Gipszdűnék lakói

Méltatlanul elhanyagoltuk egyik kedvenc témánkat, a pigmentáció evolúcióját, de most remek apropó nyílik arra, hogy visszatérjünk rá.

Az utóbbi időben egyre aktívabb Hoppi Hoekstra csoportja most az egerek után egy másik kistermetű gerinces csoportot célzott meg: az Új Mexikóban élő gyíkokat.

Egész pontosan három fajt, a keleti sövényleguánt (Sceloporus undulatus), a csíkos teju (Aspidoscelis inornata) és a Holbrookia maculata-t (magyar nevéért még nyomozok) tüntették ki figyelmükkel, mivel mindhárom fajnak ismertek "albínó" populációi, amelyek a Chihuahuan sivatag White Sands nevű gipszdűnéin élnek. Ebben a környezetben érelemszerűen előnyös fehérnek lenni, hiszen így kevésbé keltik fel az állatok a ragadozóik figyelmét, s mivel a táj kb. 6000 éve alakult ki, így ez egy viszonylag friss formáját jelenti az evolúciónak.

Az fő gyanúsított (mint ilyen esetekben lenni szokott) a pigmentációs útvonal kulcsgénje, a melanocortin-1-receptor (mc1r) volt: tudjuk, hogy ha ez a receptor-gén olyan mutációt szed össze, ami folytán folyamatosan aktív lesz, az fekete mintázathoz, ún. melanizációhoz vezet, míg a működését tönkretevő mutációk, világos (vöröses) színkomplexiót okoznak. (Itt egy zanzásított képi összefoglaló az útvonal működéséről.)

A három esetből kettőben be is bizonyosodott, hogy valóban az Mc1r működésével van gond és ez az oka (legalábbis részben) az észlelt "albinizmusnak". A két külön fajnál, azonban teljesen más módon került sor a receptor működésének modulálására.

A sövényleguánaok esetében


Rosenblum EB, Römpler H, Schöneberg T, Hoekstra HE. (2010) Molecular and functional basis of phenotypic convergence in white lizards at White Sands. PNAS 107(5): 2113-2117.

0 Tovább

Antibiotikum rezisztencia a vadonban

Egy korábbi posztban már kitaglaltuk, hogy az antobiotikum rezisztens baktérium törzsek gyakorisága jól összefügg az antibiotikum fogyasztással és ez minden valószínűség szerint ok-okozati összefüggést jelez.

Mivel azonban számos antibiotikum természetes anyagokból származik (Flemming is gombából izolálta a penicillint), értelemszerűen antibiotikum rezisztencia nemcsak antropogén környezetben jöhet létre, hanem mindenféle emberi behatás nélkül is, tehát vadállatokban is lehetnek rezisztens törzsek. A kérdés az, hogy mennyire gyakori ez?

A válasz nem is olyan triviális, hiszen igazából hol is kereshetünk mindenféle emberi kontaktustól mentes vadakat manapság? Egy friss tanulmány szerzőinek végül a Spitzbergákon élő jegesmedvékre esett a választása, mert ezek nemcsak távol élnek minden emberi településtől, de a táplálékuk (pl. fókák) sem igen találkozik emberekkel élete során. Vagyis ha bennük vannak rezisztens törzsek, az kifejezetten a természetes állapotot fogja tükrözni. És mivel a bacik a bélcsatornában élnek leginkább, a vizsgálat tárgya természetesen a jegesmedve-ürülék lett.

A válasz röviden az, hogy vannak rezisztenciát hordozó bacik még itt is, de nem sokan: összesen négy ilyen törzset sikerült izolálni. Korábbi olasz és portugál kutatók munkája az emberi közelségben élő állatoknál - kutyák, macskák, lovak - sokkal több ilyen baktériumot mutatott ki (átlagosan tizenháromra, de pl. sertések esetében tizenhat rezisztens törzsre leltek). Összehasonlításképpen, kórházi betegekben a rezisztens törzsek száma negyven.

Azaz, a végeredmény jól alátámasztja azt, amit eddig is gondoltunk: rezisztencia létrejöhet magától is, de az emberi behatás ezen a folyamaton nagyságrendnyit dob és utána nem győzzük elszotyogtatni magunk körül az ellenálló baci törzseket.

(Megj: a kép csak illusztráció. Valójában a medvéket lényegesen macerásabb úton vizsgálták: altató lövedékkel elkábították őket és egyenesen a végbelükből történt a mintavételezés.) (via)


Glad T, Bernhardsen P, Nielsen KM, Brusetti L, Andersen M, Aars J, Sundset MA. (2010) Bacterial diversity in faeces from polar bear (Ursus maritimus) in Arctic Svalbard. BMC Microbiol 10: 10. doi: 10.1186/1471-2180-10-10

1 Tovább

Tizenhárman támadtunk a hívőre

Bizony drága olvasók, itt ilyenek vagyunk, egyenlőtlen küzdelemben, előre megfontolt sötét és simlis szándékokkal tesszük tönkre a kis embert, aki mindössze élni szeretne szólásszabadságával. Legalább is valami hasonlóra következtethetünk, ha elolvassuk a Magyarországi Krisna-Tudatú Hívők Közösségének sajtóanyagát januári TEDx-es akciónkról.

Az ördög persze a részletekben lakik, és hát mivel kezemben van Tasi István korábbi levele (amiről már röviden írtam), azt kell mondjam, hogy a krisnás barátaink háza táján valaki nem bontja ki az igazság minden részletét.

Hiszen az MTI-s anyag tanúsága szerint (a kiemelés tőlem származik):

"Az előadók közé meghívást kapott Tasi István kultúrantropológus, Krisna-hívő teológus is. Az eredeti terv szerint előadásában egyrészt a világvallások közös etikai elveiről, másrészt a titokzatos állati ösztönök eredetéről beszélt volna, amelyek álláspontja szerint egy világunk felett álló értelem
létére utalnak
. E témáról biomérnök szerzőtársával írtak könyvet A természet IQ-ja címmel, amely 2009-ben az Egyesület Államokban Az év könyvei díjat nyerte a tudomány kategóriában.

Azonban a konferencia előtt váratlanul egy kezdeményezés szerveződött Tasi István fellépésével szemben. Tizenhárom (többségében evolucionista, materialista szemléletű) értelmiségi fenyegető hangvételű petíciót jelentetett meg az interneten. Ebben arra biztatták a szervezőket, hogy István ne beszélhessen a könyve tartalmáról (az állatok viselkedésének eredetéről) mert szerintük ebben a témában nem illetékes. [...]

Mivel fennállt a veszélye, hogy az érintett tudósok további zavart keltenek a konferencia körül, Tasi István felajánlotta a szervezőknek, hogy a feszült helyzet megoldása érdekében ez alkalommal nem beszél a veleszületett állati ösztönök megmagyarázatlan származásáról. Így végül sikeres előadása végig a világvallások közös morális alapelveiről szólt."

Tasi saját szavaival azonban (kiemelések szintén tőlem):

"Olvastam nyílt levelüket, amelyben azt javasolják a TEDx Danubia konferencia szervezőinek, hogy „A természet IQ-ja” címmel, és hasonló című, szerzőtársammal írt könyvem témájában ne tartsak előadást a rendezvényen. A cím és az előadás témájának tekintetében szívesen eleget teszek kérésüknek.

Ez tulajdonképpen nem igényel nagy változtatást, mert az előadás eredeti témája – a félreérthető cím ellenére – egyébiránt is nem biológiai, hanem etikai és vallásfilozófiai vonatkozású, amelyben Önök is kompetensnek tartanak.

A félreértés kialakulásában közrejátszhatott, hogy az előadás fő témájával kapcsolatos feltevésük a HVG-nek adott ötperces interjúmból kivágott egy mondaton alapult. Ahogyan a teljes interjú során elmondtam – és a rendezőknek küldött szinopszisban leírtam –, az eredeti terv szerinti előadásom csupán egy pár perces, egy állati viselkedést bemutató példát tartalmazott volna (mivel a TED egyik javasolt előadói alapelve, hogy a megszólalók mondjanak el egy történetet). A témám szempontjából azonban egészen másféle, személyes életemből vett példát is fel tudok használni erre a célra.

Az előadásom főként a vallások közös etikai alapelveiről szól (pl. az élet tisztelete; mértékletesség; egyenjogúság; tolerancia) amely szellemiségében egybevág a TED Karen Armstrong nevével fémjelzett „Az együttérzés nyilatkozata” című nagyszabású programjának mondanivalójával.

„A természet IQ-ja” cím ez esetben csupán a vallások által egyaránt feltételezett természetfeletti lehetőségére utalt volna. A könyv címének felhasználását csak azért gondolták volna praktikusnak a szervezők, mert a könyv nemzetközi sikere kapcsán ez benne van a köztudatban személyemmel kapcsolatban. Azonban sem a Szervezők, sem én nem ragaszkodunk ehhez a címhez, ahogy a természetből vett példa említéséhez sem.

A konferencia szervezőivel a kezdetektől többször egyeztettünk arról, hogy egyikünk sem szeretné a rendezvényt az eredetkérdésekről szóló vita helyszínévé tenni, mert ez megzavarhatná az esemény nyitott és békés arculatát. Bár egy természetből vett rövid, közismert példa említésében semmi tudománytalant vagy elítélendőt nem látok, jelen helyzetben szívesen eltekintek ettől, mivel az előadásom központi mondanivalójához ez nem feltétlenül szükséges, és mivel ilyen módon is szeretnék hozzájárulni a konferencia nyugalmas szervezéséhez és lebonyolításához."

Félretéve, hogy ezek szerint nagyon eltérő fogalmunk van egy "fenyegető" hangvételű levél mibenlétéről, némi ellentmondást érzek a két idézet soraiban. Mert most akkor Tasinak vagy feltett szándéka volt az eredetkérdésről beszélni és (mint azt mi is sejteni véltük) könyvéből vett példákkal illusztrálni az álláspontját, vagy korántsem, sőt. De a kettő együtt sajnos nem működik. Párhuzamos valóságok lehet, hogy léteznek, de mi mégiscsak egy konkrétban élünk.

31 Tovább

Dr. Holovács József és a robotok

(SexComb, ismét)

Az egyik legutóbbi blogbejegyzés hozzászólásai között bukkantam egy érdekes hivatkozásra, Dr. Holovács József egyik előadásának az összefoglalójára. Nem sok időt pazarolnék rá, csak kiemelném a fontosabb megállapításait:

"Mivel az információ szellemi, intellektuális kategória, ezért bármilyen vezérlési rendszer tervezése, létrehozása és működtetése megfelelő intellektuális erőforrást igényel."

" A természettudomány terjedelmes tudományos érveléssel rendelkezik az evolúcióelmélet kritika terén. Az utolsó évtizedekben ez a kritika fegyelembe veszi az információ, mint filozófiai kategória, tulajdonságait is. A filozófia alapkérdésének a megoldása attól függ, hogy milyen a válasz a „teremtés kontra evolúció” kérdésre. A jelenlegi tudomány válasza – „teremtés”."

"A célszerű „mozgás”, a vezérlés mögött mindig az információ van, és az információ keletkezésére szükség van egy intellektuális egyénre, aki akarattal rendelkezik, képes célokat megfogalmazni, és a céloknak megfelelő vezérlési algoritmusokat létrehozni. Ezért, ha egy objektumról kiderül, hogy annak a „mozgása” reguláris, akkor egyértelmű, hogy ennek a „mozgásnak” a hátterében egy intellektuális erőforrás van."

"Az objektum „mozgása” intellektuális komponens nélkül csak kaotikus lehet."

"A belső vezérlésre esetén a vezérlési algoritmusok és más információ be vannak építve az objektumba. Például, ide tartoznak

  • - automatikusan működő műszaki rendszerek
  • - költöző madarak autonóm repülése
  • - a DNS-ben tárolt információ, mely alapján történik a fehérje szintézise."

"Nyilvánvaló, hogy bonyolult dinamikus tulajdonsággal rendelkező objektumok bonyolultabb intellektuális komponenst igényelnek."

"Ha valaki az evolúcióelmélet alapján kijelenti, hogy az élővilág (az embert is beleértve) spontán módon jött létre, akkor ez a kijelentés azt jelenti, hogy egyidejűleg:

Bk << Bn

és

Ik >> In,           In = 0

(0 érték azt jelenti, hogy nincs szükség intellektuális erőforrásra, mivel a rendszer spontán módon jött létre). Természetesen a gyakorlatban ezt nem tapasztalható. Tényleg, ha kijelentjük, hogy egy rendszer spontán, kaotikus módon jött létre, akkor egyidejűleg ez azt is jelenti, hogy ebben az esetben nincs szükség intellektuális erőforrásra, hiányzik a célvektor, hiányoznak a vezérlő algoritmusok. Ez abszurdum, mivel még a legegyszerűbb objektum létrehozása is bizonyos intellektuális erőforrást igényel."

Kemény szavak ezek valóban, de olvassunk csak el egy összefoglaló közleményt, ami a PLoS Biology című lapban jelent meg nemrég! Maga a cikk egyébként bárki számára ingyen hozzáférhető, érdemes megnézni a hozzá mellékelt filmeket is, nagyon aranyosak a küszködő robotok. Miről is szól ez a közlemény? Több kísérletet foglal össze, ahol azt vizsgálták, hogy véletlenszerűen előállított vezérlőrendszerek a legalapvetőbb darwini evolúcióval képessé válhatnak –e bonyolult feladatok elvégzésére? Ehhez apró robotokat építettek, amelyek vezérlőprogramját véletlenszerűen állították elő, majd kiválasztották a legjobban működőket (=szelekció), ezekben hibákat hoztak létre a programokban (=mutáció) és újra a legnagyobb fittneszű programot kiválasztva abban újra véletlenszerű hibákat hoztak létre. Ezeket a kísérleti rendszereket nem meglepő módon "evolúciós robotikának" nevezték el. No de min is dolgoztak ezek a derék kutatók?

A program maga mesterséges idegsejtek működésén alapul, az input neuronok a robot érzékelőihez kapcsolódnak, az output neuronok a motorjait irányítják. Az idegi hálózatokat teljesen véletlenszerűen alakították ki, majd a robotokat egy adott környezetbe helyezve mérték az egyes változatok fittnesszét, azaz, hogy milyen jól boldogultak az adott körülmények között. Egy adott populáción belül minden egyed programja más és más, mind különböző idegsejthálózatot ír le, így minden egyes robot másképpen válaszol a környezetre. A kísérletek elején a robotok nyilván teljesen véletlenszerűen mozogtak, ám néhány nemzedéknyi mutáció-szelekció után már kialakultak egészen magas életképességű egyedek is.

Az első kísérletben a robotokat egy egyszerű akadálypályára helyezték, a fittnessz itt attól függött, hányszor ütközik a robot a falnak, azaz az ütközés nélkül közlekedők számítottak "életképesebbnek". A robotnak két kereke és nyolc távolságérzékelője volt, hat az egyik oldalán, kettő a másikon. Nyolcvan egyedes populációkkal dolgoztak és nem meglepő módon azt találták, hogy száz nemzedék alatt a legtöbb robot gond nélkül haladt át az akadálypályán. Bár a fittnessz szempontjából nem különböztettek meg haladási irányt, a legjobban teljesítő robotok mind a hat érzékelős felükkel előre közlekedtek. Érdekes módon a robotok sebessége csak fele volt a végsebességüknek és ez újabb száz nemzedéknyi evolúció után sem növekedett. Ekkor a kísérletet végzők megvizsgálták, miért nem mennek gyorsabban a robotjaik és azt találták, hogy a jószágok távolságérzékelői 300 ms –enként mérték meg a faltól való távolságot, így a végsebesség felénél gyorsabban haladó egyedek egyszerűen olyan gyorsan mentek, hogy nem érzékelték időben a falat, így neki is mentek. Megint igaza lett Leslie Orgelnek, az ő második szabálya ugyanis így hangzik: "Az evolúció okosabb nálad."

A következő kísérletben megvizsgálták, hogy ugyanilyen evolúciós folyamatokkal kialakulhatnak –e "hazatérő" robotok, ugyanis erről a képességről általában úgy gondolják, hogy a környezet valamilyen belső modellje szükséges hozzá. Egy négyzet alakú pályát építettek, aminek az egyik sarkát feketére festették, ez a "fészkük", e fölé a pont fölé egy lámpát állítottak, hogy a robotok érzékelhessék a helyét. A robotokat egy szimulált elem hajtotta, ami ötven érzékelési-mozgási körre elegendő energiát tárolt, és ami azonnal feltöltődött, amikor a robot a fekete mezőre hajtott. Ezen kívül kaptak egy talajszínt érzékelő alkatrészt is, hogy meg tudják különböztetni a fészket a pálya többi részétől, két fényérzékelőt is kaptak, hogy követhessék a lámpát, valamint egy töltésérzékelőt is, hogy az energiaellátásukat figyelhessék. Az egyedek fittnessze egyenes arányban állt a kerekeik átlagos forgási sebességével és a falaktól való távolsággal, ám a kísérletet százötven körön át folytatták, így egy nagy fittnesszű robotnak legalább kétszer vissza kellet térnie a fészkébe, hogy feltöltődjön. Ez az elrendezés körülbelül egy rágcsáló körülményeire hajaz, nagy területen szétszórt élelmet gyűjt napközben, éjjelre pedig visszatér a fészkébe aludni. Az eredmény nem meglepő, kétszáz nemzedéknyi evolúció után a legjobban teljesítő egyedek hosszú gyűjtőutakat tettek a pályán, egytizednyi elemtöltöttségnél azonban visszatértek a fészkükbe, majd ahogy feltöltődtek, megint nekivágtak a pályának. Ezek a robotok már összehasonlították magukban a helyzeti adataikat és a telepük töltöttségéről szerzett adataikat a környezet valamilyen leképezésével.

 

A következő kísérletben már nem csak egyetlen robot tartózkodott egyszerre a pályán, hanem kettő, egy ragadozó és egy zsákmány. Az első kísérlet robotjait használták, ám a ragadozó három tulajdonságában különbözött a prédától: A préda kétszer gyorsabb volt, mint a ragadozó, a ragadozó egy harmninchat fokos szögű látást biztosító érzékelőt kapott, a zsákmány pedig egy fekete hengert, amiről a ragadozó megismerhette. Így a ragadozó száz centiméterről felismerhette a zsákmányt, ám a zsákmány csak fél centiméterről vehette észre a ragadozót, ám könnyedén lehagyhatta, hiszen sokkal gyorsabb volt.

Egy zsákmányt és egy ragadozót helyeztek egy pályára, a ragadozó fittnessze fordított arányban állt a zsákmány elkapásához szükséges idővel (minél hamarabb elkapta, annál magasabb lett a fittnessze), míg a zsákmány fittnessze egyenes arányban állt azzal az idővel, amíg el tudta kerülni, hogy elkapja a ragadozó (minél később kapta el, annál magasabb lett a fittnessze). A különösen érdekes ebben a kísérletben, hogy nem alakultak ki tökéletes ragadozók és tökéletes zsákmányok, a zsákmány viselkedése befolyásolta a ragadozóét és a ragadozóé a zsákmányét. Az első néhány nemzedékben mind a zsákmány, mind a ragadozó véletlenszerűen mozgott (B1. kép). Néhány nemzedék múlva a zsákmány gyorsan keringett a pályán, a ragadozó pedig ahogy meglátta, azonnal elindult felé a legrövidebb úton, amíg el ne kapta (B2. kép). Néhány nemzedék alatt a ragadozók olyan hatékonnyá váltak, hogy elvesztették a falak elkerülésének képességét, mert rendszerint hamarabb elkapták a zsákmányt, mint hogy falba ütköztek volna, így nem nehezedett szelekciós nyomás erre a tulajdonságukra. Később a zsákmány kifejlesztett egy módszert, várta a ragadozót és amikor az megjelent hátrafelé menekült előle. Ez azonban nem nyújtott tökéletes védelmet, mert a robotok oldalán nem voltak érzékelők, ebben a holttérben könnyen támadhatott a ragadozó (B4. kép). Néhány nemzedék után a zsákmány a régebbi módszer újabb változatával állt elő, gyorsan körözött a falak mentén, a ragadozó új módszert fejlesztett ki: A fal mellett lapult, mint egy pók majd lesből rávetette magát az arra haladó zsákmányra, kihasználva, hogy a falak közvetlen közelében a zsákmány érzékelői kisebb eséllyel látták meg (B5. kép). A zsákmány utolsó módszere egyszerűségében nagyszerű: Egy helyben forogva akadályozta meg, hogy a ragadozó az érzékelőkkel nem rendelkező oldalai felől támadhassa meg, amint észrevette a ragadozót, a legtöbb érzékelőjét feléje fordítva hátrált előle. Ezekből a kísérletekből azt a következtetést vonták le, hogy ilyen egyszerű rendszerekkel is rengeteg kifinomult viselkedési minta alakítható ki, de egyik sem maradandó, ugyanis ebben a kísérletben a zsákmány és a ragadozó ko-evolúciója állandóan újabb, az újabb vadász vagy menekülő taktikák ellen is hatásos viselkedések kialakulását eredményezi. Itt ugyanis a ragadozóra ható szelekciós nyomás a zsákmány viselkedésének függvénye, míg a zsákmányra a ragadozó gyakorol nyomást.

Ha a kreacionisták evolúció cáfolatát olvasgatjuk, az írások legalább felében felbukkan érvként, hogy a "legerősebb túlélése" nem alakíthat ki önzetlen viselkedési formákat, egymás segítését, gondoskodást. Erre is végeztek kísérletet, egy pályán tíz robotot helyeztek el, valamint kicsi és nagy korongokat. A kis korongokat egy robot is el bírta tolni, ha ezt a pálya kijelölt szélére tolta, egy ponttal növekedett a fittnessze. A nagy korongokat csak két robot együttes erővel tudta elmozdítani, azonban ha ezt juttatták a célterületre, a csoport minden egyedének növekedett a fittnessze egy ponttal, azaz összesen tíz pontnyit fittnesszt nyertek. Az első kísérletben csak nagy korongokat helyeztek a pályára, így a robotok csak és kizárólag együtt dolgozva növelhették a fittnesszüket, ebben a helyzetben hamar kialakultak az egymást segítő viselkedésű egyedek, húsz kísérletből húszszor. Ha azonban nagy és kis korongokat is tartalmazott a pálya, kétféle viselkedést mutattak a robotok. Ha "idegenekből" állt a csapat, amelyek vezérlőrendszere nem hasonlított egymásra, a robotok a kis korongokra hajtottak, azokat lökdösték minél hamarabb a célba, hiszen így növelhették a leggyorsabban a saját fittnesszüket. Ha azonban "rokon" egyedeket is tettek a csoportba, azonnal megjelentek az önzetlen viselkedésformák, ha a csapat tagjai ugyanazzal a genommal rendelkeztek, együttes erővel tolták a célba a nagy korongokat. Azt hiszem ennél jobb cáfolata nincs a bekezdés elején említett állításnak.

Ennek fényében vizsgáljuk meg újra Holovács doktor állításait! Hol is volt ezekben a kísérletekben a vezérlő programot előállító értelem? Véletlenszerűen előállt hálózatok mutációjával és szelekciós nyomás alkalmazásával egészen egyszerű rendszerek is képesek bonyolult viselkedésminták kialakítására anélkül, hogy bármilyen értelem beavatkozna ebbe a folyamatba. Akkor mégis mire alapozza a sarkos állításait? Nem igazán tudni. Az első három kísérletet 1994 –ben, 1995 –ben, 1997 –ben közölték le, Holovács doktor előadását az AgriaMedia 2008 konferencián mondta el, vagyis tíz évvel ez után. Miért állítja akkor mégis, hogy "Mivel az információ szellemi, intellektuális kategória, ezért bármilyen vezérlési rendszer tervezése, létrehozása és működtetése megfelelő intellektuális erőforrást igényel."? A fentebb leírt, meglehetősen bonyolult vezérlő rendszerek mégis intellektuális erőforrások befektetése nélkül jöttek létre, véletlenszerűen előállított alakzatokból, egy- kétszáz nemzedéknyi evolúcióval, ráadásul a vizsgált előadás idején jó tíz éve közölt eredmények. Nyilvánvaló, hogy az evolúció ilyen egyszerű rendszerekben is működik, képes bonyolult alakzatok előállítására. Mit gondoljunk akkor erről az előadásról és magáról az előadóról?


Floreano D, Keller L (2010) Evolution of Adaptive Behaviour in Robots by Means of Darwinian Selection. PLoS Biol 8(1): e1000292. doi:10.1371/journal.pbio.1000292

30 Tovább

Ha nem öl meg, megerősít

Napjaink alulértékelt, de komolyan veendő problémáinak egyike az antibiotikumrezisztens bakteriális kórokozók terjedése. A Távol-Keleten lappangó madárinfluenza variánsokkal egyetemben, ezeknek van a legnagyobb esélye arra, hogy globális káoszt okozzanak.

A probléma persze nem teljesen váratlan, sőt ha jobban megnézzük kialakulásában igen jelentős és jól dokumentált szerepet játszottunk mi magunk, emberek is.

Az egyes antibiotikumokkal szembeni rezisztencia ugyanis minden esetben szabványos természetes szelekcióval alakult ki: az alkalmazásukkal egyetemben szelekciós nyomás alakult ki a bakteriális célpopuláción, amelynek eredményeképpen a "célcsoport" vagy elpusztult (szerencsére ez volt a gyakoribb), vagy egy-két mutáns "hírvivő" révén fennmaradt. Ez azzal magyarázható, hogy az antibiotikum kezeléssel párhuzamosan természetesen a baktériumok a szervezetben tovább osztódtak, és minden egyes osztódás során bizonyos valószínűséggel mutációkat szedhettek össze. Ha megfelelő mutáció jön létre, akkor a baci kikerüli az antibiotikumok hatását, rezisztensé válik és vidáman osztódik tovább.

Mivel sok beteget kezelnek antibiotikummal, ráadásul minden betegben milliószámra hemzsegnek a bacik, a nagy számok törvénye alapján előbb-utóbb biztos lesz alkalom a megfelelő mutáció megjelenésére. Sőt ebből a kis szabályból az is levezethető könnyen, hogy minél elterjedtebb az antibiotikumhasználat, annál gyorsabb lesz a rezisztencia kialakulása. (Megspékelve mindezt azzal, hogy a baktériumok képesek kisebb DNS darabokat ún. "horizontális géntranszferrel" is terjeszteni, igazából sejthető, hogy a baktériumok számára hasznos mutációk tűzvész gyorsaságával képesek elterjedni.) Ez pedig nemcsak elméleti szépelgés, hanem olyasmi, amit alátámaszt az empirikus megfigyelés is: ha összevetjük a European Antimicrobial Resistance Surveillance System (EARSS) keretén belül gyűjtött adatokat a European Surveillance of Antimicrobial Consumption (ESAC) felméréssel, az összefüggés, ha nem is tökéletes, de szembetűnő.

Mindenesetre a napokban újabb érvvel gazdagodtak azok, akik a nyakló nélküli antibiotikumfogyasztás ellen kampányolnak: egy új tanulmány azt mutatta ki, hogy a szubletális (vagyis az elpusztításhoz szükségesnél kisebb dózisban) adagolt antibiotikum, megnöveli a rezisztencia kialakulását - ráadásul nem egyszerűen azért, mert szelekció van.

Az antibiotikumok hatásmechanizmusának egyik utolsó lépése általában ún. reaktív oxigénszármazékok (ROS) segítségével zajlik: ezek - mint nevük is mutatja - nagy valószínűséggel reakcióba lépnek a környékükön levő molekulákkal (cukrokkal, fehérjékkel, nukleinsavakkal egyaránt), azokat működésképtelenné téve. Most azonban kiderült, hogy a sejtekben megjelenő ROSok mennyisége arányos az alkalmazott antibiotikumok arányával, vagyis szubletális dózisnál is felszabadul belőlük egy kis mennyiség. Ez ahhoz kevés, hogy a sejtet elpusztítsa, ahhoz viszont elég, hogy a DNS-ben hibákat hozzon létre, vagyis megnövelje a mutációk számát, az ún. mutációs rátát.

És mivel a mutációk "vakon" születnek, az alacsony dózisban alkalmazott ampicillin ugyanakkora eséllyel hoz létre ampicillin-rezisztenciát, mint norfloxacin-rezisztenciát, hiába van teljesen más molekulacsaládokról szó.


Kaufmann BB, Hung DT (2010) The Fast Track to Multidrug Resistance Molecular Cell 37(3): 297-298.
Kohanski MA, DePrsito MA, Collins JJ (2010) Sublethal Antibiotic Treatment Leads to Multidrug Resistance via Radical-Induced Mutagenesis Molecular Cell 37(3): 311-320.

17 Tovább

tg-cbmass-20121025

blogavatar

Phasellus lacinia porta ante, a mollis risus et. ac varius odio. Nunc at est massa. Integer nis gravida libero dui, eget cursus erat iaculis ut. Proin a nisi bibendum, bibendum purus id, ultrices nisi.

Utolsó kommentek