Sokat beszélünk arról, hogy az evolúció során meghatározó a környezet, amiben az adott élőlény éppen él, hiszen minden változás csak a környezet függvényében értelmezhető. Azt viszont nem hangsúlyozzuk eléggé, hogy egy élőlény környezetében milyen óriási szerepet játszik a többi élőlény. Márpedig a ragadozó és zsákmánya közti kapcsolat kiemelt fontosságú, hiszen mindkettejüknek szó szerint létkérdés a másikhoz való viszonya. Már a hetvenes évek óta feszegetik a kérdést, hogy a ragadozó eukarióták megjelenése milyen mértékben hatott a többi élőlényre, hiszen ekkor egy teljesen új fenyegetésre kellett válaszolniuk. Az ehhez hasonló hirtelen változások magyarázhatják a korszakokon át nagyjából változatlan életformák hirtelen robbanásszerű változásait, amik mindig is izgatták a biológusok képzeletét.
Martin E. Boraas és munkatársai egy ilyen modellrendszerrel dolgoztak, Chlorella vulgaris egysejtű algát tartottak a laborjukban, egy félliteres üvegcsőben, folyamatos megvilágítás mellett, a közlemény megjelenésekor már huszonnégy éve, ami alatt jelentős változást nem tapasztaltak a viselkedésében. Azonban a kísérlet kezdetén fogták magukat és egy Ochromonas vallescia nevű ragadozó egysejtűvel fertőzték be az üveghengert, majd figyelték, mi történik.
Sokat beszélünk arról, hogy az evolúció során meghatározó a környezet, amiben az adott élőlény éppen él, hiszen minden változás csak a környezet függvényében értelmezhető. Azt viszont nem hangsúlyozzuk eléggé, hogy egy élőlény környezetében milyen óriási szerepet játszik a többi élőlény. Márpedig a ragadozó és zsákmánya közti kapcsolat kiemelt fontosságú, hiszen mindkettejüknek szó szerint létkérdés a másikhoz való viszonya. Már a hetvenes évek óta feszegetik a kérdést, hogy a ragadozó eukarióták megjelenése milyen mértékben hatott a többi élőlényre, hiszen ekkor egy teljesen új fenyegetésre kellett válaszolniuk. Az ehhez hasonló hirtelen változások magyarázhatják a korszakokon át nagyjából változatlan életformák hirtelen robbanásszerű változásait, amik mindig is izgatták a biológusok képzeletét.
Martin E. Boraas és munkatársai egy ilyen modellrendszerrel dolgoztak, Chlorella vulgaris egysejtű algát tartottak a laborjukban, egy félliteres üvegcsőben, folyamatos megvilágítás mellett, a közlemény megjelenésekor már huszonnégy éve, ami alatt jelentős változást nem tapasztaltak a viselkedésében. Azonban a kísérlet kezdetén fogták magukat és egy Ochromonas vallescia nevű ragadozó egysejtűvel fertőzték be az üveghengert, majd figyelték, mi történik.
A kísérlet elején az történt, ami várható volt, a Clorella populáció összeomlott, az Ochromonas populáció viszont virágzott, mivel az utóbbiak egyszerűen megették az előbbieket. Miután elfogyott a zsákmány, a ragadozók száma is csökkent, ekkor megint elszaporodtak a Chlorellák, akik így már több ragadozót tudtak eltartani, nyilván ez is várható volt. A kísérlet tizedik napján viszont valami váratlan dolog történt: A Chlorellák között telepes alakok jelentek meg, amelyekben négy-több száz sejt tapadt össze. A ragadozók megint elszaporodtak, majd megint lecsökkent a számuk, amire megint elszaporodhattak a zsákmányként szolgáló algák, ám ez esetben, a tizenhatodik napon az egysejtű Chlorellák aránya már az egy százalékot sem érte el a kultúrában. A huszadik napon még sok húsz sejtnél nagyobb Chlorella telepet találtak, ám a telepeket alkotó sejtek száma folyamatosan csökkent, majd a nyolcsejtes telepeknél állt be az egyensúlyi állapot, ami a kísérlet végéig meg is maradt, ezeket már az anyasejt sejtfalának maradványa vette körül, igazi telepes élőlények lettek. Ekkor a ragadozó Ochromonasok egyedszáma már csak a legnagyobb érték 0,1% -át érte el és ez nem is változott, itt is beállt az egyensúlyi állapot.
Az ábrán ezek láthatóak. Az (a) képen az Oc a ragadozó, a CC a Chlorella telep, FC egy egysejtű Chlorella. A (b) képen egy Ochromonas keresztmetszeti képe látható, benne az éppen emésztett Chlorellával (DC). A (c) kép egy soksejtű Chlorella telepet ábrázol, a (d) egy nyolcsejtest. Az (e) képen egy Ochromonas látható, míg az (f) képen egy Chlorella telep keresztmetszeti képe, amin látszik a két sejt közti közös sejtfal.
A Chlorella telepek később is megőrizték ezt a szerveződésüket, amíg csak vizsgálták őket, telepként szaporodtak folyékony táptalajban és agarlemezen is. A telepek bimbózással szaporodtak, egyes sejtek osztódni kezdtek, majd az új, néhány sejtes telep egyszerűen leszakadt a szülői telepről, elszakítva a közös sejtfalat. Hogy ez miért előnyös az algának? Az Ochromonas, maga is egysejtű lévén, az egysejtű algákat simán bekebelezi, sőt, a fiatal, kis méretű telepekkel is megbirkózik, ám a nagy méretű, nyolcsejtes telepekkel már nem bír, ezek védettek a ragadozótól. Viszont ezek a frissen levált Chlorella telepek gyorsan nőttek, így nagyon rövid ideig maradtak olyan aprók, hogy zsákmányul eshettek a ragadozónak, ezért tarthatott el a rendszer olyan kevés ragadozót és ezért olyan előnyös számukra a többsejtű telepes szerveződés.
A Chlorella rendes szaporodása során egy szülői sejt 2-16 leánysejtté osztódik, majd a szülői sejtfal szétesik, a leánysejtek kiszabadulnak, megkezdik önálló életüket. Ezekben a kultúrákban nagy számban megfigyelhetőek az üres sejtfalak. A telepes Chlorella kultúrákban viszont nem látni ezeket a sejtfalmaradványokat, vélhetőleg egyszerűen az osztódás után együtt maradnak a leánysejtek az anyasejt sejtfalában. Ezt valószínűsíti az is, hogy a telep sejtjei közös sejtfallal rendelkeznek.
A kísérletet sokszor megismételték és az esetek hetven százalékában kialakultak a Chlorella telepek, ez nyilván nem valamilyen egyszeri csodás esemény. Nyilván egyébként is történnek időnként olyan mutációk, amelyek telepes Chlorella alakokat eredményeznek, ám ezek hátrányba kerülnek az egysejtű alakokkal szemben, mert kevesebb fény éri őket, lassabban növekednek, így hamar ki is halnak. Amikor megpróbálták ragadozó nélkül közös kultúrában növeszteni az egysejtű és a telepes Chlorella alakokat, azt tapasztalták, hogy az egysejtűek szép lassan túlnőtték a telepes alakokat. Azonban ha megváltozik a szelekciós nyomás, megjelenik egy új ragadozó, egyből előnybe kerülnek a többsejtű alakok, ezek élnek túl, az egysejtűek halnak ki, ezek a mutációk villámgyorsan rögzülnek, mert a hátrányaikat messze felülmúlják az előnyeik. Ez a könyörtelen szelekciós nyomás teszi lehetővé, hogy a több ezer nemzedéken át egysejtűként élő alga néhány tíz nemzedék alatt ilyen döntő mértékben megváltozzon. A közlemény szerzői ezt a modellt alkalmazzák a többsejtű élőlények megjelenésére is, hiszen látható, hogy a ragadozó életmód megjelenése milyen döntő mértékben befolyásolja egy élőlény evolúcióját.
MARTIN E. BORAAS, DIANNE B. SEALE, JOSEPH E. BOXHORN (1998): Phagotrophy by a flagellate selects for colonial prey: A possible origin of multicellularity; Evolutionary Ecology 12, 153±164
Sexcomb
Az elejét nem értem, akkor 24 év után kezdtek kísérletezni, vagy 24 éve folyamatosan csinálják?.
Ahogy a cikkeiket néztem, ők tulajdonképpen az Ochromonasokkal foglalkoztak, a Chlorellát egyedül azért tartották, mert ezzel etették a ragadozó egysejtűjeiket. Aztán egyszer beléjük bújt a kisördög…
zulu: volt egy huszonnégy éve tenyésztgetett Chlorella populációjuk, ami (nyilván különösebb szelekciós tényező hiányában) genetikailag “beállt”, ezt zavarta meg az Ochromonas kvázi pillanatok alatt.
Mondjuk ami nekem mindig szemet szúr az ilyen ökológiai vizsgálatokban, az az, hogy miért nem vizsgálják ilyenkor a predátor változásait is?
És egyáltalán: hogy van az, hogy a Chlorella egy komplex, többkörös evolúciós lépéssel védekezik, “szegény buta” Ochromonas meg igazából mit se változik, továbbra is csak a “leeső” egysejtű algaegyedeket csipegeti föl.
Most akkor őrájuk nem vonatkozik az evolúció???
Felagund: Már miért ne vonatkozna? Viszont gondoljunk bele, hogy az evolúció nem feltétlenül a sikerről szól. Nem mindenki tudja tartani a lépést, a nagy többség előbb vagy utóbb elhullik. Lehet, hogy itt is ez a helyzet áll fenn. De persze az is lehetséges, hogy az Ochromonas számára a zsákmánypopuláció egyedszámának ingadozása egyszerűen nem jelent akkora szelekciós nyomást, ami kikényszerítené a változást. Vagy egyszerűen csak teljesen más időskálán mozog a két faj evolúciójának sebessége.
Bizonyították azt, hogy a telepes Chlorella populációk kialakulásához valóban egy gén vagy gének mutációja és az utánna következő szelekció a felelős? Vagy ez csak spekulálták? Nem lehet egy biokémiai szignálok hatására történő “magatartás” változás a telep formálás?
@Felagund:
De nézték a ragadozót is, de az a kísérlet időtartama alatt (<2 év) semmi olyat sem tudott kifejleszteni, amivel a telepes Chlorella ellen tehetett volna.
A megoldás valószínűleg annyi, hogy telepessé válni roppant egyszerű, csak annyi kell, hogy közös sejtfalat húzzanak föl a leánysejtek, az Ochromonas pedig csak nagyon sok változással tudná megnöveszteni a száját, mert neki nem elég, ha nyolc Ochromonas összetapad, attól még nem lesz nagyobb szájuk.
Szóval vélhetőleg nem az egysejtű-többsejtű lépés nehéz evolúciósan, hanem az, hogy a telepen belül az egyes sejtek kölcsönhatásának kialakítása, a differenciálódás lehetőségének megteremtése.
@Lavina:
Igen, a cikkben is benne van, hogy a telepes Chlorella agarlemezre kenve is telepes maradt, tehát ez a jelleg öröklődik.
"Nem lehet egy biokémiai szignálok hatására történő "magatartás" változás a telep formálás?"
Ez egy nagyon jó kérdés, a cikkben egy egész fejezetben foglalkoztak vele, ugyanis leírtak ilyet is, ahol a ragadozó kémiai ingerei hatására telepekké állnak össze, de itt nem ez a helyzet, mert ragadozó nélkül, egymagukban folyékony vagy szilárd kultúrában is ugyanúgy telepesek maradtak, semmi jelét sem mutatták, hogy vissza akarnának térni az egysejtű életmódhoz.
@Sexcomb:
Jogos, ez logikusnak hangzik…
Ez teljesen off. Nem is azért írom, hogy kitegyétek.
Szóval az óvodáskorú lányaimra hivatkozva beszereztem egy biológiai mikroszkópot. És ebben ennek a blognak is nagy szerepe van, szóval érezzétek magatokat felelősnek. 🙂
De miután rajtatok kívül nincs olyan ismerősöm aki eddig akár csak látott volna mikroszkópot közelről, így tőletek kérnék segítséget, mi a legegyszerűbb otthon is elkészíthető preparátum amivel láthatóak a sejtek. (500x nagyítást tud) Nagyon hálás lennék valami iránymutatás leírás link bármi.
Bár igaz, hogy a kiscsaj baktériumot szeretne látni, de szerintem beéri mással is. 🙂
Előre is köszi a segítséget, meg a blogot is.
Monostori Krisztián
Szerintem kezdjétek pocsolyával, mert abban tuti lesz Paramecium meg ilyesmi. Az mozog, pörög így leköti a gyereket. Levelek alján lélegzőpórusok sem triviálisak a “makroszkopikus” gondolkozásnak. De utánanézek, biztos vannak egyszerűbb kísérletek is sejtvizualizálásra.
Koszi!
Csak rácseppentem a tárgylemezre azt annyi?
Megprbálkozhatsz hagyma nyuzat készítésével is. Ha lilahagymát veszel, a sejtek gyönyörű lilák lesznek majd.
Beleteheted sós vízbe is, akkor megnézheted, ahogy a sejtek összetöppednek a sejtfalon belül. Egy füst alatt elmagyarázhatod neki, mi az az ozmózis.
Krumplikaparékot is készíthetsz, abban szépen csillognak a keményítőszemcsék.
Egy csepp véredet is lefedheted egy tárgylemezzel, a vérkenet önmagában is szépen látszik, festés nélkül.
Kis ügyességgel és egy éles szikével a hagyma zöld levelét megmetszheted keresztben, látszani fognak majd rajta az edénynyalábok.
Ha bármilyen legyet, pókot, muslicát, bolhát, tetűt, stb. lecsapsz és szétnyomod kt tárgylemez közé, érdemes megnézni mikroszkóp alatt.
Virágok porzói is talán mutatnak valamit.
Megnézhettek zsírpapírt, hogy látszanak -e benne a rostok, amiből készült?
Pocsolya mellett megpróbálkozhattok vízzel föleresztett virágfölddel.
Kismikroszkop otlet: akvarium belso falat megkaparod (borotvapengevel, vagy vattaval) es a kaparekot teszet a targylemezre, lefeded a fedolemezzel: papucsallatok rohangalnak, amoba maszkal, harangallatkak harangoznak (erintesre osszehuzodnak)…
bakteriumokat festes, vagy speci optika nelkul eleg nehez eszrevenni… de a sutoeleszto erdekes lehet.
Én is köszönöm a tippeket! Szintén van egy kismikroszkópom, amivel évek óta nem foglalkoztam…
Sexcomb: ” Egy füst alatt elmagyarázhatod neki, mi az az ozmózis.”
Tényleg okos kislány, de csak 6 és fél éves. 🙂
Mindenkinek köszönöm a tippeket.
Nem értem a matearilasta gondolatmenetet hisz ezeket a mikrobiologiákat annélkül is lehetne kutatni és elismerni és a gyógyászatban felhasználni hogy ragaszkodnának egy eredet történethez és végkimerülésig a bizonyításait kutatnák ,hangoztatnák.De vajon miért fontos nekik egy származáskép felmutatása miközben nem is ismerik a tudat vagy szellem kifejezéseket tehát kémia reakcióknak tartják az embert aki “él” 70 évet aztán már nem “él” ,mint egy gép de akkor mért fontos hogy legyen egy mindenség történeti térkép? A tárgyaknak nincs múltja csak az embereknek.