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.

Asszem kétégtelen, hogy ez eddig az év viral videója. Még elég megosztottak a kedélyek, hogy az "Expelled" című, egy átlagos Harun Yahya hakninál csak hangyányit jobb kreacionista próbálkozás PR-jára készült, vagy pont hogy nem. Mindenesetre, a téma elég komoly ismeretét igényli, hogy a videó minden apró észletét értékelhessük: a "főszereplő" Dawkins, PZ Myers (!oktopuszos sapkával! ;-))), Sam Harris, Dan Dennett, Christopher Hitchens és Eugenie Scott mellett, a háttér animációk kronológiailag lefedik az evolucionista-kreacionista vita főbb állomásait, Paley, Sam Wilberforce és Thomas Huxley, a Scopes perrel elhíresült Clarence Darrow és William Jennings Bryan egyaránt fel-fel tűnik egy-egy snitt erejéig.

Ha mág valaki nem látta volna (via Pharyngula & kispad):

Amikor pár hete a Human Genome Diversity Project apropóján megjelent cikkavalkádról írtam, már a poszt írása közben felmerült, hogy bár az új adatsorok kétségkívül jól illeszkednek a ma legelterjedtebb elméletekhez, az értelmezésük mégis problémás egy picit.

Az a gond, hogy a szerzők már a priori feltételezik, hogy a Homo sapiens Afrikában alakult ki és elterjedése során kiszorította a korábban szintén Afrikából elszármazott Homo erectus populációkat. Persze nem véletlenül ez az uralkodó elmélet (amely a mellékelt ábrán AFREG név alatt látható), hiszen rengeteg adat is alátámasztja, de azért legalább meg lehetett volna nézni, hogy a konkurens elméletekhez (ezek a multiregionális hipotézis (MREBIG), amely szerint a Homo erectusból a világ több pontján párhuzamosan alakult ki a modern ember, illetve a két elmélet egyfajta keveréke, amely egy késői afrikai H. sapiens expanziót feltételez, de azt sem zárja ki, hogy ezek keveredtek a H. erectus-al (ASEG)) mennyire illik az új adatsor.

A véletlennek köszönhetően, nem sokkal a poszt megírása után tartott az egyetemen előadást Laurent Excoffier, aki egy kisebb adathalmazzal ugyan de pont ilyesmire vállalkozott. Csoportjával több tucat különböző származású ember ötven-ötven 500 bázispár hosszúságú DNS szakaszát kezdték el vizsgálni (olyan szakaszokat, amelyek nem kódolnak fehérjéket, így kevésbé vannak kitéve szelekciós nyomásnak), úgy, hogy megfelelő statisztikai modellezés során azt nézték, hogy mekkora eséllyel hozhatnák létre az említett elméleti modellek a valóságban észlelt DNS-szakasz eltéréseket.

Az eredmények egyértelműen az AFREG mellett látszanak letenni a garast, és ha figyelembe vesszük a korábbi mitokondriális DNS ill. Y kromoszómás adatokat, akkor méginkább (utóbbi esetben a valószínűség már 78% helyett bőven 90% felett van). Ami egy kicsi esélyt mégis ad az ASEG-nek az az, hogy utóbbi statisztikailag nehezen detektálható, vagyis nem zárhatjuk ki teljesen, hogy egy két gén itt-ott esetleg tényleg valami lokális H. erectus populációból került át, de ezek száma mindenképpen elenyésző (persze ettől még lehetnek akár igen fontosak is…). Így aztán – feltételezve, hogy Excoffierék modelljei jól tükrözik a valóságot -, az AFREG szkeptikusainak egyelőre fel kell kötnie a felkötni valót, hogy fogást találjanak az elméleten. 

Fagundes NJ, Ray N, Beaumont M, Neuenschwander S, Salzano FM, Bonatto SL, Excoffier L (2007) Statistical evaluation of alternative models of human evolution. PNAS 104(45): 17614-17619.

A véralvadás hasznos és fontos dolog, mint azt általában a vérzékenységben szenvedők napi problémái is jól szemléltetik. Egészen dióhéjban arról van szó, hogy a sérülés után (első lépésben) az érfalon keletkezett sérülést kell a szervezetünk valamiképpen betoldozza-foldozza, hogy meggátolja az ereinkben levő sejtes ill. nem-sejtes elemek kifolyását.

A folyamat lényeges eleme egy sűrű molekuláris háló kialakulása, ami fizikai gátként működik majd, feltartva a kiáramlani akaró vörösvértesteket és társaikat. A hálót egy fibrin nevű molekula alkotja  és egészséges egyedek esetében azért tud igen gyorsan kialakulni, mert a fibrin molekulák alapanyaga folyamatosan jelen van a vérünkben. Ez az alapanyag a fibrinogén nevű fehérje, amelyből sérülés esetén egy thrombin nevű enzim lehasít egy darabot, és az így létrejövő fehérjedarabkák gyorsan összeállnak, létrehozva a fibrin-szálakat. Érdekes módon nyugalmi állapotban a vérben nem thrombin, hanem ún. prothrombin található, amelyből a sérülés esetén egy másik enzim hasít le egy darabkát, és ezáltal aktivizálja. A fribrinnél és thrombinnál megfigyelhető logika, vagyis hogy egy funkcionálisan inaktív fehérjét (ún. zimogént) egy másik enzim aktivizál sérülés esetén az egész véralvadási hierarchiára jellemző. Nem kevesebb mint tizenhárom különböző fehérje vesz részt az egész folyamatban tipikus kaszkádba szerveződve: a hierarchiában feljebb levő molekulák mindig több "célfehérjét" képesek aktiválni, így aztán a kezdeti jel exponenciálisan erősödik az alsóbb szinteken, míg végül a fibrinogénhez nem ér.

A rendszer elég komplex, és mint azt a már említett vérzékenységben szenvedők esete is mutatja, ha valamelyik faktor elvesződik, lerobban, az egész molekuláris masinéria használhatatlanná válik. Ez tette aztán a véralvadást a kreacionista mozgalom ikonjává: szerintük egyszerűen elképzelhetetlen, hogy egy ilyen a rendszer fokozatosan jöhetett volna létre az evolúció során. Más szavakkal ez a rendszer "lecsökkenthetetlenül komplex".

Természetesen a kreacionisták (ebben is) tévednek, hiszen már elméletileg is könnyen belátható, hogy egy-egy, ma nélkülözhetetlen fehérje korábban redundánsan működhetett másokkal és fokozatosan specializálódott egy-egy lépés végrehajtására. Ráadásul a véralvadási kaszkád enzimjei közül sok nemcsak hasonló folyamatot katlizál, de szerkezetében is rokon – vagyis erősen feltételezhető, hogy gén- illetve genom-duplikációk állnak létrejöttük mögött.  

Ezt tesztelendő néhányan nekiláttak az egyre bővülő ingola-genom átfésülésének. Azért pont az ingolákra esett választásuk, mert ezeknek az állatoknak nincs állkapcsuk, az állkapcsos gerincesek megjelenése előtti evolúciós állapotot tükröznek. Ráadásul a mai közmegegyezés szerint az állkapocsnélküli-állkapcsos gerincesek közti átmenet részben egy genom-duplikáció számlájára írható, vagyis ha a véralvadási kaszkád elemei valóban a fent részletezett módon alakultak ki, akkor jó eséllyel ezekben az egyszerűbb gerincesekben a rendszer kevesebb elemből fog állni.

És valóban: úgy tűnik, hogy az ingoláknak nincs külön V. és VIII, ill. IX. és X. véralvadási faktoruk; mindkét párt csak egy-egy ősi fehérje képviseli, s ennek megfelelően a véralvadási kaszkádjuk is egyszerűbb. Ha a teljes genom publikálása pár hónapon belül nem változtat drámaian ezen a képen, akkor a "leegyszerűsíthetetlen komplexitás" ikonikus folyamata megkapja a végső kegyelemdöfést. Persze már eddig sem állt már túl szilárd lábakon, a cetek különcködése miatt: a delfinek és bálnák esetében a hierarchia csúcsán levő ún. XII. faktor vált működésképtelenné, s láss csodát, mégsem szenvednek krónikus vérzékenységben.    

(De persze még hosszú a lista, hogy mi minden nem stimmel Michael Behe kedvenc érvével.)

Doolittle RF, Jiang Y, Nand J (2008) Genomic Evidence for a Simpler Clotting Scheme in Jawless Vertebrates. J Mol Evol doi: 10.1007/s00239-008-9074-8.

Ha manapság környezettudatos ismerőseink arcára őszinte megdöbbenést, netán felháborodást szeretnénk varázsolni, akkor elég kedvesen megérdeklődni, hogy mutáns növényt, vagy egyenesen, lyesszasz, transzgénikus növényt esznek-e/ennének-e? A válasz többnyire "nem" lesz, gyakran kisebb beszéddel megfejeleve, amelyben az említett növények káros hatásait ecsetelik buzgó szorgalommal.

Pedig szigorúan véve még a legpuristább organic-fan sem eszik mást mint "mutáns" növényeket, hiszen ahhoz valami végtelen naivitás kell, hogy komolyan gondoljuk, a búza, paprika, krumpli vagy padlizsán vad őse pont úgy nézett ki, mint az a növény amit a közeli szupermarket polcairól a kosarunkba rakunk. (Most abba ne is menjünk bele, hogy valahogy ez a vad ős is ki kellett alakuljon ;-).) És hát az is elgondolkoztató kellene legyen, hogy az x db. alma-, narancs- vagy épp paradicsomfajta közti különbség is valahogy képes öröklődni, vagyis a genetikai különbségekben fejeződik ki.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

S hogy gyorsan példával is alátámasszam, mit is értettem az előző posztban az alatt, hogy "sok morfológiai változás már meglevő gének dózisának és kifejeződési helyének pontosabb szabályozásához kapcsolható" a mikroRNS-ek révén, álljon itt a Texel birkák esete.

A holland Texel szigetéről származó birka fajtát húsáért kedvelik a tenyésztők, ugyanis ezek az állatok más fajtáknál sokkal több izmot halmoznak fel magukon. És egy-egy ilyen birka izmos farát elnézve egy biológusnak akarva-akaratlanul is a"bully" whippet illetve a fehér-kék belga ugrik be.

Ezekben a kutya illetve tehén fajtákban az extra izomkötegek mind egy myostatin (mstn) nevű génben bekövetkezett mutációkhoz köthetők. Egészséges állatokban a MSTN fehérje az izomőssejtek osztódását szabályozza; hiányában ezek a sejtek extra osztódásokon mennek keresztül, ami több izomrost kialakulásához vezet. A fehérje funkciója (legalább is emlősök között) igencsak konzerváltnak tűnik: ebek és szarvasmarhák mellett egerekben és emberekben is ugyanez a szerepe a MSTN-nak. Logikus volt tehát a mstn génre fókuszálni a Texel birkák vizsgálata során is.

Az első eredmények bíztatónak tűntek: a mutáció térképezése valóban a mstn pozíciójához kötötte a fenotípust. A bökkenő csak az volt, hogy a fenti állat példákkal ellentétben, a birkák szóbanforgó génje nem tartalmazott olyan változást, ami miatt a fehérje működésképtelen lett volna. Hosszas keresgélés után aztán fény derült arra, hogy a mutáció a fehérje kódoló rész mögött helyezkedik el. Egy egyetlen bázispárnyi változásról van szó, aminek következtében egyszerre két izomspecifikus miRNS (mir1 és mir206) is képessé válik a Texel birkák mstn mRNS-éhez kötődni, meggátolva annak átíródását. Így hiába hibátlan a fehérje kódoló szekvenciája, mert végső soron sosem lesz belőle funkcionális termék. A birka izmok pedig csak nőnek és nőnek.      

Clop A, Marcq F, Takeda H, Pirottin D, Tordoir X, et al. A mutation creating a potential illegitimate microRNA target site in the myostatin gene affects muscularity in sheep. Nat Genet 38(7): 813-818.