tg-cbmass-20121025

A kreacionisták egy szűnni nem akaró tévedése/csúsztatása az evolúcióval kapcsolatban, hogy a folyamatnak teljesen véletlenszerű a kimenetele. Ez persze ebben a formában merőben hamis, hiszen maga a természetes szelekció egy nagyon is rigorózus válogatás során "dönti el", hogy adott faj mely egyedei talpraesettebbek adott körülmények között, ugyanakkor annyi igazságmag azonban van benne, hogy magának az evolúciós mechanizmusnak létezik egy véletlen komponense is. Ez pedig nem más, mint azoknak a változatoknak a létrejötte, amelyekből a szelekció később "válogat".

Ezek a változatok mutációk során keletkeznek (amely minden osztódó sejt sajátossága) és hogy épp melyik kromoszóma, melyik bázispárját érintik kvázi véletlenszerű (valójában nem teljesen, de az egy hosszú, külön sztori). Vagyis, ha, Stephen Jay Gould sokat vitatott hasonlatával élve, visszapörgetnénk az élet filmjét egy korábbi időpontra és újból forogni engednénk, akár teljesen más kimenetele is lehetne a mozinak, mint amit mi ismerünk. (Akár, de mint sokan hangsúlyozzák, nem feltétlenül.)

Természetesen globális "rewind" gomb hiányában mindez gondolatkísérlet marad, viszont ha hajlandóak vagyunk kicsiben gondolkodni, tervezhetünk olyan kísérletet, ami valami hasonlót tesztel. Az alapfelállás egyszerű: egy baktérium (legyen mondjuk a legkedveltebb, az Escherichia coli) tenyészetét tucatnyi kémcsőbe töltjük szét, majd a kémcsövek tartalmának egy kis részét minden reggel új kémcsőbe és tápoldatba löttyintjük. Közben minden x. generációt lefagyazstjuk, hogy ha akarjuk onnan újból futtathassuk a kísérletet. Mivel, mint az előbb már említettem, a bacik osztódásaik során akarva-akaratlanul mutációkat szednek össze, amelyeket a kémcsőben (is) zajló természetes szelekció gyorsan "elbírál", ha elég sokáig csináljuk a dolgot, végül az aktuális tucatnyi kémcsövünk mindegyikében egy-egy olyan baktérium generáció fog éldegélni, amely nemcsak a kezdeti őstől különbözik sokban, de a másik tizenegy kémcső mindegyikétől is.

Richard Lenski laborjában pont egy ilyen kísérlet zajlik már vagy 20 éve, azzal az extra kis csavarral ellátva, hogy a tápoldat csak épp minimális mennyiségben tartalmazza a bacik által igencsak kedvelt cukrot, a glükózt, viszont sok van benne egy másik vegyületből, citrátból, amelyet viszont standard körülmények között képtelenek felvenni. Mivel a sejt belső mechanizmusai már lehetővé tennék, hogy hasznosítsa a citrátot, ha valahogy egy baktérium "megoldaná", a molekula átmozgatását a sejtfalán és membránján, olyan előnyre tenne szert, amivel kiemelkedne társai közül (a kiemelkedés természetesen gyors elszaporodásban nyilvánulna meg). Ez egyszerűen hangzik, mégis sok évnek és közel 33 000 bakteriális generációnak kellett eltelnie ahhoz, hogy a tizenkét kémcső egyikében ez megtörténjen. Vagyis vagy valami nagyon-nagyon ritka és egzotikus egyszeri mutáció okozta, vagy a sok ezer generáció alatt felhalmozódott más mutációk tették végül lehetőve, hogy megjelenjen az az egy is, amelyik a hatékony citrát használatot valósággá váltotta.

Az ötszáz generációnként lefagyasztott minták révén Lenskiéknek alkalmuk volt tesztelni, mi is a helyzet. Először is azt nyomozták ki, hogy valahol a 31 000. és 31 500. generáció közt jelent meg a citrát hasznosítás a szóbanforgó kémcső-populációban (nevezzük az egyszerűség kedvéért ezután ezt a jelleget "Cit⁺"-nak). Ezek a korai bacik azonban még nem voltak túl hatékonyak az új élelmiszerforrás hasznosításában, így nem sokkal később majdnem kiszorította őket a glükózt egyre hatékonyabban hasznosító társaik, Végül egy újabb mutáció eredményeként a citrát felhasználás hatékonysága lényegesen javult, s a Cit⁺ sejtek közel egyeduralkodóvá nem váltak ebben a kémcsőben. 

Ez azonban még nem a teljes történet, Lenskiéknek az is feltűnt hogy az "újrafuttatott szalagok" esetében , több ismétlés mellett is csak ezen az egy vonalon, és mindig csak a 20 000. generáció után induló  vonalakból alakultak ki Cit⁺ sejtek. Azaz valamikor ekkortájt honosodott meg egy olyan mutáció ebben a kémcsőben, amely lehetővé tette, hogy később a citrát-evés kialakulhasson (bár önmagában még kevés lett volna ahhoz). Ha véletlenül nem alakult volna ki (mint ahogy a 20 000. generációnal korábbi mintákból induló párhuzamos kísérletek többségében nem is jelent meg), akkor ezen "történeti örökség" hiányában nem jöhetett volna létre a Cit⁺ fenotípus. (Még fontos hangsúlyozni, hogy ez az első mutáció vagy semleges volt, vagy esetleg már akkor és ott volt valami közvetlen - a citráttól tök független - előnye, hiszen az evolúció nem tervez előre.)

A nagy kérdés persze az ezekután, hogy mi is ez a három mutáció, milyen géneket érintenek, stb. Erre azonban várni kell, bár kétségtelen, hogy Lenski és társai már gőzerővel kutatják ezt.                 

(A téma iránt jobban érdeklődőknek ajánlott olvasmány még PZ Myers postja is, amelyben Michael Behe kötekedését szedi atomjaira. A kötött bacik fényképe a Craftzine.com blogról származik.) 

1665 őszén London egy halott város volt. Miközben a királyi udvar Oxfordban igyekezett  tudomást sem venni a fővárosban dúló járványról, a pestis tízezrével szedte áldozatait. Aki tehette elmenekült, így az utcákon már nem és még épp csak élők hevertek laza káoszban, köztük időnként papok, vagy amulettjeikben, fülbemászó őrleteikben és misztikus tekercseikben vakon bízó alkimisták próbáltak utat lelni.

A járvány elsődleges oka a korabeli higiéniai állapotokban keresendő; az emberek, patkányok és a köztük ingázó bolhák egyvelege tökéletes inkubátornak bizonyult a pestis okozó Yersinia pestis baktérium számára. A fertőzött rágcsálókon táplálkozó élősködők beleibe jutva, a baktérium élénk szaporodásba kezd és saját maga által termelt cukorszármazékokba ágyazódva egy különleges  réteget, ún. biofilmet hoz létre. Ez a bevonat aztán hatékonyan meggátolja a tápanyagok felszívódását - vagyis a bolha éhkoppon marad, s hogy csillapíthatatlannak tűnő étvágyát enyhítse, új prédát keres. Ez előbb utóbb, különösen a korai London már emlegetett viszonyai között, egy ember lesz és kész a baj.

A biofilm képzés egy általános vonása a különböző Yersinia fajoknak, így a Y. pestis legközelebbi rokonának számító Y. pseudotuberculosis-nak is. Az egyetlen különbség az, hogy utóbbi erre képtelen rovarok beleiben - így aztán csak fertőzött személy (vagy állat) ürülékével történő közvetlen kontaktus során terjedve tud betegséget okozni. A bevonat létrehozása, mint a bakteriális életciklus sok más tulajdonsága, egy pontosan és szigorúan szabályozott folyamat és a Y . pseudotuberculosis esetében egy genetikai "kapcsoló" kikapcsolja a "biofilm géneket", amikor a baci egy rovar belsejébe kerül. És egy aktuális kutatás azt mutatja, hogy a pestis kórokozójában pont ez a "kapcsoló" romlott el. A szóbanforgó gén (egyébként az rcsA-ról van szó, ha valakit érdeklenek a részletek) "fosszilizálódott", vagyis pszeudogénné változott - szekvencia nyomaiban még felismerhető, de már nem hoz létre épkézláb fehérjét. Amennyiben viszont a Y. pseudotuberculosis működőképes rcsA génjét átültetjük a Y.pestis-be, az képtelen lesz a rovarbélben biofilmeket létrehozni. Kis lépése volt ez a bakteriális evolúciónak, de nagy fejfájása az emberi fajnak...     

Amikor "Éváról", az emberiség afrikai ősanyjáról beszélünk (aki, és a félrevezető elnevezés miatt, talán ez nem is hangoztatható elégszer, nem az első nő volt és nem is az egyetlen, hanem, ha csak az anyai ágak mentén mélyedünk a múltunkba, mindannyiunk legutóbbi közös női őse) az általában csak rövidke felvezetésként szolgál ahhoz, hogy elmesélhessük a Nagy Vándorlást, minden road trippek legrégibbjét, amelynek során fajunk végül belakta az egész földgolyót. (Utóbbiról egyébként itt, itt, itt és itt lehet olvasni.)

És bár már egész jó képünk van arról, hogy mi is történt miután úgy 60 000 éve az első merész kis csoport kimerészkedett a "fekete kontinensről", az valahogy kevésbé izgatta eddig az ilyesmivel foglalkozókat, hogy milyen vándorlásoknak adott teret az afrikai kontinens maga, a Nagy Vándorlás előtti és utáni időkben.

Ezen változtatott most a National Geographic és az IBM égisze alatt futó, Spencer Wells vezette Genographic Project, amelynek keretén belül az afrikai őslakosok genetikai anyagát, ill. ezen keresztül a múltjukat vették figyelmesebben szemügyre.

A 600 mitokondriális DNS-t felölelő vizsgálat, eredendően szintén csak az anyai ágak eredetét képes feltérképezni, de a globális vizsgálatok azt mutatják, hogy ez jobbára fedi a teljes közösség mozgásait is (az esetleges eltérések meg úgyis kiderülnek később, és önmagukban is igen érdekesek lesznek). Az első és talán legérdekesebb felfedezés az, hogy mintegy 150 000 évvel ezelőtt koránt sem egy egységes "emberi" populáció rótta a Afrika útjait. Legalább hat korabeli közösség genetikai "nyoma" lelhető fel a mai afrikai bennszülöttekben és ha megpróbáljuk megbecsülni az olyan populációk számát, amelyek végül "anyai ágon" kihaltak (vagyis nem maradt női utódjuk), akkor akár negyven körülire is tehethető az izolált közösségek száma, amelyek a Nagy Hasadék Völgy környékéről származtak el a szélrózsa minden (de különösen keleti és déli) irányába. (A ma is élő legősibb, "különutas" vonal a dél-afrikai Koi és Szan törzseket magába foglaló Koiszan "nemzettség".) És ez nem is sokat változott mintegy 110 000 éven át. Ha hinni lehet a becsült adatoknak, hamarabb értek el az Indiai-óceán partvonala mentén a (kelet-)afrikai eredetű vadászok Indiába és Ausztráliába, mint hogy a Dél-, Kelet- és Nyugat-Afrikába elszakadt különböző törzsek egymásra találtak. A kontinens (pontosabban annak a Szaharától délre élő) lakóinak újrakeveredését végül a bantu törzsek expanziója tetézte be lényegesen később, létrehozva a többé-kevésbé ma is fennálló állapotokat.

Mindezt azok a korábbi tanulmányok teszik még érdekesebbé, amelyek arra a következtetésre jutottak, hogy 70 000 éve a teljes emberi faj a kihalás szélére került. Pontosan nem tisztázott környezeti okok miatt a teljes emberi népesség néhány ezer (egyesek szerint kb. 2000) főre apadt, ami még tömbben sem lenne valami sok, hát ha még több tucat, szinte elérhetetlen távolságba szétszóródott, maréknyi törzsről van szó. S hogy egy ilyen helyzetből "felálltunk" és néhány földtörténeti időben számított "pillanat" alatt sikerült az egész bolygót belaknunk, az nemcsak szerencsés véletleneknek köszönhető (bár részben annak is), hanem fajunk alkalmazkodóképességének és rugalmasságának talán legjobb bizonyítéka.

Bár a jelenség elnevezése leginkább antropomorfizációs képességeinknek állít mementót, a "méhek tánca", pontosabban annak részletes leírása méltán emelte be Karl von Frisch-t a Nobel díjasok csarnokába. Kevés szofisztikáltabb állati viselkedésformáról tudunk, s abba is belegondolva, hogy mindezt durván egymillió idegsejt segítségével alakítják ki (összehasonlításképpen nekünk 5, azaz öt nagységrenddel több van...) az egész csak még érdekesebbé válik.

A megfelelő szögben és hosszúságban megejtett potrohrázás és tipegés ugyanis mérhetetlenül logikus. A kaptáron belül és kívül egyaránt adva van egy fix referenciapont (belül a kaptár teteje, kint pedig a Nap) így a "tánc" értelmezéséhez "mindössze" az szükséges, hogy a benti referenciaponthoz viszonyított szöget átültessük a külvilágba, meg helyesen értelemzzük a távolságot kódoló "potrohrázás-időtartam" információkat. A "mindössze" többszörösen megérdemli az idézőjelet, hiszen már az is szép teljesítmény lenne, ha az említett két referenciapont betonbiztos lenne, de hát, mint tudjuk, a Nap helyzete az égbolton koránt sem konstans - a kis nektárgyűjtők azonban képesek a táncukat ezt figyelembevéve folyamatosan korrigálni!

Felszínes összehasonlításban mindig könnyű a hasonlóságokat felefedezni köztünk és a kaptárok apró lakói között és mindenképpen egy ilyen felsorolásba kívánkozik, hogy a különböző földrajzi területeken élő méhek táncnyelve némileg eltér egymástól. A kérdés ezután persze az, hogy különböző méhfajok mennyire képesek egymás kommunikációt kisilabizálni.

Ennek megvizsgálására Kínában egy hibrid kaptárat hoztak létre, amelyben a jól ismert európai háziméhek (Apis mellifera ligustica) keveredtek ázsiai (Apis cerana cerana) rokonaikkal. A két faj táncnyelve hasonlít, de azért nem minden elemében: a táplálékforrás Naphoz való viszonyát hasonlóan fejezik ki, de a távolságot kódolni hivatott "riszálási" fázis igencsak eltér. Ennek ellenére a két méhfaj remekül megértette egymást: ha adott irányban, a kaptártól 400, 500 és 600 méterre egy-egy táplálékforrást helyeztek el, majd egy dolgozót a középsőhöz hozzászoktattak, a kaptár lakóinak többsége, fajtól függetlenül ehhez a dobozhoz sietett a "tánc" megtekintése után.

Persze, ha őszinték vagyunk. erre két magyarázat is létezhet: a kézenfekvőnek tűnő, "a méhek mégis tökéletesen dekódolták egymás táncát" mellett, az sem kizárt, hogy a hibrid kaptár lakóinak esetében a potrohrázásnál fontosabb szerepet kaptak a különböző szagjelek, amelyekkel a visszatérő dolgozó igyekezett magával csalogatni társait a táplálékforrás helyére...

Trivialitáson túli közhelynek tűnik megállapítani, hogy az európai konyhák többé vagy kevésbé mind tejközpontúak (gondoljunk csak egy átlagos áruházban levő tejtermék pult szélességére), de mégsem haszontalan, ui. viszonyítási alapot ad. Még pedig egész pontosan ahhoz, hogy lássuk, mi, tejfogyasztó emberek mindezek ellenére kisebbségben vagyunk, hiszen az európaiak lakta területeken kívül gyakran 90% is lehet a tejet felnőttkorban elfogyasztani képtelenek aránya a lakosságban. És emlékeztetőül: nem-nem ők a furcsák, nem szenvednek semmilyen betegségben, mi vagyunk a "furcsa", a szó szoros értelmében mutáns kisebbség.

Természetesen szó sincs valami X-Men féle fantazmagóriáról, mindez a mindennapjainkat is átható természetes folyamat, a természetes szelekció eredménye.

Annyi történik mindössze, hogy a tejet felnőttként is boldogan fogyasztókban a tinédzserkor végén nem kapcsolódik ki a tejben levő laktóz lebontásáért felelős laktáz (LCT) gén. A többiekben azonban ez nincs így és az enzim hiányában az említett tejcukor változatlan formában halad végig a vékonybelünkön - a vastagbélben élő baktériumok nagy örömére. (Persze ami nekik jó, az ez esetben kevésbé örömteli a gazdának: a laktózon tivornyázó bacik rengeteg gázt termelnek, fájdalmas gyomor problémákat okozva.) Mai szemmel furcsának tűnhet, hogy mire is jó a laktáz gén kikapcsolása, de jusson eszünkbe, hogy egy klasszikus emlős az elválasztása után már nem találkozik tejjel élete során, így tök fölöslegesen termelné az enzimet.

Mint arról már esett szó, az európai (és egyes kelet-afrikai) populációkban úgy 5000-10 000 éve jelentek meg és terjedtek el az LCT gén szabályozó szekvenciáiban azok a mutációk, amelyek az enzim kései bekpacsolt állapotát biztosítják. Mindez a szarvasmarha megszelídítésének feltételezett időpontjával esik egybe, ami logikusnak is tűnik. Most azonban az Arab félszigeten a laktóz tolerancia olyan változatára bukkantak, ami függetlennek tűnik az előbbiektől. Itt egyenesen két pont mutáció együttműködése éri el az említett hatást (ez a C₋₃₇₁₂-G₋₁₃₉₁₅  allél - mindkét mutáció az LCT gén szabályozórégiójába esik), ugyanakkor az allél elterjedése mindössze olyan 4000 évvel ezelőttre tehető. És ez esetben nem lehet szó szarvasmarhákról - annál inkább viszont tevékről, amelyeket ezidőtájt kezdtek a világnak ezen a pontján megszelídíteni, nemcsak megbízható közlekedési eszközt biztosítva maguknak az ott lakók, de kiszámítható hús és tejforrást is.

A tevetej talán bizarrul hangzik Európában, ugyanakkor számos nomád törzs étkezésének szinte nélkülözhetetlen eleme. Magas vas, ill. B- és C-vitamin tartalma miatt az ENSZ élelmezésügyi részlege is felfigyelt rá, sőt egzotikuma miatt még az sem kizárt, hogy néhány ny-európai gourmand üzlet hamarosan felveszi a kínálatába.