tg-cbmass-20121025

Egy kis hétvégi nézegetni való, a Pharyngula ajánlásában: egy 2005-ös Charlie Rose epizód (késő esti beszélgetős show, az amerikai PBS csatornán), ahol James Watson és E.O. Wilson Darwin örökségéről beszél.

Mióta magunk alakítjuk (egyre hatékonyabban) a körülöttünk levő világot, fokozatosan átalakult a "rátermettség" definíciója is, mind a saját, mind a hozzánk kapcsolódó élőlények viszonylatában.

A "legrátermettebb" háziállataink már régen nem feltétlenül azok, amelyek a vadonban a legtöbb utódot hoznák létre, hanem amelyeknek önös okainkból kifolyólag, mi kínáljuk fel a tálcán a lehetőséget, hogy szaporodjanak és sokasodjanak.

És ezzel sokszor "átírjuk" a természet szabályait, olyan génvariációk, allélok elterjedését okozva, amelyek egyébként kihalásra lennének ítélve, legyen szó hófehér, de bőrrákra hajlamos lovakról, vagy izmos, de impotens gyanús tehenekről. Vagy éppen apró, szőr és fognélküli kutyákról, mint a kínai meztelen kutya - hiszen nehéz elképzelni azt a természetesen niche-t, amiért egy ilyen lény sikeresen harcba szállna akármivel, akárkivel.

A kutyagenomnak köszönhetően az utóbbi időben felgyorsult a különleges kutyafajták kínézete mögött rejlő gének feltérképezése (lásd pl. itt, itt és itt), s a héten az előbb említett meztelen eb került sorra. 

A 17. (kutya)kromoszómára lokalizált jelleg érdekessége, hogy egy monogénikus, szemidomináns jelleg, amely homozigóta formában letális. Konyhanyelvre lefordítva ez annyit jelent, hogy a kopaszság (és fognélküliség) egyetlen génben levő mutációra vezethető vissza, amely csak akkor lesz "látható", ha a kutya a gén mutáns formája mellett, a hibátlan verziót is hordozza. Ugyanis, ha egy kutyaembrió csak a gén mutáns formájával rendelkezik, akkor a fejlődés korai szakaszában elpusztul.

A jelleget vizsgáló csoport végül egy transzkripciós faktort kódoló génre, a FOXI3-ra szűkítette le a lehetőségek kezdetben széles halmazát. Ez a gén egerekben a szőrtüszőkben és a fejlődő fogakban fejeződik ki, s bár pontos szerepe (vagyis, hogy ő maga, milyen más gének átíródását befolyásolja) még nem tisztázott, mindez értelmet ad a mutáns kutyák kinézetének. Maga a mutáció egy 7 bázispárnyi duplikáció a gén elején (ennek az lehet az oka, lásd a mellékelt ábra, hogy a gén itt GCC bázis -tripletekben gazdag, ami miatt a gén másolásakor, a polimeráz enzim jó eséllyel eltévedhet, s itt egyszer el is tévedt), amelynek következtében egy korai STOP kodon alakul ki, s csak a fehérje első ~5%-a íródhat(na) át.

Hogy a gén szemidomináns jellege miből adódik, az még rejtély. Valószínűleg a fogak és szőrtüszők fejlődéséhez pontosan meghatározott mennyiségre van szükség a FOXI3 fehérjéből, s ha csak az egyik allél van jelen, akkor nem lesz meg ez a kritikus mennyiség.   

Laikusok számára talán meglepő módon, az Onthophagus genusba tartozó trágyabogarak azon fajok közé tartoznak, amelyeken a legjobban lehet az evolúció menetét tanulmányozni. S ezt nemcsak a különböző fajok hímjeinek fején díszelgő szarvak sokfélesége teszi lehetővé, hanem az is, hogy egy-egy fajon belül a különböző hímek eltérő stratégiákat alkalmaznak génjeik továbbörökítése végett.

A szarv nemcsak dísz, de fegyver is: a nőstényekért vívott ádáz csata eszköze. S mivel mérete általában igen tiszteletreméltó (az állat testéhez képest mindenképpen), értelemszerűen sok energiát igényel létrehozása. Éppen ezért, egy olyan közösségben, ahol nagy a "népsűrűség", s így a hímeknek különösen ádáz csatákban kell a rátermettségüket bizonyítani, hiábavaló olyan szarvakat létrehozni, amelyek szub-optimális méretűek. Viselőjük a csatákban nem nyerhetne, viszont ugyanazt az energiamennyiséget, más értelmesebb célokra is fordíthatná.

Például nagyobb szemek és/vagy herék kialakítására, amelyek nem lennének teljesen hiábavalók, hiszen a nőstények elnyerésének és így az utódok biztosításának "lovagias" módja mellett, van egy "sunyi", lopakodó verziója is, ahol a hímek meghátrálnak a nyílt harc elől, viszont a járatok mélyében, ha esélyük nyílik rá gyorsan mégis párosodnak a nőstényekkel. 

Vagyis, elméletileg, megéri némi extra energiát a párzó szervre (ami ez esetben aedeagus néven fut) pazarolni, hiszen egy nagyobb méretű aedegus mélyebbre tudja juttatni a hím ivarsejtjeit, így még ha a nőstény később párosodik is egy nagy szarvú "alfa hímmel", jó eséllyel a szarvatlan hím lesz a következő nemzedék atyja. (A szarv és a párzószerv egyaránt az embrionális fejlődés egy olyan szakaszában jön létre, amikor a bogár nem táplálkozik, így csak véges mennyiségű energiaforrás áll a rendelkezésére.)

S hogy ez mennyire így működik a valóságban arra jó példa a Dél-Európában őshonos Onthophagus taurus, amelyet olyan 50 évvel ezelőtt telepítettek be az Egyesült Államok keleti partvidékére, illetve Ny-Ausztráliába. A különböző területeken a bogár különböző sűrűségeket ért el: Amerikában elég szellősen éldegélnek az egyedei, míg Ausztráliában sűrűn fordulnak elő. Az eltérő egyedszám öt évtized alatt jól látható eltéréseket hozott létre a külöböző populációkban: előbbi helyen közel minden hím szarvat visel, míg utóbbi helyen csak a legnagyobbak. Az aedeagus mérete viszont az amerikai populációk esetében lényegesen kisebbnek bizonyult, mint az ausztrálok esetében, vagyis a hímek egyszerűen más stratégia szerint élnek a világ két sarkán (lásd még B ábra, fekete négyzetek): egyik helyen a párzó szervbe fektetik az energiát, a másik helyen viszont a nőstények elnyerésére szolgáló szarvakba. (Fontos, hangsúlyozni, hogy a szarvak csökkenése nem az állat általános növekedését okozza, mert például a lábízületük - ezt jelölik a B ábra háromszögei - relatív mérete nem mutat az aedeagushoz hasonló változást.) 

Slusszpoén, hogy ez az összefüggés nemcsak az O. taurus populációi esetében figyelhető meg, de különböző Onthophagus fajok vonzatában is (C ábra): a szarv és az aedeagus mérete fordítottan arányos. Evolúciós léptékkel csak az számít, hogy kinek mennyi utódja lesz. Hogy ki miként éri el a célját, már részletkérdés.

(A szokástól eltérően, most előirattal indítunk: a következő posztban annak a közösségnek a genetikai eredetéről lesz szó, amelyik ma a Kárpát-medencében él és magyarként határozza meg magát. Ha valaki nagyon tudni véli, hogy a posztban foglaltakból szó sem igaz, akkor igazát kérem peer-reviewed cikkekkel támassza alá, ellenkező esetben a moderálás kíméletlen lesz.)

Amikor korábbi posztokban a Föld belakásának apropóján az emberi sokféleség kialakulásának eredtünk nyomába, már egy kicsit kiveséztük azokat a genetikai "nyomokat", amelyek ilyenkor megkönnyítik a kutatók dolgát. A legjelentősebb valószínűleg a DNS szintjén megfigyelhető sokszínűség csökkenése, ahogy távolodunk a populáció eredetének színhelyéről. (Az ok elég prózai: képzeljük el a kiindulási populáció genetikai diverzitását - durván azt, hogy egyes géneknek hány különböző variánsa van jelen -, mint egy befőttesüveget pl. öt színű üveggolyóval a belsejében. A populáció kisebb csoportjai felkerekednek és egyre távolabb jutnak, kolonizálva az újabb és újabb területeket - ezt úgy szimulálhatjuk, hogy az üvegből kiveszünk találomra egy marék üveggolyót, átteszük egy másik üvegbe, majd minden golyót "megduplázunk" (egy ugyanolyan színű golyót teszünk még be mellé). Ha ezt kb. 10x megismételjük, akkor jó eséllyel már kevesebb mint öt szín lesz a legutolsó üvegben. Ráadásul a valóság ennél árnyaltabb, hiszen a vándorútra kerekedő csoportok egyedeit általában rokoni kötelékek kötik össze, vagyis igazából nem is teljesen véletlenszerű az a "markolás", egyes színek eleve túlsúlyban lesznek.)

Ezt az elvet követve, nemcsak azt lehet visszakövetni, hogy miként ered Afrikából minden más kontinens lakója, de, mint azt az amerikai kontinensek őslakóin keresztül láttuk, azt is, hogy miként terjeszkedett az emberi jelenlét az egyes kontinenseken. 

Nincs ez nagyon másképp a mi öreg kontinensünk esetében sem: a genetikai variáció és annak változása, sokat elárul Európa belakásáról, még ma is. A kontinensen belül a legnagyobb diverzitást délen, dél-keleten találjuk, a legkisebbet pedig északon és észak-nyugaton. 

Ha a különböző európai nemzetek képviselőitől DNS mintát veszünk, majd azt átpaszírozzuk a megfelelő matematikai algoritmusokon, akkor az is szembeötlő lesz, hogy Európa genetikai diverzitása általában is a földrajzi vonalak mentén változik: a déli nemzetek jobban hasonlítanak egymásra, mint az északiakra, ill. ugyanez igaz a kelet-nyugat tengelyre is. Persze eközben a kontinensen belül folytonosság figyelhető meg: bár egy svéd és egy olasz a skála ellentétes pontjain van jelen, a köztük levő közösségek "áthidalják" ezt a genetikai szakadékot (a finnek különutassága csak látszólagos: bár ők eleve egy igen kicsi csoportra vezethetők vissza, ha a balti népeket ill. fehéroroszokat és oroszokat is bevették volna a vizsgálatba, a folytonosság ott is jelen lenne).

Ennek a mintázatnak az elsődleges oka három olyan eseményben keresendő, amelyek bőven túlmutatnak a kontinens standard történelmi időskáláján (görögök, rómaiak, satöbbi). Az egyik, mint azt már korábban említettem, a kontinens H. sapiens által történő eredeti belakása, durván 40,000 éve. A második a legutóbbi jégkorszak után a lakatlanná vált területek (újra)belakása a mediterrán refugiumokból, végül a harmadik a mezőgazdaság dél-keleti irányból történő elterjedése 8-10,000 évvel ezelőtt. Az évezredekkel később történő populációs mozgások (pl. népvándorlások) már nem tudták az így kialakult genetikai térképet fenekestül felforgatni, bár némi nyomot azért hagytak rajta (feltehetően ezért is "vékonyabb" K-Ny irányban a fenti ábrán a tengely).

Ami számunkra érdekes a fenti ábrán, hogy honfoglaló őseink ellenére, genetikailag Magyarország lakói pont ott vannak, ahol ilyen különleges nemzeteredet történet nélkül is elvárnánk: a szerbek, románok, csehek és osztrákok között. (Bár az itt idézett tanulmány viszonylag kis mintaszámmal dolgozik, fontos megjegyezni, hogy sok másik - és így összességében több száz fős mintára kiterjedő - kutatás is hasonló következtetésre jutott. A klasszikus ázsiai, s így a honfoglalókhoz köthető genetikai markerek kb. 5-10%-ban fedezhetők fel ma a magyarság és körülbelül hasonló arányban a székelyek genetikai állományában.)  

Mi lehet az oka ennek? Két magyarázat kínálkozik azonnal: egyrészt elképzelhető, hogy a Magyar Királyság (majd a Monarchia) folyamatos kulturális asszimilációjához kapcsolódó genetikai keveredés fokozatosan "kihígította" a honfoglalók génjeit. De az sem zárható ki, hogy a honfoglalás már a kezdetekben is elsősorban kulturális síkon zajlott: a honfoglalók leigázták Pannónia eredeti lakóit, rájuk kényszerítve nyelvüket és szokásaikat, de velük nem keveredtek, s így viszonylag hamar kihalt, kihígult a genetikai vonaluk. (Ilyesmi zajlott le Angliában is a norman, ill. egyesek szerint az őket megelőző angolszász hódítók vonatkozásában is.)

A kérdést eldöntendő, Raskó István csapata honfoglaláskori sírokból származó csontok mitokondriális DNS-ét (mtDNS) kezdte megvizsgálni, és összehasonlítani a jelenkori magyar népesség megfelelő genetikai anyagával. (Megj.: az apai ágat tükrüző Y kromoszóma vizsgálata is nagyon hasonló eredményeket hozott). Első, és igen felületes, pillantásra az adatok inkább a fokozatos keveredés hipotézisét látszanak alátámasztani: az ősi mtDNS mintázatok szignifikánsan különböznek a mai magyar (és székely) mintákban találtaktól,  sokkal több karakterisztikus ázsiai markert hordozva. ("Ancient" = honfoglalók; "Hun" ill. "Sek" = jelenkori magyarok ill. székelyek. Az alábbi ábrák tengelyei nem azonosak a korábbi ábra tengelyeivel, de azért a genetikai és földrajzi eloszlás közti összefüggés itt is felfedezhető.)      

A második, kutakodóbb, pillantás azonban elég egyértelműen a "csak kulturális asszimiláció" szcenárió mellé teszi a voksot. Ugyanis pusztán a honfoglalás kori csontok vizsgálata nem tudhatja eldönteni, hogy azok konkrétan a honfoglalók (ill. közvetlen leszármazottaik), vagy az őslakók maradványiról beszélünk. Viszont, ha azt is megnézzünk milyen sírból kerültek elő a csontok, az már közelebb vihet a végső magyarázathoz. Raskóék pont ezt tették és az eredmény magáért beszél: azoknak a síroknak a maradványai, amelyek tárgyi tartalma (ló koponyák, fülbevalók, övek, stb) előkellő státuszra utal ("Classicals" az alábbi ábrán), különösen gazdagok voltak nem-európai (lásd később) DNS markerekben. Ezzel szemben a "plebejus" sírokból előkerült maradványok ("Comm") közép-európai markerekben bővelkedtek, és sokkal közelebb állnak a ma is itt élők genetikai állományához. (A két csoport keveréke, ezek képezték az előző ábrán az "Ancient" csoportot, értelemszerűen köztes helyzetet mutatott.)    

A honfoglalók érdekessége egyébként, hogy genetikailag nemcsak a Kárpát-medence korábbi lakóitól különböztek, de sokszor egymástól is. A tizenegy, különböző sír maradványai nyolc különböző haplotípust rejtettek magukban: ázsiai, közel-keleti és kelet-európai (ez esetben az Uralra és környékére kell gondolni) genetikai mintázatokkal egyaránt találkozhatunk. A jelek arra mutatnak, hogy az "Őshazában", Magna Hungariában, Levédiában és Etelközben eltöltött évszázadok (és az ott élő más törzsekkel való kapcsolat) rajta hagyták a nyomukat a honfoglalók örökítő anyagán.

UPDATE (09/04): Most került fel a Nature honlapjára is egy cikk az európai genetikai diverzitásról. Kb. ugyanazt tartalmazza, mint amit a posztban már leírtam (ami nem meglepő, révén döntően ugyanazokat az adatokat használták, plusz még néhány kelet-európai mintát), de mivel az ábrájuk talán egy picit jobb, legyen az is itt.

   

A szarkákat a népbölcselet okos madaraknak tartja, és nem véletlenül. Ezek a madarak ugyanis nemcsak csillogó tárgyak meglovasításával tűnnek ki a madárvilágból, de fejlett hangutánzó képességükkel (gondoljunk csak például a durrelli Farkákra) és jellegzetes szociális viselkedésükkel. Utóbbiba az is belefér, hogy sebesült társukon segítsenek, vagy csoportosan terrorizálják a szomszéd macskát.

Emlősök esetén a fejlett szociális életet élő állatok közül néhány fejlett "én"-tudattal is rendelkezik, amelynek leglátványosabb manifesztációja az ún. "tükörteszt" során nyilvánul meg. (Ennek a lényege tömören, hogy az állat fejére (oda, ahol egyébként nem láthatná) egy színes pöttyöt helyeznek, s nézik a reakciót. Ha a tükörbe pillantva a szóban forgó élőlény tudatában lesz annak, hogy a pötty valahol rajta van és vizsgálni kezdi azt, akkor átment a teszten, hiszen érti, hogy a tükörben saját magát látja - vagyis valamilyen elvont fogalma kell legyen saját személyiségéről is.) Nem sok faj büszkélkedhet átmenő osztályzattal: pár emberszabású majom és a delfinek mellé csak nemrég sikerült az elefántoknak föliratkozniuk. De nem-emlős fajokról eddig szó sem volt.

Eddig, ugyanis most a bochumi egyetem kutatói egy szellemes kísérletsorozattal bebizonyították, hogy a szarkák egész könnyedén veszik ezt az akadályt. A kísérleti alany szarkákat - névszerint Gerti, Goldie, Schatzi és Harvey - egy 4m x 4m nagyságú szobába zárták egy 55 cm x 40 cm méretű tükör társaságában. Amikor a szarkák hozzászoktak új környezetükhöz, egy-egy sárga foltot helyeztek el a begyükön, majd figyelték a reakcióikat.   

Mint azt a mellékelt ábra mutatja Gerti és Goldie esetében (a sárga oszlopokat tessék figyelni), a tükör előtt a madarak lényegesen több időt töltöttek a folt birizgálásával mint egyébként. Sőt, az is megfigyelhető volt, hogy ha sikeresen eltávolították a jelet, akkor hirtelen megnyugodtak és passzívabbakká váltak.

Persze, az egyik magyarázat az lenne, hogy a szarkák érezték, hogy valamit rájuk ragasztottak és ez az érzet váltotta ki a folt-centrikus magatartás mintázatokat. Ennek mond ellent, hogy amikor a kontroll kísérletek során egy fekete foltot tettek a begyükre (ami színben passzolt a tollazatukhoz), az szinte semmilyen reakciot nem váltott ki (lásd fekete oszlopok).

Mivel a madár- és emlős agy szerkezetileg igen különböző, nagy biztonsággal kijelenthetjük, hogy a hasonló viselkedés neuroanatómiai alapjai különbözőek lehetnek. Hogy ebben pontosan milyen agyi területek játszanak szerepet a madarak esetében, az még a jövő zenéje. Ugyanakkor mindenképpen figyelemreméltó, hogy a fejlett szociális élet hozadéka gyakran az "én"-tudat megjelenése. Vagy fordítva: valamiféle "én"-tudat kialakulása előfeltétele bizonyos szociális viselkedési formáknak. Remélhetőleg idővel kiderül, mi is a helyzet.