A karácsonyi nagy zabálások gasztrointesztinális hatásait élvezgetve, talán nem is lehetne jobb időpontot találni, hogy olyan fajokról írjunk, akiknek nincs gyomruk.

Egyszer már beszéltünk egy ilyen különcről, a kacsacsőrű emlősről, ahol a gyomor hiánya egybeesett számos, a gyomorban zajló emésztési folyamatban fontos enzimet kódoló gén “fosszilizálódásával”, pszeudogenizációjábal. Ez utóbbi egyébként egy visszatérő motívum az állati evolúcióban: bizonyos szervek elcsökevényesedése általában együtt járt a csak az aditt szervben működő gének pszeudogénesedésével.

A kacsacsőrű emlős példájából kiindulva most véginézték számos más, elsősorban halfaj esetét. A halak azért is jó alanyai az ilyen evolúciós vizsgálatoknak, mert egyetlen csoporton belül, viszonylag közeli rokonok esetében is különböző emésztő-mirigy státuszt lehet felfedezni (a jobboldali ábrán ezt jelzi a “+” és “-” jel). Tüskés pikóban van gyomor, de xifóban nincs.

A vizsgált halfajok megfelelő genomi régióit végignézzük (és ez ma, hogy a különböző szekvenáló projectek jó ütemben haladnak, már nem is annyira nehéz feladat), könnyen a szembe ötlik, hogy nagyon hasonlóan a kacsacsőrű emlős esetéhez, a gyomor savasságát biztosító ún. prontonpumpák alegységeit kódoló atp4a és atp4b gének jelen vannak a gyomorral rendelkező fajokban, de hiányoznak a gyomor nélküli fajok megfelelő, szintenikus genomi régiójából. (Vannak fajok ahol még felismerhetőek ezek a pszeudogének, de sok helyen már teljesen “betemették” őket a mutációk.) A kacsacsőrű analógia nemcsak itt érhető tetten, de a gyomor legfontosabb emésztő enzimét kódoló pepszinogénnek is hasonló sorsa lett.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Ami elromolhat, az el is romlik, tartja Murphy örökbecsűje, és természetesen ez igaz az élővilágra vonatkoztatva is. Azzal a kitétellel megtoldva, hogy a szelekció szigorából csak olyan dolog szabadulhat ki (vagyis romolhat el, a fitnessz vészes lecsökkenése/megszünése nélkül), amit az élőlény már nem, vagy nem nagyon használ.

Ilyenek például természetesen örök kedvenceink, a csökevényszervek, vagy ezek DNS szintű analógjai, a pszeudogének.

Amikor utóbbiakról egy átfogó poszt keretében szót ejtettem anno, már említettem, hogy a legszebb példák egyike a szaglóreceptorokhoz (olfactory receptors – OR) tartozik.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →

Bár biológusként maximálisan a diverzitás hívei vagyunk, most még is ismét egy kacsacsőrű sztorit járnánk körül, leginkább azért mert szorosan kapcsolódik korábbi posztokhoz.

Amint arra a múlt heti, genom szekvenciát körbejáró irományomban is utaltam, a kacsacsőrű emlős egyszerre tárháza az ősi emlős, valamint a specifikus, csak erre a fajra jellemző jegyeknek. Utóbbiak közé sorolható mindenképpen az a, hétköznapinak semmiképpen sem mondható, vonása, hogy nincs gyomra. Pontosabban a nyelőcső végén akad egy kis tágulat, de ez szerkezetében egyáltalán nem emlékezetet arra, amit más emlősökben (ill. gerincesekben általában) gyomornak aposztrofálunk; például teljesen híján van gyomronedveket termelő mirigyeknek.

Ennek a különleges jellegnek az okát csak találgatni tudjuk (pl. a táplálék jelentős részét kitevő rovarlárvák nem igénylik a gondos emésztést?), a következményeit viszont annál könnyebben észlelhetjük. Egyrészt a “gyomor” pH értéke, a savak hiánya miatt igencsak magas, 6 körüli – ellentétben az emlős gyomorban általában dívó 2 körüli értékkel. Másrészt a szerv hiányát tükrözi a gyomorspecifikus enzimeket kódoló gének eltűnése ill. működésképtelensége is.

Aki már követte a fosszilis génekről szóló történetünket, azt aligha lepi meg ez a jelenség. Hiszen a fogaikat elvesztő szilás cetekben is valami nagyon hasonló következett be a fogzománc génjeivel: a soha nem használt gént lassan elöntik a mutációk és hamarosan teljesen működésképtelenné, ill. egyes esetekben felismerhetetlenné teszik. A gyomortalan platypus genomjában hiába keressük a fehérje lebontás első lépéseiért felelős pepszinogén géneket vagy a gyomorsav kiválasztást szabályozó gasztrin hormon génjét. Ezek ugyanis szőrén szálán eltűntek. Hogy mi is történhetett velük, arra csak a más fajokban a gyomor savasságát kialakító proton pumpa egyik egységét kódoló gén (ATP4B), valamint egy cathepsin E nevű enzim története utal. Előbbit néhány pontmutáció változtatta működésképtelenné, míg utóbbi közepébe egy transzpozon “ugrott bele”, teljesen összekuszálva a kódoló szekvenciát.

Valahogy így válhattak működésképtelenné az említett, nyomaveszett gének, valamint a gyomor fejlődést szabályozó neurogenin-3 is. A nagy kérdés persze, és erre lehet soha nem tudjuk meg a választ, hogy mi is történt hamarabb: előbb vált néhány gyomor-specifikus gén működésképtelenné és ezt követte a szerv elsatnyulása, vagy az elsatnyult, mirigyeket már létrehozni képtelen gyomor tette fölöslegessé a fehérjéket, ill. az őket kódoló géneket.

(Via The Loom.)

Ordonez GR, Hillier LW, Warren WC, Grutzner F, Lopez-Otin C, Puente XS (2008) Loss of genes implicated in gastric function during platypus evolution. Genome Biology 9: R81. doi: 10.1186/gb-2008-9-5-r81

Pontosítás végett nem fosszíliákban levő génekről lesz szó (bár az is nagyon érdekes), hanem olyan DNS szakaszokról, amelyek nagyon is hús-vér élőlényekben fordulnak elő. S bár szekvenciájuk, ill. szerkezetük alapján könnyedén azonosítható, hogy ezek milyen gének lennének, a bennük levő, évmilliók alatt felgyülemlett mutációk működésképtelenné tették őket, így (ha naggyon költői akarok lenni) ma már csak önmaguk árnyékaként tengődnek a kromoszómákon. Ezeket a nukleinsav darabokat nevezzük hát “fosszilis”-, vagy egyszerűbben pszeudogéneknek.

Mivel a pszeudogének (talán fölösleges is hangsúlyozni) értelemszerűen egy távoli ősben nagyon is működőképesek voltak, puszta létük egyszerre két fontos dolgot is bizonyít: az élőlények közös leszármazását (hiszen egy “intelligensen tervezett” szervezetbe, minek tennénk működésképtelen génszakaszokat…?), valamint azt, hogy csak azok a DNS szakaszaink mentesek a változástól, amelyek fontosak és megváltozásuk az élőlényt igencsak hátrányosan érintené. Egyébként, “ami elromolhat, az el is romlik”.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →