tg-cbmass-20121025

(primavis kollega vendégposztja következik)

Az ÉK- Kinában található Liaoning tartomány tollas dinoszauru-szokról már  világszerte ismert mezozoikumi lelőhelyei újabb „csodalényt” szolgáltattak. Ráadásul  ez jóval idősebb is az eddigi leleteknél, hiszen korát 155-159 millió évre becsülik.

A majdnem komplett csontvázú, holló méretű s szinte teljesen tollakkal borított maradvány az Anchiornis huxleyi nevet kapta és a Liaoning Őslénytani Múzeum tulajdonát képezi.

Lelőhelye Daxishan településen található (Jianchang megye) és a Tiaojishan Formációhoz tartozik. Ez utóbbit a Középső-Jura – Felső-Jura  határára helyezik, s a lelet is a Felső-Jura legalsó emeletének (Oxfordi) felel meg. Tehát valamennyivel idősebb a közismert bajorországi solnhofeni palarétegek koránál, amelyeket kb. 150 millió évre becsülnek (Tithoni emelet) s amelyekből az első Archaeopteryx leletek származnak.

Az új tollas lény rendkívüli hasonlatosságot mutat a nála jóval fiatalabb (125 millió éves) Microraptor-ral, elsősorban az alsó végtag tollakkal való borítottságát illetően.

Csonttani jellegzetességeit illetően a Troodontiákhoz sorolandó, számos hasonlóságot mutatva a Dromaeosauridákkal, de az Archaeopteryx-el is.

Tollazatát  tekintve, a felső végtag autopódiumán (=manus, vagyis kéz) 11, a lábszárcsonton 12-13, míg a „csüdön” 10-11 nagy tollra emlékeztető képződmény található. S természetesen, a hosszú farok tájékot is nagyjából hasonló tollak szegélyezik.

A „szárnyon”  levő „evezőtollak” vitorlái a Micoraptor-nél és az Archaeopteryx-nél találhatóakkal szemben nem aszimmetrikusak és az I-rendűek hosszabbak, mint a II-rendűek (a kézen lévőket az alkaron elhelyezkedőkhöz viszonyítva). Hasonló tollak találhatóak az alsó végtagon is. A lábszáron levők hosszabbak lévén, mint a lábközépcsonton („csüd”) található s arra merőleges elhelyezkedők. Hasonló, de jóval rövidebb tollak borítják az ujjakat is, egészen a karmokig. Ez is egyedi jelleg és ismeretlen a többi tollas dinoszaurusznál.

Pihe- és pehelyszerű tollak  találhatóak a test többi részén, a többi tollas dinoszauruszhoz hasonlóan.

A jellegek alapján a szerzők a leletet az ősi Dromaeosauridákhoz  és azoknak is az ősi Troodontia-típusához sorolják. Szerintük az előbbi csoport közös tőről fakadna a madarakhoz vezető Archaeornithes csoporttal. (ld. kladogram)

A cikk természetesen nem maradt visszhang nélkül és a folyóirat legújabb számában Lawrence Witmer máris siet kijelenteni, hogy ez a lelet is bizonyítja a madarak dinoszauruszokból való eredetét. Ez természetesen akkor lenne igaz, ha az Archaeopteryx, amelyet a dinoszaurusz-madár eredet hívei konzekvensen madárnak tartanak, tényleg az is lenne. Csak hát, mint már a „Madarak” poszthoz csatolt tanulmányomban kifejtettem, ez egyre kevésbé tűnik valószínűnek.

Mindenesetre, az Anchiornis felfedezése ismét  bizonyítja, hogy a teropodák közt nemcsak a Rex-hez hasonló óriás ragadozók, hanem apró termetűek is voltak*, valamint azt is, hogy a tollazat igen hamar megjelent  az állatvilágban, ráadásul a hüllők nem is csak egy csoportjánál. Mivel a tollazat funkciói hasonlóak kellett legyenek (védelem, hőszabályozás, költés, ivari kétalakúság biztosítása), nincs miért csodálkozni azon, hogy megjelenési formái sem különböznek jelentősen. Természetesen, lehet következtetni a hosszabb, gerinccel ellátott, evezőtollakhoz hasonló képletekből a repülési képességekre is, de tudomásul kellene venni, hogy azokhoz a tollakon kívül más jellegek létére is szükség van. Valamennyi kistermetű, hosszú tollképletekkel fedett végtagú, dinoszaurusz-típus képes lehetett persze sikló-vitorlázó repülésre, de a valódi madarakra jellemző aktív repüléshez már több kell. De ezeket a csonttani (hiszen a zsigerekre nem hivatkozhatunk, mivel nem maradtak fenn) jellegeket  egyetlen tollas dinoszaurusznál, de még az Archaeopteryx-nél sem találjuk meg. Viszont már megvannak a legalsó krétából (144 millió évtől) már ismert valódi madaraknál (Ornithurae-Neornithes).

A humán paleontológiában nem ritka, hogy egy régi lelet nagy port kavar fel, de ezúttal nemcsak a fosszília kora az, ami miatt a felfedezés "réginek" minősíthető, hanem konkrétan előásásának pillanata is. Tim White és csapata 17 éve bukkant az Ardipithecus ramidus maradványaira, és néhány egész rövid publikációtól eltekintve, azóta is kvázi rejtegetik a világ szeme elől, hogy megfelelően tanulmányozhassák (jó munkához idő kell, ugye). CT rekonstrukció, izotópos vizsgálat, anyám tyúkja - mindent csináltak vele kb., amit elképzelni lehet. Most azonban lehull a fátyol "Ardiról": a mai Science nem kevesebb mint 11 cikkben foglalkozik a hominid őssel és egykori életterével, és külön weboldalt szentel a témának.

Ardi 4.4 millió éve élt, ami azt jelenti, hogy a lelet kb. 1 millió évvel idősebb, mint Lucy és a "korkülönbség" a jellegek szintjén is fellelhető. Lucy lábainak felépítése annyiban nagyon "emberi" volt, hogy nagy lábujjukat már nem tudták szembefordítani a talpukkal, ellentétben a ma élő csimpánz fajokkal. Ardi esetében azonban ez még nem figyelhető meg.

Ennek ellenére, azonban Ardi nem csimpánz és nem is csimpánz ős volt. Méretben hasonlított a csimpánzokra (kb. 120 cm magas és 50 kg volt; agykoponyájának mérete is kb a csimpánzokkal megegyező lehetett), de számos jellege alapján (pl. viszonylag kis szemfogak) már biztosan állítható, hogy egy hominid ősről van szó, és még csak nem is a két közeli rokon főemlős közös őséről.

Az egyik ilyen érdekesség, hogy az Ardipithecus keze egyáltalán nem mutatja jelét a kézfejen járásnak, ami a csimpánzok és gorillák jellegzetessége. Ebből több következtetés is levonható, de amit a szerzők favorizálnak az az, hogy az eddigi közmegegyezéssel ellentétben a főemlősök közös őse nem a kézfején járt, hanem .... hogyan is? Na, ez egy picit bizonytalan. Valószínűleg képes volt a két lábon járására, de csak módjával: futni pl. egész biztosan nem tudott, és az is valószínűsíthető, hogy nem obligát két lábon járó volt. (Zárójelben, de ez egyben azt jelenti, hogy a csimpánzokban és a gorillákban egymástól függetlenül alakult ki a kézfejen járás mozgásformája.)

A lelet külön érdekessége, hogy egy fosszíliákban egyénként is igen gazdag rétegből bukkant elő. Közel 6000 más fosszília került elő a környezetéből (csigák, kis emlősök, madarak, fák, magvak), amelyek segítségével az élőhelyének teljes ökológiáját rekonstruálni tudjuk. A legfontosabb következtetés, hogy ez a hely nem a szavanna volt. Ez szintén szembe megy az aktuális konszenzussal, de a fosszilis flóra és fauna vitathatatlanul erdőre utal.

Mit jelent Ardi az "emberré válás" szemszögéből? Nos, drámai bejelentésre ne tessék számítani. Azt már eddig is tudtuk, hogy a Homo sapiens felé vezető fa igencsak gazdag ágakban, mára már kihalt vonalakban (hogy a két leghíresebbet említsem: a neandervölgyi ember és a "hobbit"). Az Ardopithecus ramidust három féle képpen illeszthetjük be a kirakósba: vagy csak egy a Homo génusz felé mutató köteg egyik eleme a sokból (1. hipotézis), vagy az Australopithecusok elődje, és ebből kifolyólag  a mi közvetett ősünk is (2. hipotézis), de azt sem lehet kizárni, hogy egy eddig ismeretlen "vakvágány" előörse (3. hipotézis). Előbb utóbb, újabb leletek előkerülésével remélhetőleg ez tisztázódni fog.

Bővebben a témáról John Hawks blogjában lehet olvasni, illetve lásd az alábbi tíz perces kis videót.

Amit ma a különböző modellorganizmusok fejlődésbiológiájának genetikájáról tudunk, azt elsősorban az elmúlt bő 25 év genetikai screenjeinek köszönhetjük. Ha pedig ezekről beszélünk, akkor nem lehet nem megemlíteni Christiane Nüsslein-Volhard úttörő munkásságát, aki előbb Eric Wieschaus-al karöltve lenyomta a ma már tankönyvek lapjait tarkító, legendás ecetmuslica fejlődés-screent (amiért később, teljesen megérdemelten, megosztott Nobel-díjat kaptak), azóta pedig szinte folyamatosan, újabb és újabb zebrahal screenek felett bábáskodik. Legutóbbi nekifutásban, egy egyébként egyre telítődőbb mezőnyben, sikerült ismét eredetit alkotnia: kivételesen nem olyan mutációknak eredt a nyomába, amelyek a korai embrionális fejlődési rendellenességeket okoznak, hanem olyan mutációkat keres, amelyek a felnőtt jellegek változását okozzák. Halakról lévén szó, ez elsősorban pikkelyekkel és mintázatokkal kapcsolatos dolgokat jelent, ami unalmasan, az embertől végtelenül elvonatkoztatottnak hangzik talán, de persze nem az: a legtöbb pikkely-fejlődésben érintett génnek fontos szerepe van az emberi kültakaró származékok (pl. haj, fogak, izzadság mirigyek) kialakulásában is.

A screen elején lelt pikkely-mutánsokról például kiderült, hogy ugyanazon, ectodyplasin függő útvonalban hibádznak, mint a pikkely nélküli tüskés pikók, vagyis kvázi laboratóriumi körülmények között, sikerült a természetes szelekciót reprodukálni.

A csoport legutóbbi cikke, egy másik pikkely-mutánst vesz górcső alá, az ún. "tükör dániót" (spiegeldanio - spd), amely onnan kapta a nevét, hogy a halak kinézete nagyon emlékeztet a tükörpontyok (angolul mirror carp) pikkelytelenségére: amint a baloldali képen jól megfigyelhető, a pikkelyzetet vörösre festő ún. alizarin-festés mindkét esetben az oldalsó pikkelyek szinte teljes hiányát igazolta.

A mutáció térképezése aztán kiderítette, hogy egy növekedési faktor-receptort kódoló génben az fgfr1-ben következett be a mutáció: a fehérje aktivitásához fontos aminosav cserélődött ki, ezzel a receptor elvesztette az aktivitását.

Mivel mint szinte minden jelátviteli útvonal komponens, az Fgf1r is általában nélkülözhetetlen a fejlődéshez (mutáns egerek, de akár medaka halak is elpusztulnak az embriogenezis során), kisebb fejvakarást okozott, hogy a zebrahalakban miért csak ennyire enyhe hatást lehet megfigyelni. A teljes genom közelebbi vizsgálata, azonban kézenfekvő magyarázatot adott mindenre: egy génduplikáció következtében a zebrahalaknak két fgfr1 génje van van (fgfr1a és fgfr1b) és mivel a mutáció csak az előbbiben van, az utóbbi képes kompenzálni a hiányát. (Ha mindkét gén kiütjük, akkor az embrionális fejlődés során elpusztulnak a halak.)

Persze ezek alapján jó kérdés, hogy az fgfr1b miért nem kompenzál a pikkelyekben is. A válasz azonban nem túl bonyolult: a két gén szinte mindig egy helyen fejeződik ki, de csak szinte - pont a pikkelyek jelentik a kivételt. Ezekben az fgfr1a jellegzetesen ott fejeződik ki, ahol a pikkely növekedése történne (lásd mellékelt ábrán mind a vadtípus (C), mind a spd (D) esetében), ellenben az fgfr1b nem található meg. Jól mutatja mindez, hogy a gén és genomduplikációk miként adhatnak táptalajt a szelekciónak: olyan gének esetében, amelyek számos jellegért felelnek, a duplikátum (vagy az eredeti) szabadon változhat, mert sokkal kevesebb baj származik belőle, s időnként akár valami jó is kisülhet a dologból.

A "tükör" fenotípus molekuláris okának ismeretében, logikusnak tűnhet azon is elfilózni, hogy a tükörpontyokkal való hasonlóságnak, hasonló genetikai okai vannak-e.

Rövidre fogva a történetet: igen. A zebrahalakkal egyébként viszonylag közeli rokon tükörpontyok esetében az emberi szelekció, a jelek szerint kétszer, egymástól függetlenül, ugyanezt az fgfr1a gént "lelte meg". (Megj.: itt egy picit egyszerűsítek, mert a pontyokban egy extra genomduplikáció miatt két fgr1a gén van, fgfr1a1 és fgfr1a2, de eleve csak az előbbi működőképes, és ebben vannak a szóbanforgó  mutációk is a tükörpontyok esetében.) Egyik esetben egy deléció miatt 37 aminosav hiányzik a fehérjetermékből (ami így persze működésképtelen lesz), a másik esetben pedig egy másik konzervatív aminosav megváltozása nullázza le a receptor funkcióját.

(A cikk magyar vonatkozása, hogy a tükörpontyok Keszthelyről, a Pannon Egyetem Georgikon karán tanító Bercsényi Miklóstól származnak.)       

Pszeudogénekről, vagyis olyan szekvenciákról, amelyek egykor aktív géneket kódoltak, de mára elvesztették funkciójukat, már többször ejtettünk szót a blogban, természetesen nem véletlenül. Mint azt már korábban is hangsúlyoztam, kevés jobb bizonyítéka létezik az evolúciónak: ezek a gének olyan szervek kialakításában vettek részt, amelyek ugyan jelen voltak adott állat őseiben, de ma már hiányoznak, így a gének is fölöslegessé váltak, s ennek megfelelően általában degenerálódtak.

Jó példa erre a fogzománc kialakításában résztvevő egyik fehérjét kódoló gén, az ENAM, ami - és ezt már lehetett tudni korábban is - a foggal nem rendelkező sziláscetek esetében pszeudogénesedett. Egy új tanulmány ugyanezt a gént piszkálja meg a többi olyan méhlepényes emlős fajban, ahol evolúciósan vagy a fogzománc, vagy maguk a fogak elvesződtek. Pl. a táplálkozásukban a nyelvükre "támaszkodó" hangyászokban (lásd fenti koponya).

Az eredményeket az alábbi ábra összesíti: azokban a fajokban ahol nincs fog, vagy van, de zománca nincs (a faj név előtti kis ikonokat kell bogarászni) az ENAM génben minden esetben vagy egy korai STOP-kodon lelhető fel egyszerű pontmutációk miatt (bálna fajok), vagy ún. frame-shift mutációk (gyakorlatilag hárommal nem osztható számú bázispár törlődése, vagy beszúródása) miatt a gén leolvasási kerete elromlott, értelmetlenné vált és számos STOP kodont tartalmaz - ezt függőleges fekete vonalak jelölik (a fajnév után, kis csillag előtt levő számok az így létrejövő STOP kodonoknak a számát mutatják, az utána következő szám pedig a homológ szekvencia teljes hosszát).   

A tudomány szépsége persze az, hogy nemcsak megmagyaráz megfigyeléseket, hanem segítségével tesztelhető predikciókat is készíthetünk. Jelen esetben felhasználhatjuk a pszeudogének azon tulajdonságát, hogy már nem védi őket a szelekció (nincs miért védenie, mert terméküknek soha nem lesz semmilyen szerepe az állat életében), így a mutációk szabadon terjedhetnek el rajtuk. Mivel a "mutálódás" üteme kvázi állandó, a mutációk száma és természete alapján megjósolhatjuk, hogy kb. mikor élhetett az adott csoport fogzománccal rendelkező őse. S mivel a zománc a legellenállóbb anyagok egyike, jó eséllyel kell találni a megfelelő rétegekben olyan fosszíliákat, amelyek megfelelnek ennek a predikciónak. A Tiktaalik esetében már bejött a hasonló logika, így most a paleontológusokon a sor, hogy megleljék a szóbanforgó átmeneteket.