tg-cbmass-20121025

Hogy gyors ütemben fussunk át a mindenki által egyébként is ismert alapokon: szimbiózisnak nevezzük az élővilág igazán hosszú távú kapcsolatait. Ezek egyik altípusa, a mindkét fél számára egyértelműen előnyös kapcsolat, az ún. mutualizmus. Ilyesmi figyelhető meg pl. egz korallzátonyon élő bohóchal és az őt körbevevő tengeri rózsák közt: míg utóbbiak csípős természetüknél fogva távol tartják a hal ellenségeit, addig a bohóchal elkergeti a tengeri rózsára kiéhezett halakat.

A mutualizmus lehet fakultatív (vagyis alapvetően mindkét szereplőnek jó, ha együtt vannak, de ha mégsem, az még nem a világ vége), vagy obligát (min. egyik szereplő képtelen a másik nélkül meglenni - lásd zuzmók), a bohóchalashoz hasonló "laza" interakció, vagy egészen belsőséges viszony, amikor az egyik szereplő konkrétan a másikban él. Erre az ún. endoszimbiózisra jó példák a növényi gyökerekben élő nitrogén-kötő baktériumok, vagy a termeszek gyomrában élő cellulóz bontó baktériumok és eukarióta egysejtűek.

Utóbbiak közé tartozik a Mixotrichia paradoxa is, amely valószínűleg az endoszimbiózis címlapfaja kellene legyen, hiszen ő maga is számos baktérium otthonaként szolgál. Például energiaellátását nem mitokondriumok biztosítják, hanem gömbalakú baktériumok. És persze ezzel el is jutottunk az endoszimbiózis két leghíresebb példájához: az eukarióta sejtek mitokondriumához, illetve a növények és fotoszintetizáló algák kloroplasztisaihoz. Ezek (valószínűleg) bíbor nem-kén baktériumokból, ill. cianobaktériumokból eredeztethetőek, amelyek (szinte) tökéletesen "összecsiszolódtak" gazdaszervezetükkel.

Ezekben az esetekben az obligát endoszimbiózis eljutott egy olyan pontra, ahol a két szervezet annyira "egy test, egy lélekké" vált, hogy gyakorlatilag az is mindeggyé vált, hogy hol örökítődik tovább az endoszimbionta organellum DNS-e: saját genomjában, vagy a sejtmagban. Ennek megfelelően, bár pl. egy plasztis apró genomján levő összes génnek megvan a cianobaktérium-specifikus párja, visszafele ez már egyáltalán nem igaz. És nemcsak azért mert a sejt belseje olyan kiszámítható környezet, ahol néhány korábban fontos gén feleslegessé válik (így degradálódhat). Van számos olyan gén, ami nélkül ezek a kis organellumok működésképtelenek lennének: ezeket már a sejtmagban rejlő kromoszómákon találjuk. Az általuk kódolt fehérjék is a sejt citoplazmájában készülnek, és csak egy különleges transzport folyamat révén kerülnek a plasztisba.

A növények evolúciós sikeressége is bizonyítja, hogy ez a cirka egy milliárd éve működő kapcsolat mennyire hasznos. Persze, egy olyan rendszernek, ami nagy hatékonysággal képes pusztán fényből és széndioxidból energiát előállítani, mindenki örülne. Lenyúlni mégsem triviális, hiszen mint említettem, a plasztis önmagában nem életképes. Nem is ismerünk túl sok olyan esetet, hogy egy eukarióta szervezet egy másik faj plasztisát nyúlná le. Amilyen példákat mégis fellelhetünk a nagykönyvekben, azok főleg az ún. másodlagos, vagy "komplex" algák közé tartoznak (pl. Euglenid fajok), ahol az történt, hogy egy már fotoszintetizáló algát "nyelt el" egy másik egysejtű, majd a két sejtmag fuzionált, így maradtak fenn a plasztis számára nélkülözhetetlen gének is a létrejövő új fajban.

Arra azonban eddig csak egyetlen példa akadt, hogy egy többsejtű állat sikeresen tudta volna lenyúlni és saját hasznára fordítani egy alga palsztisait. A szóbanforgó állat egy Elysia chlorotica nevű tengeri csigafaj, amely fiatalkorában egy heterokont algafaj, a Vaucheria litorea telepein táplálkozik, de az elfogyasztott sejtek plasztisait nem emészti meg, hanem a folyamatosan növekvő bélcsatornájának kitüremkedéseit borító sejtekben tárolja. Már az is furcsa (és még nem tisztázott), hogy egyáltalán miként kerüli el, a plasztisok megemésztését, de a legérdekesebb a dologban, hogy a plasztisok a csiga teljes életén keresztül (durván 10 hónap) működőképesek maradnak, és energiát termelnek.

Ez a fent említettek miatt nem triviális, hiszen a műdködésükhöz számos olyan génre van elvileg szükségük, amelyek az alga sejtmagjában vannak kódolva, ez viszont elemésztődik a csiga bélrendszerében. Mint arra a npokban fény derült, a helyzet az, hogy a szóbanforgó gének a csiga sejtmagjában is megtalálhatóak! És nem csak a párhuzamos evolúció furcsa mókájaként, valamilyen hasonló gének, hanem konkrétan a Vaucheria génjei - ez a fajok közötti, ún. horizontális gén-transzfer (HGT) egyik legbizarabb példája.

Hogy ez miként történhetett meg, arról most csak homályos ötletelés folyhat. Semmiképpen nem annyira egyszerű a dolog, hogy a csiga bélsejtjei és az algasejtek, a "komplex" algák mintájára fuzionálnak, így helyben biztosítva marad a plasztis ellátása, hiszen a szóbanforgó algagének a csiga összes sejtjében fellelhetőek. Vagyis valahol valamikor, szvsz. nagy valószínűséggel egy vírus közreműködésével, egy még nem "fotoszintetizáló" Elysia faj beleiből, egy darab emésztetlen alga DNS átkerült a közeli ivarsejtekbe és integrálódott azok kromoszómáiba. Ha majd jobban megismerjük az Elyisa genom rejtelmeit, akkor remélhetőleg erre a "mikéntre" is fény derül.   

Neil Shubin, a Tiktaalik felfedezője beszél a Case Western Reserve University meghívottjaként a négylábú gerincesek végtagjainak kialakulásáról. (Figyelem, több mint 1 óra!)

Amikor 2006 augusztusában a Corcept Therapeutics cég bejelentette, hogy Corlux nevű antidepresszánsának hatásvizsgálata során a vizsgálati személyek 30.5%-ában figyeltek meg pozitív hatást, a cég részvényei zuhanórepülésbe kezdtek. Nem mintha a 30.5% olyan kevésnek számítana, sőt. A zuhanás igazi oka a kísérleti adatsor egy másik oszlopa volt, az amelyikben a placebo-hatást mérték.

A placebo vizsgálatok alatt olyan kísérleteket értünk, amikor pl. a vizsgált személynek adott pirula valójában nem tartalmay hatóanyagot, csak azt mondják a delikvensnek, s ezt követően vizsgálják a hatást. Laikus számára ez fölöslegesnek tűnhet - hiszen "ha nem adtunk gyógyszert, akkor úgysem történik majd semmi" -, de nagyon nem az. Szervezetünk bizonyos esetekben egész fantasztikus mértékben becsapható. A Corlux esetében a placeboval kezelt, ún. "kontroll" vizsgálati alanyok 28.6%-a esetében lehetett gyógyulást észlelni - azaz a hosszú hónapok kutatómunkájával és dollármilliárdok felemésztésével kifejlesztett gyógyszer kvázi hatástalannak bizonyult.

És ezzel nem volt egyedül. Egy áprilisban megjelent felmérés szerint, a legtöbb új-generációs antidepresszáns, köztük a Prozac is, gyakorlatilag csak a legsúlyosabb esetekben képes picit többet nyújtani mint a placebo (és akkor még nem is említettük az esetleges mellékhatásokat).

Mi lehet a biológiai oka a placebo-hatásnak? Teljes válaszunk még nincs, de a rendelkezésünkre álló információk már oszlatják a ködöt. Már pusztán annak a tudata, hogy "kezelést kapunk" - függetlenül attól, hogy közben valójában esetleg csak cukrosvizet ittunk, vagy "gyógypuszit" kaptunk - , agyunk jellegzetes területeinek aktivációját okozza. Az egyik ilyen terület az ún. nucleus accumbens (NAcc), amely idegrendszerünk egyik "élvezeti központja" - számos drog itt fejti ki hatását -, általánosan a jutalomváráshoz köthető aktivitásáról nevezetes. A NAcc aktivitása pedig olyan szisztémás válaszreakciót indít el szervezetünkben, melynek eredményeként általánosan javul a közérzetünk.    

Érdekes módon placebo-hatás és placebo-hatás közt is van különbség, cukrosvíz és mímelt akupunktúra nem azonos mértékben hat. Utóbbi potensebb, mivel - feltehetőleg - látványosabb rituálé szükséges hozzá, ami mind azt érezteti a beteggel, hogy őt és problémáját nagyon komolyan veszik.  

A placebo hatékonyságának ismeretében talán meglepőnek tűnhet, hogy orvosi berkekben komoly vita tárgya, hogy etikus-e az alkalmazása. Az Amerikai Orvosi Kamara (AMA) szerint nem, helyette bíztatás és nyugtatás a megfelelő eljárás - gyakorlatban azonban az orvosok többsége továbbra is alkalmazza.

Van persze a világnak egy olyan szegmense, ahol a placeboval kapcsolatos etikai és praktikus megfontolások nem okoznak koránt sem ekkora gondot. Mára, az ún. "alternatív gyógyászat" keretén belül, sok millió dolláros iparág jött létre a placebo hatás üzleti kiaknázására. Nem azt állítom persze, hogy a jóga, vagy akupunktúra, vagy herbalizmus minden formája sarlatánság. Számos esetben valóban létező, tanulmányozható ezeknek a kúráknak a hatásmechanizmusa (nem mindig eredménnyel). Ezzel teljesen szemben áll a homeopátia hihetetlen népszerűségnek örvendő biznisze, ahol színtisztán az ezoterikus mesével nyakonöntött placebo hatást kapjuk kézhez.

S hogy a homeopaták nagy része nem teljesen cinikus pénzlenyúló, hanem maga is szentül hisz az általa hirdetettekben? Nos, a placebo természeténél fogva, ez csak erősíti a hatást.  

A Szkeptikus blogban hosszan is tárgyalják, de ez annyira hajmeresztő, hogy néhány sort azért mi is szánunk rá.

A Pécsi Tudományegyetem az orvosi kar képzésébe beépíti az ún. "alternatív gyógymódokat". S ha még csak esetleg akupunktúráról lenne szó, akkor talán nem is nagyon fognánk a fejünket, de:

"a tantervben helyet kapnak majd a homeopátia, az Ájurvéda, a tibeti orvoslás, a biofizikai orvoslás és böjtkúra alapjait bemutató foglalkozások is."

Igazából talán az lenne a jó kérdés, hogy ugyan a fényevést miért hagyják ki... Mindenesetre, ha ez valóban megtörténik, az alapjaiban ássa alá az összes Pécsett képzett orvos szakmai tekintélyét, arról nem is szólva, hogy milyen tudományegyetem az, ami ilyesmit enged a falai között...? 

Tragikus, hogy miközben a világ homeopata barát sarkaiban is épp ellenkező irányba mozdulnak a dolgok (pl. a brit NHS is végre kezdi belátni, hogy a homeopátia támogatása nem épp a legcélravezetőbb elköltése az egészségügyi járulékoknak), addig Magyarországon ilyen színvonalú "szakmai" érvek szerint döntenek arról, hogy mi fér bele az orvosképzésbe:

"- Mivel a betegek bíznak a természetgyógyászatban, és társadalmi elfogadottsága is egyértelmű, azt gondolom, ma már egy európai orvostól is elvárható, hogy tisztában legyen az alternatív gyógymódokkal - kommentálja a lehetőséget Németh Lívia harmadéves medikus."

Hiszen teljesen mindegy hányan hisznek benne, az még nem változat a tényen, hogy a homeopátia nem működik. Jobb esetben a placebo hatást tisztelhetjük benne, rosszabban pedig a hatékony és szükséges kezelést odázzuk el, némi szemfényvesztés kedvéért.  

Pontosabban még nem vizsgát okok miatt (ötletelni persze lehet), a paradigmaváltások szele általában nehezen éri el a tudományos ismeretterjesztést. Mással ugyanis nehezen magyarázható, hogy egy olyan korban, amikor szakmai berkekben a "szemét DNS" ("junk DNA") fogalma, max. tudománytörténeti kuriózumként kerül elő, számos cikk, előadás, stb. még mindig olyan drámaian zengi bele a világba, hogy "a tudósok megfejtették a dzsunkdéjenes titkát", mintha azon komolyan meg kellene lepődjön a publikum.

Pedig a valóság az, hogy minimum 30 éve tudjuk, hogy a genom nem fehérje kódoló részei is fontosak az élőlények fejlődése szempontjából. 1975-ben Marie-Claire King és Allan Wilson vette észre először, hogy az emberi és csimpánz genom 98%-ban azonos (persze nem voltak akkor még teljes genomok, de a rendelkezésükre álló szekvenciák alapján extrapoláltak - mint később kiderült, igencsak pontosan) és ez a kevéske különbség sem elsősorban a gének fehérje kódoló részében rejlik. Ebből született az a felismerés, ami az origóját jelentette a későbbi szemléletváltásnak: "[a két faj] makromolekulái annyira hasonlítanak, hogy szabályozó mutációk lehetnek felelősek biológiai különbségeikért."

Azóta arra is fény derült, hogy "több biológiai folyamat, mint jelátviteli útvonal", azaz egyes gének termékei a fejlődés és élet során újból és újból felhasználódnak, a legkülönbözőbb szervekben, ami szintén csak a szabályozásuk komplexitásával magyarázható. Így aztán nem csoda, hogy az elmúlt tíz évben rengetgen kezdték az említett szabályozó régiókat vizsgálni, néha egész aprólékosan, hogy megleljék az egyes gének különböző szabályozó elemeit.

Ez a kutakodás aztán magasabb sebességi folyamatba kapcsolt, ahogy egyre több faj genomját megszekvenálták: a teljes genom összehasonlítások ugyanis a napnál is világosabban mutatták, hogy léteznek olyan nemkódoló DNS részek, amelyek alig-alig változtak az év százmilliók során, és szinte bázispárra pontosan úgy néznek ki egy halban, mint bennünk, emberekben. Ezeket a mai, letisztultabb szakirodalom CNE-ként aposztrofálja ("conserved non-coding elements"), bár konvenció kialakulása előtt, kacifántosabb rövidítéseket is lehetett találni, mint pl. MFCS ("mammals-fishes-conserved-sequence").

Hogy miként is működnek ezek a CNE-k, arra talán a legjobb példa az egyik, fejlődésbiológiai igen fontos gén, a sonic hedgehog (shh) szabályozórégiója. 

A shh központi szerepet játszik egyebek mellett a végtag- és szemfejlődésben, a fogak kialakulásában, hogy csak a blog által korábban lefedett területeket említsem. A különböző folyamatokat eltérő szabályozó elemek irányítják, amelyek a géntől több száz kilobázis távolságra helyezkednek el, két CNE (MFCS1 és -2) esetében egy szomszédos gén, az lmbr1 nem fehérjekódoló részeiben, intronjaiban. (Ez nem különlegesség, hanem igen gyakori, jól példázva hogy a.) miért is nem triviális a gén fizikai definíciója, ill. b.) miért fontosak a funkcionális vizsgálatok, hiszen pusztán szekvenciaösszehasonlítás alapján hihetnénk azt is, hogy az említett régiók az lmbr1 szabályozórégiói.)

A shh teljes hiánya/működésképtelensége, pont a gén sokoldalúsága miatt, súlyosan halálos. A fejlődő embrió számos szerve rosszul, vagy sehogy sem alakul ki, esély sincs az életbenmaradásra. Azonban, ha csak az MFCS1 szekvenciáját "lopjuk ki" egy egérből, akkor egy életképes egérhez jutunk, ám ennek a végtagjai súlyosan deformáltak lesznek.

Ha a végtagok fejlődését nézzük meg tüzetesen (és itt most újfent őszintén ajánlanám a korábbi végtagfejlődésről szóló posztot tanulmányozásra), azt láthatjuk, hogy egy MFCS1 mutánsban ("-/-") a végtagbimbó kezdeti fejlődését biztosító fgf gének kifejeződése teljesen normális, azonban sem a mellső, sem a hátsó végtagokban ("fore-" és "hindlimb") nem jelenik meg a végtagfejlődés későbbi fázisait irányító shh.

Ennek a következménye aztán az elsatnyult végtag, ami már az embrionális fejlődés közepén is evidens, és mire az egerek világra jönnek teljesen egyértelművé válik.

Vagyis szabályozószekvenciák kaialkulása vagy megszűnése révén, folyamatspecifikusan ki ill. be kapcsolhatunk géneket, anélkül, hogy más funkcióiknak keresztbetennénk. Ez egy borzasztóan fontos jellegzetesség, ami aztán hatalmas "játszóteret" biztosít az evolúció számára is.

Például, bár a shh MFCS1-e gyakorlatilag minden gerinces fajban fellelhető (egy japán gömbhalban épp úgy, mint egy emberben), pont a végtag nélküli gilisztagőtében ill. számos kígyófajban nincs jelen. Hogy ez a hiány a lábatlanság oka vagy egyszerűen csak okozata, az hosszan vitatható lenne, bár a kígyók esetében minden valószínűség szerint az utóbbi. Az ősi, már csak csökevényes lábakat hordó kígyókban, nem "őrködött" tovább a szelekció a MFCS1 szekvenciája felett és végül az is "elcsökevényesedett", a felismerhetetlenségig mutálódott.