Drágám, a legyek összementek

A miniatürizálódás képessége mindig is keményen foglalkoztatta a sci-fi írók és rajongók gondolatait, mint arról a  “Fantasztikus utazás” töretlen népszerűsége is tanúskodik. Ugyanakkor, bármennyire is vonzó elképzelni, a “milenneha”-t, sajnos le kell szögeznünk, hogy ez a szolidan a “fiction” tartományába tartozik, mert a tudomány, pontosabban mindaz, amit a természet szabályairól tudunk, kizárhatóvá teszi ennek bekövetkeztét.

Miért is? Egész egyszerűen azért, mert nem minden alkotónk csökkenthető le tetszés szerinti méretre. Azt persze könnyebb elképzelni, hogy milyen lenne egy kisebb kéz, vagy máj, de ha jobban belegondolunk, hogy mit is jelent, mindez szövet- és sejtszinten, akkor már kezdődnek a bajok: mert hogy lesz kisebb a máj? Kevesebb sejtből áll, vagy arányosa ugyanannyiból, csak kisebbekből? Bárhogy is nézzük, hamar belátható, hogy előbb-utóbb elég kemény fizikai akadályba ütközünk: a molekulák méretébe. Márpedig ahhoz, hogy egy sejt funkcionális legyen, bizonyos számú sejtalkotó nélkülözhetetlen. Nem is próbálkozom most megmondani, hogy mennyi lehetne pontosan ez a minimum, de a lényeg, hogy van és nem kikerülhető. Egy ezerszeresen lekicsinyített emlősnek a genomja gyakorlatilag ugyanakkora marad majd, vagyis kvázi azonos, esetleg minimálisan kevesebb helyet foglal(na) el a miniatürizált sejtekben, ezzel viszont szétfeszítené őket. És akkor hol vagyunk még a sejtműködéshez szükséges sok-sok más sejtkomponenstől.

Hogy mennyire bonyolult is a valóságban a miniatürizálás, milyen egészen extrém trükköket kell bevetni a megvalósításához, azt leginkább azoknak az állatoknak az életvitele tükrözi, akik ilyen-olyan formában az evolúció során “összementek”. Különösen instruktív a Megaphragma génuszba tartozó parazita darázsfajok esete, amelyek átlagos mérte egy (egysejtű) Parameciuméval, vagy amőbáéval vetekszik.

A Megaphragma mymaripenne az ibériai félszigeten él és szerény méreténél fogva finoman szólva sem egy szembetűnő jószág. Ugyan idegrendszere csak kb. 7500 neuront tartalmaz, de az testének majdnem hat százalékát teszi ki. Összehasonlításképpen ugyanazon család egy másik génuszában, “normál” méretű rokonaik 37000 idegsejttel rendelkeznek, és egy átlagos háziméh vagy hangya esetében a központi idegrendszer kevesebb mint 1%-a  a teljes testtömegnek.

Az aránynövekedés jól mutatja, hogy a Megaphragma fajok esetében már eléggé a határokon mozog a miniatürizálás, a további kicsinyítés már jó eséllyel működésképtelen agyat eredményezne. (Egyébként hasonló szabályok fogalmazhatók meg a szárny esetében: a minimális működéshez, azaz csapkodáshoz izmokra van szükség, és azok sem kisebbíthetők egy idő után.)

Tegyük gyorsan hozzá azt is, hogy a M. mymaripenne már ezt a méretet is egy, biológus szemszögéből egészen bizarrnak ható trükkel érte el: az idegsejtjeinek nincs sejtmagja, magyarán nincs bennük DNS.

Az ilyen sejtek eleve ritkák (az emberi vörösvértest is kifejezetten érdekes kivételnek számít) és arról egyelőre nincs is tudomásunk, hogy más fajok is ezt a meghökkentő trükköt vetnék be.

Természetesen egy idegsejt kialakulása nem képzelhető el sejtmag nélkül, hiszen a sejttípus felépítéséhez szükséges információ honnan máshonnan származna. Ennek megfelelően a darázslárvákban még valóban vannak is sejtmagok (jobbra E,F), ám a metamorfózis során (amikor a felnőtt állat, az imágó kialakul) bekövetkezik ezek lízise és egy felnőtt állatban már csak alig-alig találunk sejtmagokat: a már említett 7500 neuronra mindössze 350 sejtmag jut (balra A,B). Ennek megfelelően az agydúc térfogata is közel felére csökken a kifejlett darazsakban a bábokéhoz képest.

Szóval nem egyszerű ez a miniatürizálás dolog, és persze a jelenség egy csomó más kérdést vet fel: például lehetséges-e tanulás egy ilyen rendszerben? Mivel a kisebb testű állatok általában kevesebb ideig élnek (a mi darazsunk például öt napig), kevesebb komplex, tanulást igénylő szituációval szembesülnek. Kérdés, hogy egy fix, változtathatatlan huzalozású idegrendszer (ahol nem alakulnak ki új szinapszisok) elegendő-e ehhez, vagy a Megaphragma-idegrendszer rendelkezik-e valamilyen plaszticitással? Ha pedig van plaszticitás, az köthető-e sejtmagnélküli, azaz anukleált neuronokhoz (is) – pl. a bennük maradó mRNS komponens révén -, vagy netán a pár megmaradt nukleált idegsejtnek lesz ezekben a folyamatokban központi szerepe?  

Nem egyszerű egy ilyen fajt vizsgálni (egyesek szerint nem is kellene, mint tudjuk), de megannyi hihetetlenül érdekes kérdésre kaphatunk választ, amelyek az eukarióta idegsejt potenciálját helyezik más perspektívába.

Polilov AA (2012) The smallest insects evolve anucleate neurons. Arthropod Struct Dev 41(1): 29-34.