"A kétéltűek az első szárazföldi gerincesek, tüdővel lélegeznek", olvashatjuk a középiskolás kisokosokban – ami igaz is többségükre, de mint minden jó szabály alól, itt is vannak kivételek.

Persze az élettani korlátok jól behatárolják, hogy mely fajok rendelkezhetnek eféle különleges jelleggel: értelemszerűen, olyanok, ahol az oxigénbevitel valamilyen más módon megoldott/megoldható. Mivel a kétéltűek a bőrükön át is képesek a gázcserére, ez számukra önmagában még nem ördöngősség, de csak akkor, ha a szóbanforgó faj folyamatosan magas oxigéntartalmú, nedves környezetben leledzik – magyarán pl. hideg vízben.

Jópár szalamandra faj választotta ezt az utat, de tüdő mentes békát még nem ismert a tudomány – eddig. Most azonban Borneón épp egy ilyen kis különcre akadtak. A Barbourula kalimantaensis hideg és gyorsfolyású folyók aljzatán él és mint a mellékelt ábra is mutatja, ott ahol más fajok szájában (bal oldalt) a légcső nyílását találhatnánk, a B. kalimantanensis szája (jobb oldalt) sima felületével tűnik fel. És valóban, a boncolás, illetve szövettani festések sem leltek tüdőre emlékeztető szervet.

Bickford D, Iskandar D, Barlian A. (2008) A lungless frog discovered on Borneo. Curr Biol 18(9): R374-375.

Bevallottan ignoráns ember révén, aki képes hónapokat leélni az ingyenes (pletyka)lapok böngészése nélkül, némi fáziskéséssel, csak most értesültem Stumpy, a négylábú kacsa létéről (extra lábainak elvesztése apropóján), noha hősünk, tavaly februári születése óta, kisebb celebritynek számít errefele.

És persze a négylábú szárnyast sújtó fejlődési rendellenesség pont olyan dolog, aminek a látványa megnöveli egy fejlődésbiológus pulzusát (lásd még Janus, a kétfejű teknős esetét is), arról nem is szólva, hogy mindig egy könnyed blogbejegyzés témája lehet.

A végtagok fejlődését korábban már elég hosszan taglaltam, így ezúttal egész röviden csak annyit emlékeztetőül, hogy a gerinces állatok végtagjai, fejlődésük során a testfal két oldalán megjelenő két pár dudorból, ún. végtagbimbóból alakulnak ki.

Ezekben a végtagbimbókban már jelen vannak azok a molekuláris jelek is, amelyek biztosítják, hogy első végtagunkból kéz, hátsó végtagunkból láb legyen, illetve a hüvelyk- és kisujjunk ott alakuljon ki ahol. Olyannyira így van ez hogy ha a végtagbimbót elforgatjuk a fejlődés során, akkor egy fordított végtag fejlődik ki belőle.

Az első efajta kísérleteket még a múlt század elején végezték el, az embriológia első aranykorában szorgalmas kutatók, és a választott model állat, a kor divatjának (és a praktikus szempontoknak) megfelelően egy kétéltű, szalamandra faj volt.

A szorgalmas embrionális "cut-and-paste" kísérletek során ( a baloldali ábrán a végtagbimbót a kis kör jelöli, a D,V, ill. A, P betűk pedig az embrionális tengelyeket, amelyekről a már említett végtagfejlődéses posztban bővebben is írtam) persze előbb utóbb óhatatlanul is sor került arra, amikor a végtagbimbót egyszerűen kettészelték, "lám most mi lesz" felkiáltással. Az eredmény: egy végtag helyett kettő alakult ki.

Valami hasonló történhetett Stumpy-val is a tojásban. Pontosan talán sohasem azonosítható okok miatt, a hátsó végtagbimbói ketté váltak, így aztán két extra lábbal kászálódott ki a tojásból – épp az ellenkező jelű rendellenességet mutatva, mint a nemrég talált hatlábú oktopusz.

(A gerinces és puhatestű végtagbimbók persze inkább különböznek, mint hasonlítanak, így a fenti összehasonlítás elég nagyvonalú – de annak pont megfelel. ;-))

Harminchat évvel ezelőtt, a horvát Adria egy zsebkendőnyi kis szigete, Pod Mraru, sajátos kísérlet színhelyévé vált. A szomszédos, leheletnyit nagyobb, Pod Kopite szigetéről öt pár olasz faligyíkot (Podarcis sicula) telepítettek át, hogy megnézzék … mi is történik.

Egy-egy faj szigetekre szakadt populációi esetén nem ritka, hogy azok külalakja és/vagy szokásai drámai változásokon mennek át, hogy az adott (új) élőhely körülményeihez alkalmazkodjanak. A jelenség iskolapéldáját a galapagosi pintyek jelentik (na, mi más ;-)), és bár Darwin értelemszerűen nem lehetett tanúja, hogy miként jöttek létre az egyes pintyfajok a közös ősből, a genetikai vizsgálatok igazolták, hogy elgondolása az említett fajok keletkezéséről helyes volt. Sőt, az említett pintyek ma is megfigyelhető evolúciója azt is jelzi, hogy a fajkeletkezés mechanizmusa valóban a természetes szelekció tevékenységében keresendő.

Visszatérve a gyíkokra, talán nem meglepő, ha itt is drámai változásoknak lehetünk tanúi, bár alig 30 generációnyi idő telt el. Külsőleg legszembetűnőbb, hogy a Pod Mraru-n levő gyíkoknak nagyobb fejük lett, mint kopitei társaiknak, ami erőteljesebb harapást eredményez. A változás természetesen nem a véletlennek köszönhető, hanem sokkal inkább a gyíkok táplálkozási szokásaiban bekövetkezett változásnak. Míg az ősi populáció szinte kizárólag ízeltlábúakon él, az új szigetet meghódító faligyíkok (akik mellesleg ez idő alatt, a szigeten őshonos másik gyíkfajt teljesen kiszorították), évszaktól függően, menüjük 30-60 %-át növényi forrásból biztosítják. Az erősebb harapás pedig kifejezetten jól jön a nagy és kemény levelek feldolgozásában.

A táplálékforrás ilyen mértékű megváltozása a gyíkok szociális szokásait sem hagyták érintetlenül (a Pod Mraru-i gyíkokpopuláció hímei, őseikkel ellentétben már nem territoriálisak), de a legszembetűnőbb változás mégis a bélcsatorna anatómiájához kapcsolódik. Ez pedig nem más, mint egy, a vakbél falában megjelenő, speciális billentyű, amelynek fő feladata az emésztőrendszeren átmenő táplálék haladásának lelassítása. Ez utóbbira azért van szükség, mert az elfogyasztott növényi szövetek sok cellulózt tartalmaznak és ezt a molekulát sok ideig tart a bélrendszerben lakó mikroorganizmusoknak lebontani.   

Megjegyzendő, hogy az efajta billentyű a gyíkoknál ritka mint a fehér holló. Az összes pikkelyes hüllők mindössze 1 %-ban figyeltek meg hasonlót és ezek közt történetesen egyetlen más, Podarcis nemzetségbe tartozó faj sincs. Viszobt a néhány agáma és iguána, ill. Lacertidae családba tartozó gyíkfaj, amelyeknél hasonló anatómiai különlegességgel találkozhatunk, mind-mind növényevő. 

Már csak azt lenne jó megtudni, hogy az említett változások milyen genetikai okokra vezethetők vissza, hiszen a pintyek esetében is az efajta kutatások tették teljessé a történetet.

(Köszönet nyenyec kartácsnak a tippért; az faligyík képe pedig ehunnan van.)

Herrel A, Huyghe K, Vanhooydonck B, Backeljau T, Breugelmans K, Grbac I, Van Damme R, Irschick DJ (2008) Rapid large-scale evolutionary divergence in morphology and performance associated with exploitation of a different dietary resource. PNAS 105(12): 4792-4795.

Vannak olyan cikkek, ahol az ember csak vakarni tudja a fejét, hogy mit is mondjon újat. Mert minden csilli-villi beharangozás ellenére, nem ez az első alkalom, hogy Tyrannosaurus vagy masztodon fehérjék vizsgálatáról van szó, sőt utóbbi esetében a mitokondriális genom egy része is ismert.

A két egyszervolt faj kollagén fehérjéinek (rész)szekvenciáját már több mint egy éve publikálták, és a főbb következtetések már akkor is világosak voltak: a masztodon (Mammut americanum) az elefántokkal rokon, a T. rex pedig (szegről-végről) a madarakkal. 

Most csak újabb fajokkal bővítették a filogenetikai fát, ami így kicsit tényleg informatívabb lett, de koránstem változott meg gyökeresen.

Például egy alligátor és egy gyík kollagén szekvencia bevonásával, ismét bizonyítást nyert, hogy a hüllők egy kicsit mesterséges (szakszóval parafiletikus) csoport, hiszen nem tartalmazza az idesorolt fajok közös ősének összes leszármazottját. Néven nevezve, a madarak hiányoznak, amelyek (más kutatások szerint is) közelebbi rokonok az alligátorokkal (vagy épp a dinókkal), mint utóbbiak az anoliszokkal. Ebből azonban aligha következik egyenesen (mint azt néhány híradás terjeszti), hogy a madarak "élő dinók". 

Ha figyelmesen megnézzük a fát abból csak annyit állapíthatunk meg, hogy a dinók és a madarak közös őse később élt, mint pl. az alligátorok és madarak közös őse. De, hogy ez az ős már valóban dinoszaurusz volt, vagy sem, mint arról már primavis is írt, még (már?) minimum kérdéses.     

Organ CL, Schweitzer MH, Zheng W, Freimark LM, Cantley LC, Asara JM (2008) Molecular Phylogenetics of Mastodon and Tyrannosaurus rex. Science 320: 499

Gyakori félreértések és kreacionista tévhitek az evolúcióval kapcsolatban, a New Scientist válogatásában.

Egyik kedvenc tudományos újságíróm, Carl Zimmer előadása a kanadai Carlton Egyetemen (és bár Zimmer jobb író, mint amilyen előadó, mindenképpen ajánlott néznivaló – persze, aki rendszeresen olvassa blogját, a The Loom-ot, az ismerni fogja a legtöbb sztorit ;-)):

A GMO-s viták, és egyáltalán a GMO-val kapcsolatos attitűdök, egyik döntő problémája az az információs aszimetria, ami az elmúlt években a technológia pozitív és negatív vonatkozásaival kapcsolatban alakult ki. Míg a káros oldalakról (egyébként helyesen) rendszeresen beszámolnak a különböző médiumok, a pozitív hírek ritkán, vagy egyáltalán nem kerülnek terítékre.

Ennek a pontos okairól hosszan lehetne töprengeni, de az egyik lehetséges magyarázat valszleg az, hogy már annyira beivódott a köztudatba, hogy "a GMO rossz", hogy sok portál és újság nem akarja megkockáztatni, hogy felháborítsa az olvasóit (ill. már az újságírók sem képesek objektíven tekinteni a témára), így nem hozza le az ellenkező előjelű híreket. Így aztán bezárul a kör, hiszen még kevesebb információ jut el az emberekhez, azaz még gyanakvóbbak lesznek a GMO technológiával szemben, stb. Ilyen ellenszélben, ha az ember objektív igyekszik lenni, a többség szemében egyszerűen fanatikus "GMO-buzivá" válik. S bár vajmi kevés érdekeltségem van (már az objektivitás iránti törekvésen túl) az egész GMO-szagában, mégis időről időre késztetést érzek, hogy az említett információs aszimetrián enyhítsek egy picit, megkockáztatva a "GMO-apostolság" ódiumát.

Most épp Roszík Péter publicisztikája kapcsán tenném, még akkor is, ha a cikk döntő részével nincs vitatkozni valóm.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Hagyományainkhoz híven (hiszen legelső posztunk már erről szólt ;-)), természetesen felcsillanó szemmel vetjük magunkat a lábbal is rendelkező kígyó fosszíliákról szóló hírekre. Ugyanakkor azért kötelességtudóan megjegyezném, hogy a BBC révén tegnap szájrakapott Eupodophis descouensi azért nem éppen egy friss lelemény, így a hype csöppet túlzó.

Az igazi újdonság a "megszinkrotonozott", eddig láthatatlan másik láb (amelyik a mészkőben van még mindig – ez látható a bal oldalt alul), ahol szintén remekül látszanak a különböző "klasszikus" végtagcsontok. Ezek kicsit már satnyábbak, mint pl. a Najash rionegrina hasonló csontjai, de ettől függetlenül még könnyen felismerhetőek.

A kígyók "lábatlansága" éppúgy egy hosszú folyamat eredménye, mint a lábatlan gyíkok kialakulása, így mindig érdekes, ha egy-egy maradvány révén rekonstruálhatjuk a folyamat állomásait. Arról nem is beszélve, hogy borítékolhatóan "kisebb" bosszúságot okoz a kreacionista tábornak…  

(Egyébként a grenoblei szinkrotont már korábban is használták fosszíliák "röntgenezésére", mindig látványos eredménnyel.)   

Ha, túllépve a kreacionista álkifogásokon, valódi, tudományos vitára vagyunk kíváncsiak evolucionista berkekben, aligha találhatnánk fontosabbat, mint a "gradualizmus" és a "pontozott egyensúly" hívei közt zajlót.

A két nézet közül előbbi a prominensebb és évtizedeken át egyeduralkodónak számított. Röviden, a klasszikus Darwini nézeteknek megfelelően, azt mondja ki, hogy az élővilágban a változások folyamatosan jelennek meg, és a változások felhalmozódása fokozatosan új fajok kialakulásához vezet.

A rivális elmélet Niles Eldredge (az American Museum of Natural History egyik jelenlegi kurátora) doktori téziséből született és Eldredge mellett a másik nagy propagálója kollegája, Stephen Jay Gould volt. Eldredge trilobita fosszíliák tanulmányozása közben arra figyelt fel, hogy ezek a fajok kinézetre több tízezer-, akár egy millió éven keresztül semmit sem változnak, majd hirtelen alakulnak át új fajokká. Gouldék a változatlan időszakot "sztázisnak" nevezték el, és amelett érveltek, hogy az evolúció nem az összes populációban bekövetkező, folyamatos változásban nyilvánul meg, hanem izolált közösségekben történő, (viszonylag) gyors váltásokban.

A vitának tengernyi irodalma van, de itt két kérdésre szűkíteném le a dolgot: létezik-e valóban sztázis, ill. a két elmélet valóban kizárja-e egymást?

Sztázis alatt a pontozott egyensúly hívei pangást, változatlanságot értenek, de nem akármilyen értelemben, hanem konkrétan morfológiai szempontból. (Mást nehezen lehet egy-egy trilbota fosszíliában tanulmányozni, így ez nem is meglepő.) Mivel a genetikai és morfológiai változások gyakran kéz a kézben járnak, ebből könnyedén következtethetnénk arra, hogy akkor ez azt is jelenti, hogy a sztázisban levő fajok örökítőanyaga sem nagyon változik. És nagyot hibáznánk.

Egy "élő fosszílián" végzett genetikai vizsgálat – ha igaznak bizonyul – ezt a logikát ugyanis tételesen cáfolja meg.

Az Új Zélandon élő tuatara, vagy hidasgyík, a hüllők egyik különös rendjének egyetlen ma is élő képviselője. Amennyire a fosszíliák alapján meg lehet ítélni, külalakra nem sokat változott az elmúlt évmilliók során, így aztán persze egész jó kis tanulmányi alanya lehet evolúciós kutatásoknak. Harminchárom ősi és negyvenegy jelenleg is élő tuatara mitokondriális DNS-t összevetve a kutatók arra a meglepő következtetésre jutottak, hogy a genetikai változások sokkal gyakoribbak ezekben a gyíkokban, mint pl. a legtöbb ma élő emlősfajban (amelyek közül sok, kifejezetten szembetűnő változáson ment át az utóbbi évmilliók során). Nyilván lehet, hogy egyszerűen az ősi DNS degradálódott annyira, hogy ma már csak sok hibával lehet rekonstruálni, de a kutatók mindeféle statisztikai ellenőrzésekkel (plusz a nagy mintaszámmal) védekeztek ez ellen, és a különbség elég nagy ahhoz, hogy ha néhány hibán nem is akadt meg a szemük, valósnak tűnjön.

Márpedig ha így van, az erősen abba az irányba mutatna, hogy a morfológiai sztázis nem zárja ki a genetikai gradualizmust, sőt. Elképzelhető, hogy azért észlelhetünk gyors morfológiai átmeneteket időnkéntaz evolúció során, mert a DNS szintjén, a mutációk már "előkészítették a terepet", hogy egy végső genetikai változás új kinézetet kölcsönözzön hordozójának.

Azt persze hangsúlyoznom kell, hogy még ha így is van, az nem jelenti azt, hogy a gradualizmus abban a formában igaz lenne, hogy a folyamatos változások mindig adott ütemben jelennének meg. Minden valószínűség szerint vannak gyorsabb ill. lassabb változást előidéző körülmények. De hogy tökéletes sztázis is létezne (genetikai értelemben) az erősen megkérdőjelezhető. 

Eldredge N (2008) The Early "Evolution" of "Punctuated Equilibria". Evolution: Education and Outreach 1(2): 107-113. doi: 10.1007/s12052-008-0032-0
Hay JM, Subramanian S, Millar CD, Mohandesan E, Lambert DM (2008) Rapid molecular evolution in a living fossil. Trends Genet 24(3): 106-109.