A GDF6 gén és az evolúció

sticklebacks.jpegJó pár évvel ezelőtt, a blog hajnalán, az egyik legizgalmasabb és legfelkapottabb kérdés a biológiában az volt, hogy a különböző fajok (alfajok) morfológiai sajátosságai miképpen alakulnak ki a fejlődés során. Az evodevo tudománya – mert arról van szó – azóta kicsit kiment a mainstream divatból, de ha engem kérdezne bárki, szerintem továbbra is az egyik legizgalmasabb kérdés, amivel biológus foglalkozhat.

A terület egyik úttörője, Sean B. Carroll mellett David Kingsley volt, aki azóta is azzal a nagyon egyszerű paradigmával foglalkozik, hogy milyen genetikai különbségek találhatók a háromtüskés pikó páncélos, tüskés tengeri és páncéltalan, tüskétlen édesvízi formái között.

Ahogy azt már korábban leírtam, ezzel a megközelítéssel leltek arra a pitx1 szabályozó mutációra, ami a tüskék eltűnését eredményezi, illetve így térképezték fel csontlemezek redukciójáért felelős ectodysplasin (eda) gént érintő mutációt is.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A kínai vakmárnák evolúciója

sinocyclochelius.jpgA barlangi élet különös alkalmazkodásokat követel meg azoktól az élőlényektől, akik a létnek ezt a sötét formáját választják. A jóformán örök sötétségben fölöslegessé válik a felszínen oly fontos látás, lényegtelenné a bármilyenfajta mintázat, más érzékek és más jellegek válnak fontossá az életbenmaradás és fajfenntartás céljából. 

És ami már büntetlenül elromolhat, az bizony el is romlik, így aztán azok a gének, amelyek pl. csak a szem kialakításában és működésében, vagy a testtakaró színezetének létrehozásában látnak el szerepet előbb-utóbb olyan mutációkat szednek össze, amely következtében működésképtelenné válnak (pszeudogénesednek), és így a szóbanforgó sejttípusok sem alakulnak ki.

A folyamat egyik poszter-faja a mexikói vaklazac (Astyanax mexicanus), ami a Yucatán alatt található hatalmas barlangrendszerekben lelhető fel, de persze messze nem ez az egyetlen ilyen élőlény. Most a világ egy másik részében élő vak halról tudhattunk meg többet, a genomja segítségével.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Hogyan barnultak be a lovak

dun.jpgA lóháziasítás egyik eredménye a különböző fajták minta-diverzitása, ami ha nem is annyira látványos, mint mondjuk kutyák esetében, de mindenképpen figyelemre méltó.

Nem is kerülte el a genetikusok figyelmét, akik az utóbbi pár évben számos mintázat-típus genetikai okát feltárták. 

Most az egyik legősibb színváltozás okába láthatunk bele egy kicsit, amelynek következtében az ősi lovak (pontosabban patások, lásd alább) viszonylag világos, ún. Dun színe helyett a korai háziasított fajták sötétebb, viszonylag egyenletesen barna színt mutattak.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Hox gének és ízelt végtagok

patel-hox_fig1.jpegVannak témák, amelyek végigkövetik a blog most már évtizedes történetét, és az egyik legrégebbi történet, aminek szálait göngyölítgetjük, arról szól, hogy az élővilág evolúciója során miként alakult ki az élőlények formagazdagsága.

A sztori megkerülhetetlen eleme a testfelépítésért felelős, ún. Hox gének története épp ezért ha van téma, amivel sokszor, sokat foglalkoztunk, ez biztos az. De néha a “sokat” sem elég, főleg, hogy most már jó ideje egyáltalán, szóval időszerű egy kicsit elmerülni ismét abban a megunhatatlan témában, hogy miként formálta és formálja ez az ősi géncsalád például az ízeltlábúak formáit.

Az “alapsztorit” már bő nyolc és fél éve megírtam, és zanzásítva valahogy úgy szól, hogy az ízeltlábúak jól látható szelvényes, ha úgy tetszik “moduláris” felépítését a Hox gének változó expressziós tartománya befolyásolja. Az ízeltlábúak egyes szelvényeinek alapfelépítése tulajdonképpen nagyon egyszerűen megfogalmazható: egy henger alakú testből egy pár nyúlvány lóg ki. Hogy ez a nyúlvány járólábként, szájszervként, vagy csápként, az a szelvény pozíciójától függ. És ezt a pozicionális információt a Hox gének határozzák meg, amelyek ha elromlanak, a szelvény identitása is elromlik, így szájszervek, vagy csápok helyett péládul járóábak jelennek meg a fej szelvényein is (ezeket nevezzük homeotikus mutációknak).

Amikor aztán sokan azt is megfigyelték, hogy az egyes fontosabb Hox gének kifejeződése nagyobb taxonómiai csoportonként jellegzetes változásokat hordoz, sokan elkezdték fejtegetni, hogy valószínűnek tűnik, sok esetben a csoportok sztereotipikus külalakjában megfigyelhető jellegezetes különbségek is az ilyen Hox-expresszióban jelentkező különbségekre vezethetők vissza. Magyarán az evolúció szívesen “játszott” ezekkel a génekkel. 

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A madárcsőr eredete

sn-birdheads.jpgA Harvardon dolgozó Arkhat Abzhanov-ot már évek óta izgatja az arckoponya evolúciója. Hogy miként alakult ki, hogyan evolválódott/evolválódik egyes fajokban (posztdokként Cliff Tabin laborjában pintycsőr evo-devoval foglalkozott). Most az Evolution című újságban megjelent cikk egy kicsit nagyobb léptékű változásnak járt utána, hogy hogyan is alakult át a más gerincesek viszonylag kisméretű praemaxilla csontja, hogy a madarak jellegzetes alakú csőrét hozhassa létre.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Az állkapocs, mint evolúciós újítás

amphioxus_cartilage_1.jpgAmikor anno a lándzsahal, vagyis Amphioxus genomról írtam és arról elmélkedtem, hogy az egyik legfontosabb különbség a gerincesek és lándzsahal között a velőléc (neural crest) sejtpopulációjának hiánya, azt találtam írni, hogy:

Érdekesség, hogy a jelek szerint a lándzsahalakban az összes gén megtalálható, ami a gerincesekben a velőléc sejtek kialakulásához szükséges genetikai hálózatban szerepel, sőt, a hálózat kezdeti elemei gyakorlatilag épp ott és épp úgy fejeződnek ki (és működnek együtt), mint pl. egy átlagos hal embrióban. A különbség az utolsó lépésekben van: az amphioxus nem “drótozta” be ebbe a hálóba azokat a géneket, amelyek a velőléc sejtek specifikációjának utolsó lépésit irányítanák.”

Hogy ez mennyire így van, annak tanulsága egy múlt heti Nature cikkből is visszaköszön, ahol az állkapocs eredetének néztek utána.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Agynövelés

arhgap11b-brain.jpgAz emberré válás egyik kulcskérdése a modern emberi agy kialakulása, ennek megfelelően ahogy egyre több genomi adat kezd a rendelkezésünkre állni, úgy kezdik el egyre többen nagy lelkesedéssel olyan gének/szabályozó elemek keresését, amelyek megmagyarázhatják az emberi agy méretének impresszív evolúciós növekedését.

Ezeknek a kutatásoknak az eredményeit ismertető tudomány-rovatos újságcikkek általában előszeretettel szeretnek bombasztikus címekkel operálni és könnyedén dobálóznak az olyan nagyívű megállapításokkal, hogy “megtalálták az emberi agy komplexitásáért” felelős gént. A valóság persze az, hogy ezernyi ilyen apró “kulcsmutáció” lehet a genomban és ezek együttes hatása, ami az agy komplexitásához vezet – ráadásul lehet, hogy bizonyos mutációk csak adott kombinációban vizsgálhatók, önmagukban nem, ami tovább bonyolítja a kísérletek tervezését illetve értelmezését.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Hegyescsőrű, mint a pinty – 2.

darwin_s_finches_by_gould.jpgSzinte napra pontosan Darwin közelmúltbeli szülinapjára tette fel honlapjára a Nature azt a cikket, amit az egykori természettudós minden bizonnyal nagy élvezettel olvasott volna, hiszen egyik kedvenc állatcsoportjáról, a galapagosi pintyekről van benne szó.

Pontosabban a cikk tárgya 120 (igen, százhúsz), a legkülönbözőbb fajokhoz tartozó egyed genomszekvenciájának meghatározása és azok összevetése.

Ez gigászi mennyiségű adat és bőven lehet benne érdekes dolgokra lelni, mind arra vonatkozóan, hogy miként zajlott ezeknek a fajoknak a speciációja, mind arról, hogy az ikonikus csőrformák változása milyen DNS-szintű változásokra vezethető vissza.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

Madárfogak emlékei

bird-beak4.jpgA madarak törzsfája mindig is bonyolultnak tűnt, nem véletlenül volt szükséges 48 különböző faj genomjának megszekvenálásához, hogy végre tiszán láthassuk, ki-kivel rokon.

A puszta rokonsági kapcsolatok megállapításán túl, azért ez a jelentős mennyiségű adat mindenféle más érdekességet is feltárt a madarak evolúciójáról és genetikai anyagának változásáról. Például, hogy hogyan változott a szex-determinációjért felelős nemi kromoszómáik struktúrája, milyen konvergens gén-expressziós változások játszódtak le a különböző énekesmadarak agyában, vagy, hogy miképpen hagyott lenyomatot a genomon is a fogak elvesztése.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….

A gerinchúr eredete

EMBLAxochord-610Monoyios.jpgSzélesebb rendszertani csoportunk közös jellemzője, hogy minden idetartozó faj a fejlődés valamelyik stádiumában egy jellegzetes képletet növeszt, a gerinchúrt.

Ez a rugalmas pálcára emlézetető, hatalmas vakuólumoktól feszülő sejtekből álló szerv ugyanúgy megtalálható egy emberi embrióban, mint egy hallárvában, vagy akár egy fiatal zsákállatban, és minden egyes egyedben az embriogenezis során egyfajta belső feszítő-vázként szolgál a szervezet számára. A fejlődés későbbi stádiumaiban gyakran fölösleges lesz, s ilyenkor vagy teljesen, nyomtalanul eltűnik (lásd zsákállatok), vagy beépül a létrejövő szövetekbe (így bennünk a porckorong belsejében lelhető fel a nyoma).

A gerinchúr olyan univerzális ismertető jegy is, amelynek köszönhetően biztosak lehetünk benne, hogy gerinchúrosok már 530 millió évvel ezelőtt is léteztek, mert ismerjük egy képviselőjüket a Pikaia-t.

Persze mindez aligha ad választ a kérdésre, hogy honnan ered ez a különös szerv? Mikor alakult ki, s főképpen vajon miből?

Nos, ha nem is minden fontos kérdésre válaszol Detlev Arendték új cikke, de néhány érdekes dologra fényt vet.

Egy kattintás ide a folytatáshoz….