Nehéz ma már átélni a döbbenetet, amelyet a 18. század végén az európai felfedezők érezhettek, mikor is először szembesültek a kacsacsőrű emlőssel. Nyilván az sem könnyített helyzetükön, hogy Angliában sokan egyszerű szélhámosoknak tekintették őket, akik koruk "olajfaló" hoaxában mesterkednek – hiszen ki gondolhatná komolyan, hogy kacsa csőrrel és hártyás lábbal ellátott emlősök valóban léteznek. Nem ez lett volna az első eset, hasonló próbálkozásokra, így aztán a skót anatómus, Robert Knox gyanakvása igazán érthetőnek tűnik: "ennek a különleges állatnak az első példányai […] olyan hajókon keresztül jutottak Angliába, amelyek előzőleg az Indiai tenger vizeit szelték, s ez a tény önmagában is gyanakvást kellene keltsen a természettudósban, aki tisztában van azokkal a praktikákkal, amelyekkel tehetséges kínaiak verték át gyakorta a kalandvágyó európaiakat."

A különös lény azonban csak nem kart eltűnni, újabb és újabb felfedezők és kutatók számoltak be róla, míg aztán végül kétségtelenné vált, hogy a kacsacsőrű emlős valóban létezik. Különcsége miatt természetesen élénk érdeklődésre tartott számot, aminek azonban az élőhelyeinek messzisége szabott igencsak szűkös határt. Így történhetett, hogy a felfedezéstől számítva majdnem száz évnek kellett eltelnie, hogy egyértelművé váljon, az Ornithorhyncus anatinus (amint latinul végül elnevezték), tojással szaporodik.

Az evolúciós elmélet térnyerésével az is nyilvánvalóvá vált, hogy a viszonylag kisszámú, tojással szaporodó, kloakás emlős faj egyfajta "élő kövületnek" is tekinthető, hiszen az emlősök evolúciójának egy olyan lépését dokumentálják, amikor az emlők és a tejtermelés kialakult már, de a méhlepény még váratott magára. Persze ez nem azt jelenti, hogy a kacsacsőrűek (ill. más kloakások) felett megállt az idő; továbbhaladtak ők is saját evolúciós ösvényükön, magyarán a maguk módján ők is sokat változtak. Ez utóbbiról tanúskodik a napokban elkészült genomszekvenciájuk is.

A száraz tények mellett (az 52 kromoszómából álló genom durván 18,000 gént tartalmaz, és kb. fele ismétlődő szekvenciákból áll), természetesen ott figyelnek azok a nyalánkságok is, amelyek egyenként is külön posztokat érnek. (Pontosabban értek, hiszen sokról – pl. sajátos opszin génjeikről, vagy a szikfehérjéikről – már írtam.) Az egyik, az az állatvilágban egészen egzotikus genetikai nemmeghatározási mechanizmus, amely nem kevesebb mint öt (!!) pár kromoszómát igényel. Vagy ott van, az emlősök közül szintén csak kloakásokra jellemző elektrorecepció (a vízben élő kacsacsőrű emlős szorosan zárt szemekkel, füllel és orral vadászik, csak erre a különleges érzékére hagyatkozva), illetve a hím kacsacsőrűek hátsó lábán levő méregmirigye.

Mivel összességében is tucatnyinál kevesebb "mérgező" emlősről tudunk, ez a bájos kis vonás önmagában is vonzaná a kutatói tekinteteket. És nem is hiába: mint kiderült, a kacsacsőrű emlős és a különböző hüllő fajok méreganyagai, a konvergens evolúció eklatáns példájaként, azonos tőről fakadnak. Mindkét esetben, az egyébként az immunrendszerben fontos, beta-defensin gének duplikációjából eredeztethetőek a későbbi toxikus anyagok, bár hangsúlyozandó (mint azt a mellékelt ábra is tükrözi), a beta-defensinek duplikációja nem feltétlenül jelenti méreganyagok megjelenését. Az alaptézisen azonban ez sem változtat: még az olyan előzmény nélkülinek és drámainak tűnő evolúciós újítások, mint a méregkiválasztás, sem a semmiből keletkeznek, illetve egy jól alkalmazható receptre (kisebb-nagyobb változtatásokkal) néha többször is "rálel" a természetes szelekció. 

Warren WC, Hillier LW, Marshall Graves JA, Birney E, Ponting CP, et al. (2008) Genome analysis of the platypus reveals unique signatures of evolution. Nature 453: 175-183.
Hall BK (1999) The Paradoxical Platypus BioScience 49(3): 211-218.

"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.)