tg-cbmass-20121025

Az aktuális Economist tudományrovatában figyeltem fel erre a cikkre amely hamarosan a Proceedings of the Royal Society-ben fog megjelenni, egyelőre csak online érhető el.
A szexuális szelekció fontosságát az egyes fajok evolúciójában már maga Darwin is felismerte. Klasszikus példa a hím pávák tolldísze, a lugasépítő madár hímjeinek magatartása. Ezek mind olyan jellegek, amelyek valószínűleg a szexuális szelekció során jöttek létre. Az említett cikk szerzői azonban egy újszerű példával álltak elő.
Az állatok párzási rendszerei három kategóriába sorolhatók: teljes monogámia, csak hímekre jellemző promiszkuitás (gondoljunk pl. a rozmárok, vagy gorillák "háremeire"), illetve mind hímekre, mind nőstényekre kiterjedő promiszkuitás (utóbbiban a legnagyobb az ún. "spermakompetíció", s mivel az egyes nőstények több hímmel is párosodnak, szószerint az a hím lesz fittebb, ergo adja tovább nagyobb sikerrel a génjeit, amelyik több hímivarsejt temelésére képes). Az egyik olyan csoport, ahol mind a három rendszer előfordul, viszonylag közeli rokon fajok között, a denevéreké. Éppen ezért ideális csoportot képeznek, arra, hogy megvizsgáljuk a szexuális szelekció hatását a különböző párzási rendszerekben. Az említett cikk szerzői egy érdekes elmélettel álltak elő: mivel az agy és a herék az emlősök testének igen energiaigényes szervei, azokban a fajokban ahol nagy a már említett spermakompetíció, elképzelhető, hogy a szexuális szelekció hatására több energia fog fordítódni a herék fejlődésére mint az agyéra. Több mint háromszáz denevérfaj adatainak összehasonlítása alapján a következők derültek ki: a monogám párkapcsolatban, vagy háremekben éldegélő hímeknek viszonylag nagy agyuk és kisebb heréik vannak, mint a harmadik csoportban levőknek. Vagyis a jelek szerint valóban elképzelhető, hogy az utóbbi fajok hímjeiben a szexuális szelekció (érthető okokból), a nagyobb, így több "anyag" termelésére képes heréket preferálta, és ennek az energetikai árát az agyuk méretében fizették meg. Kétségetelen, hogy ez is egy út a nagyobb fitnesz elérésére... ;-)))

Az ehavi Nature Reviews Genetics melléklete az állatok tetszerveződésével kapcsolatos alapkérdéseket taglalja (leginkább evolúciós szempontból). Ezek tipikusan olyan kérdések, amely nagyon sok biológus oldalát furdalják, de nehéz kutatásukra pénzt szerezni, mert szinte lehetetlen komolyan megindokolni, hogy a puszta ismereten kívül milyen gyakorlati haszna lehet az így megszerzett tudásnak. Az sem fokozza az ilyenirányú kutatások támogatását, hogy gyakran obskurus, primitív állatok vizsgálatáról van szó, amelyek nem igen jönnek szóba mint bármilyen emberi betegség modellállata.
Na jó, akkor ennyi rinyálás után lássuk a medvét. A cikksorozat utolsó darabja Mark Martindale tollából származik és a többsejtűek tengelyeinek kialakulásával ill. az ezzel kapcsolatos tulajdonságok megjelenésével foglalkozik ("The evolution of Metazoan axial properties"). Amiért különösen érdekes, az nem is az, hogy egy remek összefoglalót ad azokról a tulajdonságokról, amelyek a legkülönbözőbb állatokban közösek, hanem hogy világosan megfogalmazza azokat a nagy kérdéseket amelyeket még nem értünk teljesen vagy egyáltalán.
Jöjjön előbb a már említett közös tulajdonságok közül a két talán legfontosabb, amelyek a hidráktól a gerincesekig sokfajta fajban megfigyelhetők, ezért feltehetően a többsejtűek (metazoák) közös ősében jelen voltak:

1. - durva általánosításban a megtermékenyített petesejt animális pólusa felel meg az organizmus leendő elülső (anterior) végének, míg a vegetális pólus a leendő hátsó (poszterior) véggel azonosítható;
2. - a beta-catenin nevű fehérje sejtmagban való lokalizációja, számos gén expressziója (pl. brachyury, forkhead, gata) és a gasztruláció (az a folyamat, amelynek során az addig kvázi labda alakú embrióból egy kétrétegű "sapka" lesz, az embrió egyik részének az elsődleges testüregbe való betűrődésével - közben létrejön a másodlagos testüreg és később a csíralemezek) helye között szoros összefüggés van, annak ellenére, hogy az animális-vegetális tengelyen igencsak különbözik a gasztruláció helye újszájúakban és ősszájúakban.

És akkor lássuk a kérdéseket is (pontosabban csak néhányat, mert elég sok van):

1. - létezett-e olyan élőlény amelyik az egyszerű blasztula állapotot "testesítette" meg? (Míg a ma ismert legegyszerűbb többsejtű, a Placozoa csoportba tartozó Trichoplax adherens egy többsejtrétegű lapos lemez, amely feltehetően a blastula előtti állapotot tükrözi, az egyszerűségi sorrend következő helyezettjének, a szivacsoknak a lárvái ugyan blastula alkatúak, de a felnőtt egyedek ezekből átalakulással jönnek létre. A kettő közötti átmenetre vonatkozik a kérdés.)
2. - az anterior-poszterior (AP) tengely vagy a dorso-ventrális (DV) tengely alakult ki előbb? (Ezek minden kétoldali szimmetriájú állatban fellelhetőek; a dorsális oldal a "hátnak" felel meg, míg a ventrális "hasnak" mind gerincesekben, mind rovarokban, bár egyesek szerint dorsálisként azt az oldalt kellene nevezni, amelyikhez közelebb a központi idegrendszer található - ez pedig a hasi oldal lenne a rovarokban és a háti a gerincesekben.)
3. - mikor alakult ki a kétnyílású bélrendszer?
4. - mennyire volt a legősibb többsejtű genomja komplex (erre már utaltam a Platynereis kapcsán)? A testalkatok komplexitásának növekedése a gének számának növekedésével, vagy "csak" szabályozásuk és kölcsönhatásaik összetettebbé válásával magyarázható?
5. - hogyan és mikor jelentek meg az egyes csíralemezek és az új sejttípusok?
6. - lehet-e köze az egysejtű eukarióták polaritásának a többsejtű állatok polaritásához?
7. - melyik az ősibb csoport: az ősszájúak vagy az újszájúak? (Az elnevezés mesterséges és egy korabeli felfogást tükröz, valójában nem tudjuk, melyik testtípus jelent meg előbb.)
   
8. - létezett-e valaha tökéletesen körkörös szimmetriájú többsejtű állat? (A klasszikus példának tartott csalánozók esetében rendre kiderült, hogy nem minden gén expressziója mutat körkörös szimmetriát, vagyis létezik egy rejtett kétoldaliság.)
9. - melyek a legrégebbi gén-kölcsönhatási útvonalak?

Néhány napja jelent meg a hír, hogy Borneón egy új emlősfajt fedeztek fel. Ez természetesen önmagában is érdekes (hiszen nem valószínű, hogy tucatnyinál lényegesen több, még mindig ismeretlen emlős mászkálna a Föld felszínén, sőt), de több újság (és a WWF sajtóközleményének alcíme is) is készpénzként kezelte, hogy egy új ragadozófajról van szó. Öszintén szólva nem bírtam rájönni, hogy miért, hiszen csak néhány, nem túl nagy felbontású kép áll rendelkezésünkre, ott is kitakarja éjszakai ismeretlen fizimiskáját egy nagy levél. Azért a WWF közlemény szövege már egy kicsit óvatosabban fogalmaz, és azt írja, hogy a vélemények megoszlanak, hogy egy új lemurfajról, vagy egy új ragadozóról van szó. Én, őszintén egyelőre az előbbit valószínübbnek tartom (ami persze nem sokat jelent, mert nem kenyerem a rendszertan ;-)), bár kétségteen, hogy eddig lemurokat csak Madagaszkáron és környékén találtak.

A jó hír, hogy a jelek szerint az 1987-es, a chlorofluorocarbon (CFC) vegyületek betiltását célzó Montreal-i Protokol lassan beérik, és csökkenőben van az ózonlyuk. A rossz az, hogy az előrejelzéseknél 15 évvel tovább fog tartani, kb 2065-ig amíg teljesen eltűnik. Ennek az az oka, hogy néhány CFC vegyület még ma is használatban van, és például a Fehér Ház is a közelmúltban esett áldozatául az amerikai agrár-lobbi nyomásának, kiharcolva, hogy az amerikai farmerek továbbra is használhassanak rovarirtóikban metil-bromidot.

Alig két napja írtam "emberiség leghosszabb ideje futó és leglátványosabb eredményeket produkáló genetikai kísérletének" tartható kutyatenyésztésről (egyébként az a hosszú idő uszkve 15.000 év), és újból az ebekről kell írnom. Ez alkalommal azért mert egy olyan eszközt kaptunk a kezünkbe, amellyel még többet kihozhatunk négylábú barátainkból. Ez az eszköz nem más mint egy nagyfelbontású térképe a kutya-genomnak (egy kisebb felbontású verzió már 2003-ban kijött [1], ahhoz egy uszkár szolgáltatta az "alapanyagot", a mostanihoz egy nőstény boxer), amit a Nature hasábjain közölt egy nemzetközi kutatócsoport [2].
Miért fontos ez? Leginkább azért mert sok kutyafaj annyira beltenyésztett, hogy ideális alanya lehet a legkülönbözőbb genetikai hátterű betegségek (narkolepszia, süketség, rák, stb.) tanulmányozásának. A genom térképpel a kezünkben pedig még könnyebben lehet a betegségek génjeit megtalálni, és pedig azért, mert (mint a cikkből kiderül) az egyes fajtákon belül az ún. haplotípus blokkok relatíve hosszúak, így viszonylag kevés genetikai marker felhasználásával is le lehetett szűkíteni a "gyanúsított" gének körét. (A haplotípus blokkok együtt szegregálódó, vagyis osztódáskor együtt öröklődő genetikai markerekre vonatkoznak. Genetikai térképezés szempontjából annál jobb, minnél hosszabbak, hiszen az együtt szegregálódás miatt egyetlen egy genetikai markerrel lehet jellemezni az adott régiót - így hosszú blokkok esetén kevesebb marker kell a teljes genom lefedéséhez. Normális (azaz nem tenyésztési) körülmények között, hosszú idő alatt, a sejtek meiotikus osztódásakor bekövetkező átkereszteződés (crossing-over) ezeket a haplotípus blokkokat feldarabolja a populációkban - pl. az összes kutyát és nem egyes fajtákat tekintve, a blokkok átlagos hossza kb. ua. mint bennünk, emberekben.)
Az egyéb érdekességek közül még két dolog melengeti meg egy fejlődésbiológus szívét: egyrészt, bár a kutyák genomjában kevesebb repetitív, nem kódoló szekvencia van, mint bennünk emberekben (emiatt genomjuk teljes hossza is lényegesen - kb 500 Mb-al - rövidebb), az egyik ugráló génjük (egy ragadozó specifikus Short INterspersed Element, vagy SINE) igen aktív és egyes betegségeket (például a már említett narkolepszia) az okozza, hogy egy-egy génnek a kódoló szekvenciájba ugrik. A másik pedig az, hogy a jelek szerint az emberi genom kb 5.3%-a igen erős konzerválódást mutat a kutyaéval összehasonlítva. Ez nem tűnik első hallásra soknak, de ha hozzá teszem, hogy az emberi genom csak mintegy 1.5-2%-a kódol fehérjéket, érdekesebb lesz. Ugyanis ez azt jelenti hogy számos olyan nem-kódoló DNS szakasz van, ami valójában nem nagyon változott, vagyis fontos funkciója lehet. (Ilyenekről már eddig is sokat tudtunk, de azért mindig jó egy kicsit újból meggyőződni - ráadásul ez súlyt ad annak az álláspontnak, hogy az evolúció nem elsősorban új gének létrehozásával "üzemel", hanem a már meglévők szabályozásának változtatgatásával.) Sőt, ezen nem-kódoló, de konzervált DNS szakaszok fele a gének kb 1%-nak szabályozásáért felelős, pont olyanokért (láss csodát ;-)), amelyeknek az egyedfejlődésben van kulcsszerepük.