem is drámaian).

Ugyanis a csalánozó genomok segítségével rekonstruálhatjuk a Bilateria-Cnidaria csoportok szétválása előtti helyzetet (egyébként lásd itt, hogy miért is nem igazán jó ez a fajta csoportosítás), azaz egy olyan állapotot, amelyben a Hox gének még nem feleltek a test hosszanti tagolásáért, ráadásul jóval kevesebben lehettek.

Ha az ez alapján készített új modellt a régivel összevetjük, az a legalapvetőbb különbség, hogy a ProtoHox kluszter (a Hox és a ParaHox kluszterek őse) nem négy hanem csak két elemből áll. Ugyanis a jelek szerint csak az elülső (kékkel jelölt) Hox (és ParaHox) géneknek létezik mind csalánozó, mind Bilateria megfelelője, a hátsó (pontosabban nem elülső – non anterior, NA – piros ill. zöld) Hox gének valószínűleg külön-külön keletkeztek a két állatcsoportban.

Majd persze jött a számos duplikáció (különösen a hátsó, ízé: “nem elülső”) gének esetében), amelyek révén kialakult a gerinchúrosokra (pl. lándzsahal, avagy Amphioxus) jellemző Hox-kluszter.

Érdekesség, hogy eközben a csalánozóknál inkább az elülső Hox gének jeleskedtek a sokasodásban, hiszen az ősi csoportnak tekintett Nematostella vectensis-ben 6 elülső eredetű, de mindössze két nem elülső eredetű Hox gén található.

Chourrout D, Delsuc F, Chourrout P, Edvardsen RB, Rentzsch F, Renfer E, Jensen MF, Zhu B, de Jong P, Steele RE, Technau U. (2006) Minimal ProtoHox cluster inferred from bilaterian and cnidarian Hox complements. Nature 442: 684-687.