tg-cbmass-20121025

A BBC új sorozata (az öreg Attenborough tálalásában) nem mutat igazából semmi újat, hiszen a pisztrángok és szardíniák vándorlása, vagy az Okavanago "delta" évente megismétlődő története már ismert más filmekből. Ugyanakkor, ha jól tévedek, ilyen minőségben és részletességgel még sosem láthattuk, mi is történik. A teljes filmeket csak a BBC iPlayer rendszerén keresztül lehet megnézni, ami elvileg nem működik Nagy Britannián kívül, de a YouTube-on levő hivatalos oldal filmecskéi is magukért beszélnek. (Akinek van lehetősége, mindenképpen HD minőségben nézze.)

Jerry Coyne új könyvében leltem egy igen érdekes történetre, amely hevenyészett gyorsfordításban valahogy így hangzik:

"Más módjai is vannak, hogy a radiometrikus időmeghatározás pontosságát leellenőrizzük. Ezek közül az egyik, a Cornell University-n dolgozó John Wells fosszilis korallokról szóló szellemes tanulmánya, biológiai vonatkozású.

A radióizotópos meghatározás szerint ezek korallok a Devon során, 380 millió évvel ezelőtt éltek. De Wells egyszerű ránézésre is meg tudta mondani, hogy mikorról származnak. Azt a tényt használta fel, hogy az árapály okozta súrlódás fokozatosan lelassítja a Föld forgását. Minden nap - a Föld egy teljes fordulata - egy kicsit hosszabb, mint az előző nap. Nem mintha észrevehetnénk: hogy egész pontosak legyünk 100.000 évente a nap hossza kb. 2 másodperccel nő. Mivel az évek hossza - az az idő, ami során a Föld megkerüli a Napot - nem változik, az évet alkotó napok száma fokozatosan csökken az idő során.

A lassulás ismert üteméből Wells kiszámolta, hogy amikor a koralljai éltek - 380 millió évvel ezelőtt, ha a radiometrikus meghatározás nem téved -, az év 396 darab, 22 órás napból állt. Ha a fosszíliák valami módon el tudnák árulni, hogy hogy milyen hosszú volt egy nap, le tudnánk ellenőrizni ennek a predikciónak a helyességét.

Történetesen a korallok képesek erre, mivel növekedésük nyomot hagy arról, hogy hány nap van egy évben. Az élő korallok napi- és évi növekedési gyűrűket is létrehoznak. Így a fosszilis egyedekben is meg lehet nézni, hogy hány "napi" növekedési gyűrű választja el az "évi" gyűrűket: vagyis amikor a korall élt, hány napból állt az év. Az árapály lassulást ismerve leellenőrizhetjük a radiometrikus módszert.

A devonbeli koralljainak gyűrűit megszámolva Wells azt találta, hogy kb. 400 nap volt egy évben, vagyis egy nap kb. 21.9 órából állt. Ez épp hogy csak eltér a megjósolt 22 órától. Ennek a ravasz biológiai kalibrációnak köszönhetően méginkább megbízhatunk a radiometrikus időmeghatározásban."

(A képek a Ward's Natural Science Teacher Resources honlapról származnak.)

Mármint az evolúció mellett és a tervezettség ellen. Ugyanis a lágyéksérv egy tipikusan olyan betegségünk, ami egy "értelmesen tervezett" rendszerben elkerülhető lett volna, azonban az evolúció hozott anyagból való bütykölése magyarázatot ad arra, hogy miért kell mégis tartanunk tőle.

De mi is a lágyéksérv? Szakértői megfogalmazásban: "Sérvnek (hernia) általában a hasfal rétegei között előtüremkedő hasi szerveket, elsősorban a beleket tartalmazó hashártyatasakot nevezik. A sérvek rendszerint a hasfal leggyengébb, a hasüregi nyomásnak legkevésbé ellenálló pontjain alakulnak ki. Férfiaknál ilyen helyek a lágyékcsatorna nyílásai, melyeken keresztül a herékhez futó erek, idegek és egyéb képletek lépnek ki a hasüregből."

A kérdés tehát adott, miért van a férfiak lágyékcsatornája ott ahol, és gyengíti a hasfalat úgy ahogy? Hogy erre választ kaphassunk, egy kicsit fel kell idéznünk a férfi ivarszervek fejlődését.

A végeredménnyel mindannyian tisztában vagyunk: a herék, amelyek a normál testhőmérsékletnél hidegebb körülmények között működnek optimálisan, a testfalunkon kívül, a herezacskóban helyezkednek el. Azonban koránt sem itt keletkeznek. Az ivarszervek kalandos kialakulása (mindkét nemben) bőven a testfalon belül kezdődik. A petefészkektől eltérően a herék azonban egy hosszú útra indulnak ezt követően: hosszában végigszelve a test jelentős részét, végül a szeméremcsontnál "kilépve" állapodnak meg.

Ez a kis fejlődési intermezzo egyébként a emlősök sajátos vonása, hiszen más gerinces fajoknál (pl. a fenti ábrán egy cápa esetén) ilyesmiről nincs szó, és a herék vígan végzik a dolgukat, ott ahol kialakultak. Az emlős-herék "vándorútja" viszont két jellegzetes anatómiai jegyet hoz létre: egyrészt a heréket a pénisszel összekötő ondóvezeték (plusz kapcsolódó erek és idegek) egy furcsa (és a végső állapotot nézve értelmetlen) kört ír le, hiszen eredetileg máshol lép ki a medencéből, mint ahol a herék (így a herékből vissza kell menjen a tesfalba, majd ismét kilépnie). Másrészt, a herék leszállásuk során nem törik át, hanem magukkal viszik a hasfal egy apró részét is: ez hozza létre azt az érzékeny részt, ahol a sérv bekövetkeztekor a hasi szervek kitüremkedhetnek. 

Evolúciós múltunkat nem tudjuk megtagadni: a heréink ugyanúgy kezdenek kialakulni, mint minden más gerincesnek. Ahhoz azonban, hogy a lehető legjobban működhessenek, a fejlődésnek később "meg kell hekkelni" a már kialakult rendszert, s így végül egy szuboptimális felépítéssel maradunk.   

(Az illusztráció Neil Shubin januári Scientific American cikkének nyomtatott verziójából származik.)

Vannak olyan pillanatok, amikor egy addig számára ismeretlen fajt látva egy biológus szeme is nagyra tágul, és a hoaxra meg photoshopra gyanakodva kezd keresgélni az eredeti cikk után. Kb. ez volt esetemben is, amikor először megláttam a Macropinna microstoma fényképét.

Nem is annyira a felfele meredő szemek miatt (amelyekről bővebben lásd mindjárt), hanem az átlátszó fejtető miatt.

Ezt lényegében egy rugalmas, pikkely mentes (és, értelemszerűen, átlátszó) kötőszöveti réteg, valamint az alatta levő, folyadékkal kitöltött üreg alkotja. Ennek az üregnek az aljából merednek felfele a szemek - ami egyen azt is jelenti, hogy a koponya nagymértékben átalakult, hogy ezt a pozíciót lehetővé tegye. (Megj: a hal elején, a száj felett levő "szemszerű" bemélyedések a szaglóüregek.) 

Miért is volt erre szükség? Mert a tenger mélyére, legyen az a Monterey -öbölben is, 1000 m mélységben nagyon-nagyon kevés fény jut el, és ami mégis, az természetesen felülről érkezik. Így, ha egy hal látni szeretné táplálékát (pontosabban annak felette tekergőző körvonalait), ahhoz a retina fényérzékenyéséből (ami nem rossz egyébként) ki kell hoznia a maximumot. Ez részben azt jelenti, hogy a lencse színes - ebben a fajban zöld, más hasonló mélységben élő fajoknál gyakran sárga -, mert így optimalizálható, hogy az általában biolumineszcens táplálékot könnyebben ki lehessen szúrni. A retina szinte kizárólag csak pálcika sejtekből áll, amelyek nagyon érzékenyek, ugyanakkor szín látást nem tesznek lehetővé, na nem mintha ott pont az lenne az elsődleges szempont. Ezek mellett, a szem alakja is alapvetően módosul: míg legtöbb gerincesben gömb-szerű alakot figyelhetünk meg, itt leginkább egy hordóhoz hasonlítható az érzékszerv, amelynek a tetején található a lencse (L), az alján pedig a fényérzékeny retina nagy része (MR).

Persze, a szemnek ez az elhelyezkedése, egy elég evidens kérdést vet fel: az addig talán érthető is, hogy hogy pillantja meg a hal a leendő táplálékát, de lenyeléséhez mégis "irányba" kell fordulnia, s feltételezhető-e, hogy ekkor kizárólag a szaglására támaszkodva képes meglelni a betevőt?

Más, hasonlóan csöves szemszerkezetű mélytengeri halaknál vagy az a megoldás, hogy nagy, felfele irányuló szájukkal képesek a táplálékot beszippantani, vagy az, hogy a szem nem is felfele, hanem előre mered és a hal függőlegesen lebeg a vízben a prédára lesve.

A Macropinna esetében ezek egyike sem áll: a szem az ég fele mered, szájuk pedig viszonylag kicsi és előre néz. A halak egy zseniális húzással mégis képesek ezen túltenni magukat: különleges szemforgató izmaik segítségével kb 75 fokban előre tudják mozdítani szemüket. Ezt eddig nem lehetett tudni, mert a kisszámú, felszínre kerülő hal-tetem enyhén meggyötört volt rendszerint, és az egyes izmok funkciójáról max. találgatni lehet. Most azonban a Monterey Bay Aquarium kutatói mélytengeri kameráik segítségével valódi élőhelyükön is meg tudták figyelni néhány példány viselkedését, és a felszínre is képesek voltak élő halakat felhozni, amelyeket aztán különleges akváriumokban tanulmányoztak (még több kép található errefele). 

Bár a Macropinna szeme sem nevezhető hétköznapinak, a "legkülönlegesebb gerinces szemszerkezet" címet jelenleg egy másik mélytengeri hal, a Dolichopteryx longipes viselheti. És a verseny mégcsak nem is szoros.

Noha ez a faj külsőre koránt sem annyira egzotikus (A), mint fent rézsletezett "kollegája", ha közelebbről megvizsgáljuk a szemét egészen egyedi dolgokra bukkanhatunk.

Fentről nézve jól látható a "standardizált" hordó-szemhez járó két sárga lencse, de mellettük két kis fekete folt is megfigyelhető. Ha a hal fejét alulról (ventrálisan) nézzük, akkor láthatjuk, hogy utóbbiak valójában két kis üreg tetejét képezik, és ezekben az üregekben egy különleges, fényvisszaverő szövet lelhető fel (ez látszik pirosnak).

Utóbbi funkciójára azonban csak a szemek keresztmetszeti képe ad felvilágosítást: ezek egy különleges helyen elhelyezkedő retinadarabra képesek tükrözni a hal hasa felől (esetleg) érkező fényt.

Vagyis, a halnak a két nagy, lencsével ellátott szeme mellett két kisebb, "szemgödör" szerű képződménye is van - ami már csak azért is megemlítendő, mert nem ismerünk más gerincest, amiben ilyen szerkezetű látószerv létezne (gerinctelen van, de az más lapra tartozik).

A két kis szem érdekessége, hogy a nagyból jöttek létre: bár egy keresztmetszeti képen evidensnek tűnne, hogy a nagy szem retinája (mr) és a "mellékszem" (diverticulum) fényérzékelő rétege (dr) nem folytonos, diverticuláris szaruhártya (dc) miatt, a látszat csalóka. Ugyanis a retina itt egy különleges "dupla-S" alakot ír le.

A dr, a diverticulum teteje, a fénvisszaverő oldala (m) és a mr egy folytonos szövetet képez. Az mr, mint minden normális retina, a fényérzékelő rétegből és az alatta levő vékony pigmentált epitéliumból (RPE) áll; utóbbi a fejlődés során a szemserleg külső rétegéből alakul ki. A két üreg határán a fényérzékelő réteg elvékonyodik, és a kettős réteg felfele kanyarodva alakítja ki a választófalat, a septumot (s). Ebben, az RPE sejtjei különleges fényvisszaverő anyagot kristályosítanak ki, kialakítva a diverticulum oldalán a tükröző felületet (m). (A retina idegi része, itt továbbra is nagyon vékony marad, szintén epiteliális sejtekből áll.) A diverticulum tetején az emlegetett két réteg átfut, majd végigfut a dr felszínén, és végül egy hajtűkanyarral visszakanyarodva létrehozza magát a dr-t - ez ismét a retina idegi komponenséből alakul ki és szerkezetében átlagos retinára emlékeztet.

Ha bonyolultul hangzik, az azért, van mert bonyolult is. Ugyanakkor működik. És a halak "négyszemes látásának" a korábbiaknál is jobb példáját tisztelhetjük benne.                

Ahogy a jó angolok mondják, "it came to my attention"... Mármint az, hogy a blogunk egyik posztját egy olyan elméleti konstrukció alátámasztására citálják, ami max. szigorúan gravitációmentes térben nem omlik instant össze. Az említett poszt lényegi mondanivalója, bár erősen megkérdőjelezhető, itt nem is érdekes, inkább egyik felhozott "tudományos" érvet vesszük egy kicsit szemügyre (és akkor ez egyúttal az előzetes figyelmeztetés mindazoknak, akik először keverednek ide: a moderálás is szigorúan ennek a jegyében zajlik).

Nem az eszméletlenül magasra feldobott labdákról lesz szó, mert azok annyira evidensek, hogy nem elegáns túl sokat rugózni rajtuk. Így nem szaporítom túl sokáig a szót azzal, hogy mi is a gond, amikor valaki szerint: "[a] zsiráf nyaka bizony hogy azért hosszú, mert a korábbiak sokat nyújtogatták, és úgy maradt. Ezt nevezik evolúciónak...". (Természetesen Lamarck is az evolúciót igyekezett megymagyarázni, ahogy Darwin is, csak épp a később felismert biológiai sajátosságok utóbbit támaztották alá. Pl. az ivarsejtek jóval azelőtt elkülönülnek, hogy a zsiráf érdemben nyújthatná a nyakát, így aztán persze nem nagyon adódhat át egy efajta szerzett tulajdonság.) Azzal sem töltenék túl sok időt, hogy mennyire értelmetlen az a fejtegetés, hogy "számos kísérlet történt például az evolúció modellálására: muslicák millióit tették ki mindenféle mutagén hatásnak azzal, hogy a véletlenszerű mutációk között ott kell lennie egy-két előnyösnek is. Nos: ilyet sosem sikerült kimutatni, ártalmast viszont annál többet."; majd esetleg SexComb, ha lesz nagyon ingerenciája rá ;-). A különböző emberi populációk közti, vélt IQ különbségek nem létező genetikai alapjait meg már korábban kiveséztük.

Van azonban egy eredeti(bb) felvetés is a posztban, amivel érdemes egy kicsit foglalkozni: "A tanult magatartásformák bizony öröklődővé válnak - hogy pontosan hogyan, azt még nem tudjuk, de az már nem kérdés, hogy van mód erre. Ha nem így lenne, a pikók rég kihaltak volna, hiszen nem tudnának fészket építeni... "

Bő száz évvel ezelőtt James Baldwin, amerikai pszichológus és néhány társa vetették fel a problémát, persze egy kicsit szofisztikáltabb megközellítésben. Az azóta Baldwin-effektus néven ismertté vált jelenség lényege - már ha valóban van ilyen, mert eddig közvetlen bizonyíték nincs rá -, hogy egy korábban tanult biológiai jelleg, megfelelő körülmények között veleszületetté válik. Tehát, a példánál maradva, a pikók fészeképítő tulajdonsága először semmilyen formában nem létezett. Később néhány hal mégis elkezdett ilyesmivel fáradni, és mivel előnyös volt a szaporodásuk során, egyre többen próbálták ellesni tőlük. Fokozatosan azok a halak lettek evolúciós előnyben, akiknek a viselkedés egyes elemeit nem kellett már megtanulniuk, hanem már tudták maguktól is - mígnem végül a teljes magatartásforma öröklötté nem vált.

Esetleges bizonyítása esetén, lehetne-e vajon univerzális törvényként gondolni a Baldwin-effektusra? Jó okunk van azt gondolni, hogy nem, és pl. a főemlősökre szinte biztos, hogy nem alkalmazható. 

A Baldwin-effektusnak ugyanis akkor van csak értelme, ha egy olyan élőlényről van szó, aki (volt kémia tanárom kedvenc kifejezését kölcsönözve) nehezen tanul, de könnyen felejt. Ha egy könnyen memorizáló fajról beszélünk, akkor a Baldwin effektus nem biztosít előnyöket: míg egy könnyen megtanulható magatartásformát gyorsan lehet, akár gyorsan változó körülményekhez is adaptálni, egy genetikailag meghatározottat nem feltétlenül. Sőt, ez olyannyira igaz, hogy igazán jó tanulási képességekkel megáldott fajban egyfajta anti-Baldwin jelenség lesz megfigyelhető: mivel az egyedei amúgy is könnyedén megtanulnak bármit, már korábban esetleg kódolt magatartásminták genetikai komponensei is mutálódhatnak, hiszen megtartásukhoz nem lesz elég szelekciós nyomás. Ilyesmivel lehet az is magyarázható, hogy míg kutyák vagy egerek esetében, akár izoláltan felnőtt nőstények is automatikusan tudják, miként kell szoptatni és vigyázni a kicsinyeikre, addig csimpánzoknál ez már nincs így: az anyjuk nélkül felnövő csimpánz lányok szülés után elhanyagolják kicsinyeiket, nem szoptatják, vagy akár vadul dobigálni kezdik őket. 

Ha mindehez hozzávesszük, hogy a jól utánozó főemlősök között, az ember különösen kiemelkedik ilyenirányú képességeivel, akkor talán már érthető, hogy miért tűnik fölöslegesnek emberi kontextusban ilyesmit emlegetni. (Arról már nem is szólva, hogy amikor utoljára komolyabban hittek komplex tulajdonságok ilyen szintű örökölhetőségében, annak finoman szólva is csúnya vége lett...) Ez persze nem jelenti azt, hogy az ún "nature vs. nurture" vita ember esetében eldőlt volna az utóbbi javára; vannak esetek amikor genetikai okok növelhetik bizonyos magatartásformák megjelenésének a valószínűségét. De ez nagyon messze nem az a determinizmus, amit egy kizárólag genetikailag kódolt viselkedés implikálna.