tg-cbmass-20121025

Ha tollas őshüllőkről olvasunk a populáris irodalomban, akkor két dologban lehetünk szinte biztosak: egyrészt, hogy valahol előkerül a kérdéses pontosságú "tollas dínó" kifejezés (hogy mi is a baj ezzel, lásd primavis korábbi posztjában), másrészt, hogy a cikk alfája vagy omegája a repülés kialakulása lesz. Természetesen ez valamennyire indokolt, hiszen a levegő meghódítása egyáltalán nem triviális képesség, ugyanakkor ez a csapásirány egy kicsit túlzottan eltereli a figyelmet egy másik, nem kevésbé érdekes kérdésről: maguknak a tollaknak a kialakulásáról.

Az aktuális Nature cikke ebből a szempontból minden bizonnyal hiánypótló, hiszen egy Jura beli aprótermetű madár-ős bemutatásával, épp ezt a kérdést kezdi el boncolgatni. A 152-168 millió éves, galambtermetű élőlény, amelyről szó van, az Epidexipteryx hui, ami immár szinte menetrendszerűen egy kínai lelőhelyről került elő. Az Epidexipteryx a Theropoda csoportba tartozik, és bár a morfometriai vizsgálatok számos olyan vonására derítettek tulajdonságot, amely hasonlóvá teszi a madarakhoz, egyértelmű, hogy ő maga még nem volt madár. 

Inkább az Archeopteryx-ek "dédnagybácsijáról" van szó, ami valószínűleg maga is húsevő volt (erre utal jól fejlett fogazata), s életét a földön töltötte. Testét tollszerű képződmények borították (bár ezek még nem azonosak a mai madarak tollaival, azoknál primitívebbek voltak), mellső és hátsó végtagjain egyaránt jól fejlett karmok voltak jelen. Ami azonban igazán különlegessé teszi, az a farka: ezen négy darab, hosszú, lemezes szerkezetű valami található. Szerepükről csak találgatni tudunk, de ha ma körbe nézünk az állatvilágban, akkor számos madárfajon akadhat meg a tekintetünk, amelyeknek a hímei hosszú faroktollaikkal igyekszenek a nőstények figyelmét elnyerni (lásd pl. pávakakas), így talán nem túlzás némi analógiát feltételezni.

Ha ezek a valamik, mint a szerzők sugallják, s mint az egyébként tényleg valószínű, valódi tollak, akkor az egy érdekes csavart adhat a toll kialakulás történetének: az utolsó lépéshez, a proto-toll és a valódi toll közti átmenethez a lökést a szexuális szelekció adta meg. A nőstények valamiért előnyben részesítették a díszes farokzatot, és ez a nyomás hosszá távon lemezes szerkezetű faroktollak kialakulását eredményezte. Ami persze hosszabb távon lehetővé téve a modern, repülő madarak létrejöttét.

A szexuális szelekción alapuló okoskodással, a pávákkal húzott analógiákkal, csak egy apróbb gond van: nem tudjuk az Epidexipteryx fosszília nemét, azaz koránt sem biztos, hogy egy büszke hímre vetjük kíváncsi szemeinket. Igaz ugyan, hogy ha nőstény lenne, az még nem ok arra, hogy elvessük a fenti okoskodást, de azért tény, a kortárs példák esetében, a farokdísz leggyakrabban csak a hímek kiváltsága.

(Bővebben TetarpodZoology-n, ill. Dave Hone ArchosaurMusings blogjában lehet a leletről olvasni - utóbbiban egy vendégposzt erejéig a cikk egyik szerzője osztja meg gondolatait. Na meg persze, remélhetőleg, a kommentek közt primavis kartács is kiegészíti szűkös mondanivalómat. )

Amikor Stanley Miller tavaly eltávozott az élők sorából, minden nekrológ, így a mi nyúlfarknyink is, kötelességtudóan megemlékezett legendás 1953-as kísérletéről, amikor a Föld primitív légkörét imitálva egy lombikban, aminosavakat egész sorát állította elő néhány gázból.

Kevésbé ismert tény, hogy Miller két másik kísérletet is folyatott ugyanazidőtájt, az egyikben ősi, gőzgazdag vulkáni környezetet imitálva. A kísérletről szóló eredeti cikkben Miller öt aminosav keletkezését dokumentálta ebben a közegben, majd szépen elsülyesztette a kísérlete eredményét tartalmazó flaskákat a hűtője mélyére. S azok ott is ültek egészen addig, míg halála után a labort tisztító kollegák rá nem találtak.

Ők aztán a mai érzékenyebb műszerek segítségével újraanalizálták a fiolák tartalmát és arra döbbentek rá, hogy Miller alaposan alulbecsülte magát: nem kevesebb mint 22 aminosavat és 5 amint leltek. (Itt egy lista róluk.)  

Bár a mai közmegegyezés szerint az ősi légkör aligha volt annyira redukáló jellegű, mint azt Miller feltételezte '53-as munkájában, a vulkanikus kísérlet alapfeltételei minden valószínűség szerint adottak voltak a vulkanikus aktivitásban akkor még igencsak gazdag bolygón.      

Ma gyakran már ott tartunk, hogy annak is örülünk, ha egy egyetem az alapfeladatát (t.i. a diákok megfelelő színvonalon való oktatása) képes ellátni, pedig ez nem feltétlenül természetes így. A világ nagyobb egyetemi közül sok előszeretettel javítgattja saját imidzsét azzal, hogy saját szűkebb környezetében pozitív változásokat eszközöl, vagy könnyen elérhetővé teszi a nagyközönség számára a falai közt felhalmozott ismeretanyagot.

Előbbire lehet példa az egyetem környékén zajló általános alapoktatás megszervezése (ami középtávon fontos és pozitív változásokat okoz a hely demográfiájában), míg utóbbi esetében olyasmire gondolok, mint a University College London (UCL) nyílt előadássorozata, melyet az intézmény világszintű professzori kara tart hetente kétszer, és amire gyakorlatilag bárki beeshet az utcáról. Amolyan "Mindentudás Egyeteme", kevesebb médiafelhajtással, de ettől még folyamatosan értékelhető színvonalon (leszámítva a botrányosan ocsmány színválasztást...). 

A UCL Lunch Hour Lecture Series kisebb-nagyobb rendszerességgel érint biológiai témákat, néha olyanokat is amelyek hatalmas érdeklődésre tartanak számot. Például, amikor két éve Steve Jones, az egytem egyik legismertebb biológusa, számos sikeres könyv szerzője, az Értelmes Tervezést vette tűz alá, az előadását meg kellett ismételni, mert kb. tízszer annyi ember jelent meg, mint az előadássorozatnak otthont adó terem befogadóképessége.

Múlt héten Jones újra egy vitatott témát vett elő: mi is van a humán evolúcióval napjainkban? (Az előadás itt megtekinthető.) Tézise, mely minimum vitatható, de néhány mondatban összefoglalva a következőket állította: a múlt századi eugénikusok félelmei megalapozatlanok voltak, az emberi faj semmilyen jel szerint nem satnyul, devolválódik. Ugyanis az emberi evolúció - Jones szerint - momentán stagnál. Stagnál, mert a három legfontosabb tényező, ami lehetővé teszi az evolúciót, alapvetően megváltozott az elmúlt pár száz évben. Egyrészt kevesebb mutáció jelenik meg, hiszen korábbi korokkal ellentétben egyre kevesebb azoknak a férfiaknak az aránya, akik 40 év felett nemzenek gyerekeket (a spermiumokban a mutációk száma ebben a korban felpörög, így idősebb férfiak magjában több mutáció lelhető fel, mint a fiatalokéban). Másrészt a szelekciós nyomás mára szinte megszűnt: míg Shakespeare idejében a gyerekek kétharmada nem élte meg a huszonegyedik szülinapját, ma a fiatalok 99%-a eljut eddig a korig. Harmadrészt, napjainkra szinte teljesen megszűnt az emberi populációk izolációja, így nehezen képzelhető el, hogy egy-egy mutáció néhány generáció alatt elterjedjen egy közösségben.

Az előadás, és a róla szóló beszámolók, nem arattak osztatlan sikert, látható ez pl. PZ Myers és Larry Moran zsörtölődéséből is, s fenntartásaikat részben magam is osztom. Míg az izoláció megszűnése szerintem is fontos faktor abban, hogy fajunk evolúciója mára lelassult, az első két érv nem erősíti meg Jones elméletét, már csak azért sem, mert pont, hogy ütik egymást. Ugyanis lehet, hogy kevesebb mutáció keletkezik, az apák koraibb szexuális aktivitása révén, de ha a korai szelekció nem működik ugyanúgy, mint korábban, akkor a felnőtt populációban fellelhető sokszínűség, variáció nem feltétlenül fog csökkenni, sőt. Ráadásul, mint arra PZ is rámutat: ma már egyszerűen másfajta szelekciós lehetőségek nyíltak meg előttünk: pl. a császármetszés elterjedésével lehetőség lesz a szülőcsatorna diktálta fejkörméret határokból kitörni, és egyre nagyobb fejű gyerekek születhetnek. Hogy ezzekkel az új lehetőségekkel élünk-e (majd) vagy sem, az egy másik kérdés, de elméletileg, per pillanat, semmiképpen sem zárhatók ki...      

A természetes szelekció logikája rettenetesen egyszerűnek tűnik: az olyan mutációk, amelyek növelik a hordozóik fitneszét, jó eséllyel megmaradnak és rögzülnek, míg azok, amelyek csökkentik hordozóik rátermettségét, pl. növelik egy-egy betegség kockázatát, rövid időn belül kiszóródnak.

A valóság némileg árnyaltabb, s mi sem bizonyítja ezt jobban, mint a kardfarkú halak (Xiphophorus-fajok) genomjában gyakorta jelen levő Xmrk gén, melynek egyetlen ismert funkciója, hogy igen potens onkogén, azaz jelentősen megnöveli a daganatos megbetegedések kialakulásának esélyét.

Az Xmrk eredete viszonylag jól rekonstruált és egy génduplikációra vezethető vissza: egy növekedési faktor receptorát kódoló gén, az egfr-b (epidermal growth factor receptor) lokális duplikáción ment keresztül, és az így létrejövő másolat, az Xmrk, két fontos változást szenvedett el az idők során: egyrészt a receptor fehérjeszekvenciája úgy alakult át, hogy növekedési faktorok nélkül is aktív a receptor, másrészt valamilyen szabályozórégióban bekövetkezett mutáció miatt a gén előszeretettel fejeződik ki pigmentsejtekben, azaz melanocitákban (hogy ez miért is fontos, lásd később). Lényeges még azt is megjegyezni, hogy az Xmrk negatív hatása sokban függ számos más (még nem azonosított) genetikai faktortól, és csak bizonyos esetekben okoz rosszindulatú daganatot.  

Hogy miért rögzült egy olyan mutáció, amely csak egy agresszív és letális megbetegedés esélyeit növeli, hosszú idő óta foglalkoztatta a kutatókat. A válasz, hogy elég sablonosan és bulvárosan fogalmazzak, a szexben keresendő. Mire is gondolok: a X. cortezi hímjei egy jellegzetes sötét pigmentfolttal büszkélkedhetnek a farki régiójukban (lásd A). Pontos szerepe ennek nem tisztázott, mindenesetre a faj számos populációjában ("Tanute" és "Cebolla" a mellékelt ábrán; szürke oszlopok a fontosak) a nőstények előnyben részesítik azokat a hímeket, akiknek nagyobb, díszesebb foltja van. És mit ad a sors, az Xmrk pont pigmentsejtekben fejeződik ki nagy mennyiségben - jelenléte minden esetben farki foltot okoz, ugyanakkor a reláció nem reciprok, mert vannak farok-foltos Xiphophorus fajok, Xmr nélkül is. Az Xmr jelenléte, különösen ha két példányban van jelen, viszonylag nagy gyakorisággal melanómát  (a pigmentsejtek rákos elburjánzását) okoz. Ha a daganat hordozója történetesen egy hím, akkor ahogy a daganat terjed, úgy növekszik a folt is a farki régióban (B), fokozatosan növelve a beteg "szexepiljét". Ebből kifolyólag, bár arányosan csak egy normál hím életidejének harmadáig élnek, a "rákos" hímek nem sokkal kevesebb utódot hoznak létre, biztosítva az Xmrk gén továbbadását.

Ugyanakkor nyilvánvaló, hogy az onkogén túlzott elterjedése a populáció fennmaradását is veszélyeztetné: ha minden egyed homozigóta lenne az Xmrk-ra nézve, a közösség átlagéletideje is lényegesen csökkenne, kevesebb utódot hozhatnának létre. Így bár annak a logikáját már láttuk, hogy a szexuális szelekció - mert ez az ilyen típusú női szeszély tudományos neve - miként biztosíthatja egy onkogén létét, az még nem világos, mi tartja kordában a gén elterjedését.

Olyan X. cortezi populációk ("Conchita") vizsgálata, ahol már elég gyakori lett az onkogén, és számos nőstény is farok-folttal büszkélkedhet (a fehér oszlopok mutatják ennek a gyakoriságát), erre is választ ad: itt a nőstények preferenciája gyökeresen megváltozott. Ők már inkább kerülik a farokfoltos hímeket, és a folt (s így Xmrk nélküli) társaikat részesítik előnyben párzáskor.         

Ha esetleg valaki lemaradt volna: az orvosi Nobel-t vírusos témában osztották az idén - a német Harald zur Hausen, és a francia Françoise Barré-Sinoussi és Luc Montagnier kapta. Előbbi a humán papillomavírus rákkeltő hatását fedezte fel, míg utóbbiak az AIDS-t okozó HIV vírust írták le először.

UPDATE (kicsit megkésett...): Közben fény derült a kémiai Nobel díjazottjaira is, és immár tradicionálisan, olyanok kaptak, akiknek a felfedezését a biológia és orvostudomány területén hasznosították leginkább.

Shimomura, Chalfie és Tsien a különböző színű fluoreszcens fehérjék kifejlesztésében vállaltak úttörő szerepet. Mivel ma már alig-alig találunk komolyabb molekuláris biológiával foglalkozó cikket, ahol valamilyen formában ne használnák fel a munkájuk gyümölcseit, nyugodtan kijelenthetjük, hogy ez a díj (is) abszolút megérdemelt.

Ami szomorkás érdekesség: bár az említett trio munkája megkérdőjelezhetetlen, paradox módon épp az az úriember nincs köztük, aki legelőször izolálta a zöld-fluoreszcens fehérje (green fluorescent protein - GFP) génjét az Aequorea victoria nevű medúzafajból. Douglas Prasher ugyan önzetlenül megosztotta felfedezését másokkal, de az ő saját projectjét nem finanszírozta tovább az amerikai Nemzeti Egészségügyi Hivatal (NIH) - amely a biológiai kutatások legfőbb szponzora a tengerentúl -, így végül kénytelen volt otthagyni a kutatói pályát és ma egy autókereskedés shuttle buszának a sofőre (!!). Bár Prasher-el egyidőben számos kutató dolgozott a témán, és így a gén klónozása csak idő kérdése volt, mégis a sors keserű fintora, hogy az elsősége ma már csak tudománytörténeti kuriózumként él tovább.

(Mindazok számára, akik a GFP történetének részleteire kíváncsiak, Marc Zimmer témába vágó honlapját ajánlanám, ahonnan a felhasznált kép is származik.)