A kínai lelőhelyek továbbra is ontják magukból az érdekesnél érdekesebb fosszíliákat. Most éppen ismét egy ősi emlős került elő, amely egyszerre támasztja alá a középfül evolúciós kialakulásáról szóló elméleteinket és kínál betekintést az evolúció boszorkánykonyhájának egy Hox-gének tüzelte bugyrába.

A Yanoconodon allini (mert ez a neve nekije) jellegzetes fogazata alapján a virágkorát a mezozoikumban elérő, menyétszerű állatokat magába foglaló Eutriconodonta csoportba tartozik.

Ami azonban igazán érdekes a leletben, az a füle, pontosabban azoknak a csontocskáknak a helye és alakja, amelyek a mi középfülünkben a kalapács (maleus) – üllő (incus) – kengyel (stapes) trimuvirátust alkotják. Ezek közül az első kettő az első embrionális kopoltyúívből keletkezik (részben az embrionális korban jelen levő Meckel-porc csontosodásával), míg az utóbbi a második kopoltyúív terméke.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

A napfény egyszerre jelent áldást és gondforrást: utóbbit a benne levő UV-sugarak miatt kialakuló mutációk miatt, előbbit pedig ugyanezen sugárzás nyomán megvalósuló D-vitamin szintézis okán. Sőt, ha esztétikai szempontokat is figyelembe veszünk, akkor említhetjük akár a barnulást is a pozitív hatások oldalán, habár nem árt észben tartani, hogy bőrünk a barna színt kialakító pigmentet, a melanint, éppen azért termeli, hogy megvédjen az UV-sugarak DNS roncsoló hatásától.

A fentiek mellett, talán még az sem elhanyagolandó, hogy, különösen így tavasz tájékán, kifejezetten jól esik a napsütésben lustálkodni. Persze nem teljesen véletlenül: a pigment szintézis során/mellett egy jellegzetes opioid peptid, β-endorphin is termelődik. (Egyéb molekulák mellett az opioid peptidek felelősek a jó közérzet kialakulását, ezért is annyira addiktívak az opiát-származékok.) Egy napokban megjelent tanulmány pedig arról lebbenti fel a fátylat, hogy mindezen folyamatok mennyire összehangoltan működnek molekuláris szinten.

A koordinálás kulcsa egy olyan molekula, melynek tumor-szuppresszor szerepe már régóta ismert. Ez a p53, egy olyan fehérje, amelynek kiemelt szerepe van a sejtciklus szabályozásában, és amelyik elsősorban különböző stresszhatásokra (pl. DNS törés) aktivizálódik. A p53 aztán képesa pro-opiomelanocortin (PMOC) gén aktivizálására, s utóbbinak a terméke szolgál a melanocitákat pigment termelésre ösztökélő α-MSH hormon, a fent említett β-endorphin, illetve néhány más peptid-hormon alapanyagául (bár nem feltétlenül ua. a sejtekben alakul ki mindegyik peptid).

Mielőtt azonban mindent hátrahagyva, valamelyik szoliba rohannánk, nem árt emlékezni arra, hogy az, hogy kismértékű UV-sugárzás hasznos és kellemes lehet, még nem jelenti azt, hogy több belőle arányosan hasznosabb és jobb lesz. Egy kritikus pont felett a sejt belső folyamatai már nem lesznek képesek a felhalmozódó DNS hibákat javítani és ez előbb-utóbb szomorú következményekhez vezet (lásd még a bőrrák címszónál).

Cui, R, Widlund, HR, Feige, E, Lin, JY, Wilensky, DL, et al. (2007) Central role of p53 in the suntan response and pathologic hyperpigmentation. Cell 128: 853-864.

A malária elleni védekezésről beszélve, általában hajlamosak vagyunk egy kalap alá venni magát a malária parazitát és köztes gazdáját, a szúnyogot: a cél mindkettő pusztítása. Persze ez nem meglepő, hiszen a gyakorlatban is elég jól helytáll a "kevesebb szúnyog = kevesebb megbetegedés" egyenlet. De ennek fényében gyakran elfeledkezünk egy apróságról: a Plasmodium a szúnyogoknak is a parazitája, nem csak nekünk, embereknek.

Ezzel a tudással felfegyverkezve, pedig akár el is filózhatunk, azon, hogy vajon köthetnénk-e egy alklami érdekszövetséget az idegesítő kis moszkítókkal, a veszélyesebb közös ellenfél legyőzésére? A válasz sokáig "nem"-nek tűnt, mivel a Plasmodium-rezisztens szúnyogok, kicsit misztikus ok(ok)ból nem voltak sikeresebbek, mint "mezei" társaik (feltehetőleg azért mert a sikeres immunválasz közel annyi energiát emésztett fel, mint maga a kórokozó-hordozás).

Most azonban úgy tűnik sikerült ezen az akadályon túllépni: olyan szúnyogokban, amelyek beleiben egy SM1 nevű peptidet fejeztetnek mesterségesen ki, a kórokozó képtelen a belekből kitörni, s mivel ez életciklusának egy elengedhetetlen mozzanata, a szúnyogot sem tudja megfertőzni (így nem lesz szükség az energiaigényes immunválaszra sem). Ezek a transzgénikus-rovarok pedig sikeresebbnek bizonyultak, mint társaik, és néhány generáció alatt már a szúnyog populáció közel háromnegyedét tették ki a kísérleti dobozban. Márpedig a kevesebb hordozó, sokkal kevesebb parazitát jelent hosszú távon.

Bár az eredmény mindenképpen ígéretes egy probléma még megoldásra vár: mivel embereken se nem etikus, se nem praktikus kísérletezni, a cikk során fertőzött egereket használtak, a szúnyogok táplálékforrásaként. Márpedig ez azt is jelentette, hogy az egerekre szakosodott Plasmodium berghei-t vizsgálták, a nagy-gonosz P. falciparum helyett. Az igazán nagy dobás az lesz, ha a megfigyelések utóbbira is állni fognak.

Marrelli, MT, Li, C, Rasgon, JL, Jacobs-Lorena, M (2007) Transgenic malaria-resistant mosquitoes have a fitness advantage when feeding on Plasmodium-infected blood. PNAS 104: 5580-5583.

A barnafejű gulyajáró obligát költésparazita, magyarán cseles kis ingyenélő, amelyik más madarakra bízza tojásainak kiköltését és fiókáinak felnevelését, nem kevés energiát megtakarítva ezzel. Ennek a műfajnak legjelesebb és egyben mindannyiunk által jól ismert képviselője természetesen a kakukk, de ha hinni lehet a megfigyeléseknek (és miért ne), az említett kettősből a gulyajáró lényegesen pofátlanabb.

Ugyanis, míg a kakukk legalább "veszi a fáradtságot", hogy áldozatához nagyon hasonló tojást rakjon (amiből persze aztán kikel az agresszív kiskakukk, amely minden más fiókát és tojást kilök a fészekből), a gulyajáró még a látszatra sem ad. A parazitált (elősorban poszáta-)fészkekbe, az ott levő tojásoktól teljesen eltérő méretű és mintázatú saját tojást helyez el. Mi készteti vajon a gazda madarat, hogy ezt a tojást elviselje, hogy tolerálja a parazitát?

Erős antropomorfizációt alkalmazva, mondhatnánk azt is, hogy a poszáta "fél": ugyanis a gulyajáró előszeretettel keresi fel újból azokat a fészkeket, ahova már maga is helyezett el tojást és ha nem leli ott a saját tojását, a fészekben levő többi tojást is összetöri (azoknak a fészekaljaknak, ahonnan a kutatók kivették a gulyajáró tojást 56%-a járt pórul, a tojást tartalmazóknak csak a 6%-a). Emberi viselkedéshez szokott agyunk számára ez teljesen klasszikus mafia-technikának tűnhet: az idegen tojás felnevelése az a "védelmi pénz", amit a parazitált madár azért "fizet", hogy saját fiókáit is felnevelhesse. Bár ideális, gulyajáró-mentes környezetben, négy saját fiókát is felnevelhetne, de még mindig jobb három saját plusz egy idegen fiókában kiegyezni, mint utód nélkül maradni.

Természetesen a poszáta sem "fél" és a gulyajáró sem "áll bosszút", a magyarázathoz fölösleges emberi érzelmekre vonatkoztatni (noha a magyarázatot kétségtelenül megkönnyíti), csak félreértésekre ad okot. Egyszerűen arról van szó, hogy a gulyajáró magatartása meggátolja, hogy azok a poszáták sikeresek legyenek, akikben kialakulna az idegen tojást kidobó ösztön. Így a természetes szelekció különleges ágenseként működve, a tojás-megtűrő-poszáta populációk kialakulását segítette elő. S mivel az elpusztított fészekaljak után a poszáták hajlandóak újból próbálkozni, a gulyajáró is új esélyhez jut.

Hoover, JP, Robinson, SK (2007) Retaliatory mafia behavior by a parasitic cowbird favors host acceptance of parasitic eggs. PNAS 104: 4479–4483.

Utóbbi időben inkább csak szórakozás gyanánt látogatok a magyar kreacion Értelmes Tervezettség Mozgalom (ÉRTEM) honlapjára: ritkán lehet ennyire szépen dokumentálva látni az emberi ignoranciát. A legtöbb fellelhető iromány bevett receptje valahogy úgy kezdődhet: végy egy témát, amiről hibás részinformációid vannak, majd utóbbiakat felhasználva írj valamit, amiben a téma felkent apostolának állítod be magadat.

Első osztályú szintézise ennek a mentalitásnak (egyik személyes kedvencem) Jeszenszky Ferenc (JF) fizikus levele, amiben talán még az ÉRTEM mércéje szerint is durva tévedések vannak (s mivel Jeszenszky a mozgalom egyik tiszteletben álló figurája, próbáljuk meg – vagy inkább ne … – elképzelni, mi van azok fejében, akik számára ő az információforrás…).

Mivel nem vagyok fizikus, maradjunk a biológiai témáknál, bár annyit azért megemlítek, hogy a termodinamika második főtételére vonatkozó érvelése – már, ha jól értelmezem, mert egy kicsit zavaros -, az én szememben még mindig nem áll sziklaszilárdnak mondható lábakon: bármelyik klasszikus kísérletet nézzük, a kiinduló egyszerű anyagokból, bizony komplexebbek jöttek létre (aminosavak, nukleotid bázisok stb).

Sajnos nem tudom a posztban fokozatosan növelni a "feszültséget", ugyanis a csúcs az rögtön a levél elején található. Olyan elképesztő magassága ez az emberi alulinformáltságnak, hogy szinte-szinte már szédítő:

"> 1. Miért tartják olyan
lehetetlennek, hogy a Föld több milliárd éves életkora alatt a
véletlenszerű folyamatok eredményezhettek valami "értelmeset"? Hiszen
elég idő volt rá, és a Földnek is lehet "szerencséje"!” <

Elöljáróban
megjegyezném, hogy (figyelmen kívül hagyva a korokra vonatkozó vitákat)
a szokásos kronológia szerint nem lehet szó több milliárd évről, hiszen
a különböző leletek nemigen engednek meg 100 millió évnél többet az
élet kialakulására."

Jajanyám. Miért pont 100 millió? Miért nem rögtön hatezer, az legalább konzisztens lenne, a klasszikus kreacionista érvekkel? A Föld életkorát 4.5 milliárd évre tesszük és a legkonzervatívabb becslések szerint is 3.2 milliárd éve már léteztek élő szervezetek. Durván 100 millió éve már az első erszényes és méhlepényes emlősök is megjelentek, 200 millió éve (a Jurában) dinoszauruszok folytak a csapból is, 400 millió éve kezdtek a gerincesek kimászni a tengerekből, satöbbi. (Itt lehet gyakorolni.) Ezekután vajon JF milyen alapon várja el, hogy ebben a vitában komolyan vegyék…?

"A morfológia egyetlen olyan esetre sem tud hivatkozni, hogy egy
élőlénynek olyan szerve lenne, amely valamilyen teljesen új életforma
kezdeménye lenne. A drosophila melanogasterrel végzett
évszázados kísérletek azt mutatják, hogy a generációk ezrein keresztül
az erőltetett mutációk sem hoztak létre mást, mint az alapfaj
torzszülötteit."

Rágjuk ezt itt egy picit:"A morfológia egyetlen olyan esetre sem tud hivatkozni, hogy élőlénynek olyan szerve lenne, amely valamilyen teljesen új életforma
kezdeménye lenne". Ha a magyar nyelv szabályai szerint értelmezzük ezt a kis mondatot, kiemelve, különállóan, akkor gondolhatnánk arra, hogy valami olyasmire gondol az írója, mint a hidrák aszexuális szaporodása során megjelenő bimbók, amelyek egy későbbi, a szülővel genetikailag megegyező hidra kezdeményei. Ekkor ugyan nyilvánvalóan nem lenne igaz, de legalább lenne valami értelme.

Amit JF mondani szeretne (és amit a kiemelt mondat egyáltalán nem jelent) az feltehetőleg valami olyasmi, hogy szerinte nem ismert, miként jelennek meg komplexebb állatcsoportok bélyegei az evolúció során. Például halakban a lábak – de nézd, hopp, ilyen is van. Ejnye, akkor ez sem igaz. Arról az inszinuációról nem is szólva, hogy mivel száz év alatt nem sikerült muslicából rozmárt mutáltatni, nem működik az evolúció.

"Arról elgondolkodhatunk, hogy ezek valóban biológiai hipotézisek-e.
Hajlok arra a véleményre, hogy nem. Ugyanis semmiféle valódi tudományos
tény nem támasztja alá egyiket sem. Azonban itt egy tudománytörténeti
problémába ütközünk. Az evolúcióelmélet nem úgy jött
létre, ahogyan általában a tudományos elméletek (mint mondjuk az
elektrodinamika Maxwell-féle elmélete), hogy a megfigyelt tények
kikényszerítenek egy elméleti magyarázatot; hanem úgy, hogy először
volt egy ideológiai alap (nevezetesen, hogy a természet önmagában
megmagyarázható, transzcendens tényezők pedig nincsenek), és ehhez
próbálták igazítani az elméletet."

Egy: iszonyúan nagy ismeretanyag támasztja alá az evolúciót – fejlődésbiológiai, paleontológiai, geográfiai, genetikai kísérletek ezrei. Most ezek JF szerint valójában nem "tudományos tények", vagy egyszerűen nem is tud róluk. Kettő: de bizony, éppen úgy jött létre, hogy a megfigyelések kikényszerítettek egy új elméleti magyarázatot. Darwin idején már több eresztékében recsegett-ropogott a kreacionizmus kártyavára: a halmozódó fosszilis leletanyag nyilvánvalóvá tette, hogy a Földön az élet változik. Nem is említve, hogy a vallás és az evolúció összeférhetetlensége, csak a kreacionisták fantáziájában létezik. JF állításának egyszerűen semmi, de semmi alapja nincs.

A testmérethez viszonyított könnyű súly nem éppen hátrányos a repülésnél, ezért alakult ki a madarak üreges csontozata is. Ha azonban elfogadunk egy, a Nature-ben publikált új elméletet, a fizikai fölöslegtől való megszabadulás csak az egyik feltétele a levegő meghódításának. Egy másik, a felesleges DNS, azaz a nem kódoló genetikai anyag kiszelektálása lehet. (A "nem kódoló" itt szélesebb értelemben veendő, és nemcsak a fehérjék aminosav-sorrendjének leírására, hanem az egyes gének szabályozó régióira is vonatkozik.)

Az már korábbi tanulmányokból is ismert volt, hogy egyes gerinces állatcsoportok repülő képviselői kisebb genommal rendelkeznek, mint a nem repülő rokonaik (pl. a denevéreknek kisebb genomja van, mint az átlagos emlős genom, a struccnak pedig nagyobb, mint az átlagos madár genetikai állomány), és a madarak úgy általában is kitűnnek ebben az összehasonlításban más gerincesekhez viszonyítva. Az összefüggés oka sokak szerint az, hogy a kisebb genom általában energia megtakarítást jelent, nemcsak azért mert gyorsabban másolható, hanem azért is mert kisebb sejtben elfér és a kisebb sejtek működése szintén kevesebb energiát emészt fel*.

De ha ez így van, lehet-e összefüggés a madarak megjelenése és a genomméret csökkenés között? A kis genom – kis sejt összefüggést korábban csak vörösvérsejtekre mutatták ki, amelyek értelemszerűen nem segíthetnek egy prehisztorikus nyomozásban, hiszen örülünk, hogy a madarak őseinek a csontja fennmaradt, jól konzerválódott szövetről szinte csak a sci-fi írók és filmrendezők álmodhatnak. (Pár éve ugyan előkerült egy kis T-rex szövetminta, de az eset sajnos ma inkább a kivétel, mint a szabály kategóriába tartozik.) Azonban a csontok nem lebecsülendőek, hiszen ezek olyan apró üregeket tartalmaznak, amelyek a csontsejteknek adtak otthont. Minnél nagyobb egy-egy ilyen üreg annál nagyobb a benne rejlő sejt, és a mai is élő állatokat összehasonlítva, úgy tűnik, hogy annál nagyobb az állat genomja is. Ez az összefüggés pedig már jó kiindulási pont, ha theropoda dinoszauruszok genomméretét próbáljuk megbecsülni.

Nos, az eredmények azt mutatják, hogy már bőven a madarak közvetlen őseinek megjelenése előtt elkezdődött és jobbára le is zajlott a genomméret csökkenése (lásd alábbi ábra). Vagyis, a szerzők érvelése szerint, ez max. egyengethette az utat a repülés elsajátítása felé, közvetlen okozója aligha lehetett. S, hogy mi az ami elvesződött? Feltehetően az ún. "repetitív szekvenciák", azaz (durva közelítésben) a genomban aktív és önmagukat szorgalmasan másoló "ugráló gének" aktivitása. Ezek például az emberi genomnak több mint felét teszik ki, a madarakénak azonban csak töredékét.

* Különvéleményem az, hogy ez egy jól hangzó, de kicsit légből kapott elmélet. Ettől még persze lehet, hogy igaz, de a mostani ismereteink alapján ez nem vehető biztosra. Egyrészt egy korreláció léte – jelen esetben repülés vs. kis genomméret – még nem jelent feltétlenül ok-okozati összefüggést. (Pl. a Fugu hal genomja is rendkívül kompakt, de gőzünk sincs miért.) Másrészt, tudomásom szerint, még soha senkinek nem sikerült számszerűsítenie az apróbb genom biztosította energiamegtakarítást. Arról nem is szólva, hogy ha ilyesmi még létezik is, az állat végső mérete akkora amekkora, és ha kisebb sejtekből épül fel, akkor csak több kell belőlük, azaz nem biztos, hogy energetikailag annyival hasznosabb a dolog. (Érdemes lenne megnézni a (madarak és emlősök – denevér – melletti) harmadik nagy gerinces csoport, a hüllők aktívan repülő képviselőinek, a pteroszauruszoknak a maradványait, hogy esetükben miként változott a sejt- ill. genomméret. Nem lesz az sem perdöntő bizonyíték, de erősítheti ezt az elgondolást.) 

Organ, CL, Shedlock, AM, Meade, A, Pagel, M, Edwards, SV (2007) Origin of avian genome size and structure in non-avian dinosaurs. Nature 446: 180-184.