tg-cbmass-20121025

Bár ha szigorúak vagyunk, nevezhetjük a narcizmus diadalának is, hiszen annak a Craig Venter-nek a genomjáról van szó, aki már az eredeti humán genom publikálásakor is tett rá célzásokat, hogy az általa vezetett Celera vállalat az ő genomját silabizálgatta azidőtájt.

Most azonban, a szerénység látszatját is félredobva, explicit módon a saját, diploid genomjának az elemzését jelentette meg a PLoS Biology-ban - s ezzel csak pár hónappal csúszott le az "első egyéni genom" címről, ami (stílszerűbben) a DNS egyik felfedezőjéhez, James Watsonhoz köthető. Ettől még persze a tanulmány sok szempontból lehetett volna úttörő (hiszen Watson genomját bár megszekvenálták nem vizsgálták meg közelebbről), de úgy tűnik, hogy Venter csapatának egy kicsit peche volt.

Ugyanis legfontosabb felismerésüket (amelyre az apai és anyai eredetű kromoszómák szekvenciáinak összevetése révén derült fény), mely szerint az emberi genetikai változatosság legnagyobb hányada az DNS szakaszok esetleges ismétlődéséből (ill. annak hiányából) ered, vagyis ún. másolatszám variációkból ered, szűk egy éve már lelőtték a Nature-ben. 

Ettől persze még nem értéktelen a dolog, hiszen minden egyes genommal egy kicsit többet tudhatunk meg saját fajunkról, és a publikus adatvázisokba betöltött szekvenciák további kutatók munkáját könnyíthetik meg. És persze egy jól megcsinált interaktív genetikai-térképen élmény kattintgatni (összehasonlításképpen, a Watson-é egy picit fapadosabb). 

Ha a rovarvilág molekuláris svájcibicskáját keresnénk, az Ubx gén jó eséllyel pályázhatna erre a címre. Szerepe van abban, hogy a rovarok potrohán nem alakulnak ki lábak és szárnyak, de abban is ő a ludas, hogy pl. a muslicák (és házilegyek) hátsó torszelvényén a szárny egy speciális egyensúlyozó szervvé, billérré alakul. De úgy tűnik, ezzel még nem értünk sor végére és időről időre újabb tulajdonságokról derül ki, hogy azokat valamilyen formában az Ubx szabályozza.

Most éppen a hátsó (azaz harmadik torszelvényen (T3) kifejlődő) lábak vannak soron, amelyek szegmensei számos faj esetében hosszabbra nyúlnak mint a többi láb esetében (gondoljunk csak a tücskök és szöcskék esetére).

Az egész abból az apró megfigyelésből indult, hogy a megnyúlt hátsó lábú rovarok esetében, nem sokkal a végtagkezdemények megjelenése után, a T3-lábak kisebb-nagyobb sávokban elkezdik az Ubx gént kifelyezni. (A baloldali ábrán az UbdA az Ubx és egy hozzá hasonló gén, az abdA nevének összevonásából ered - ezeket általában együtt detektálják. Az első potrohszelvényben (A1) azért vannak jelen, mert ott - lásd első bekezdés - elnyomják a végtagkialakulást.) Ha valamilyen módon meggátoljuk az Ubx kifejeződését (pl. RNS interferencia segítségével), a hátsó végtag szegmenseinek hossza jelentősen lecsökken (kb. ugyanakkorák lesznek, mint az elülsőbb pár lábak). (Na és persze az A1-n is egy kis láb fejlődik ki.)

(Az alábbi ábra mutatja, amint a gén fokozatosan új funkciókra tesz szert, az ízeltlábúak evolúciója során.)

Ugyan a Pythonosok mellett nehéz bármi maradandót ilyen címmel alkotni, de azért Carl Zimmer esszéje az augusztusi Seed Magazine-ban megér egy olvasást. Már a felvezetője is tökéletes: "Az életet létrehozzuk, manipuláljuk, megóvjuk és tiszteljük. Lehetséges hát, hogy még nem is definiáltuk ezt a fogalmat?"

A képen Janus látható, a genfi Természettudományi Múzeum teknősbékája, aki a napokban ünnepelte tizedik szülinapját. Egészsége remek, s mivel mindkét feje teljesen funkcionális, már-már a népmesékben felbukkanó sokfejű sárkányok hús-vér prototípusának tekinthető.

A két darab, működő fej persze ezernyi érdekes kérdést vet fel (hogy dönti el az állat - vagy állatok, nézőpont kérdése, hány teknősről beszélünk egy helyen - melyik fej eszik, vagy melyik idegrendszer irányítja a végtagok izmait, s ha mindkettő, mi van amikor mást akarnak, vagy képes-e a két idegrendszer külön-külön aludni), de egy fejlődésbiológus számára a legizgalmasabb az, hogy miként jött létre ez a kis élőlény.

S történetesen ez az a kérdés, ahol nagy valószínűséggel százból min. 99 kollegának ugyanaz jutna az eszébe: Hans Spemann és Hilde Mangold legendás kísérlete. Spemann és Mangold kétéltű (közelebbről szalamandra) embriókat használt fel, hogy bebizonyítsa az embrió bizonyos sejtjeinek induktív tulajdonságai vannak, amelyek révén a környezetükben levő sejtekkel együtt képesek egy törzs és fej kialakítására.

A klasszikus kísérletet később egy másik kétéltű faj, az afrikai karmosbéka (Xenopus laevis) embrióin ismételték meg számtalanszor, miközben az említett induktív tulajdonság molekuláris mibenlétét kutatták. De, hogy pontosabbann miről is van szó: a fejlődés első néhány osztódása során az embrióból fokozatosan egy többsejtből álló gömb alakul ki, amelynek egy idő után a belseje nem tömör hanem üreges lesz (ez az elsődleges bélüreg, vagy blastocoel, az embriót pedig ekkor blastulának nevezik). Ugyan a fejlődés ezen pontján kívülről úgy tűnhet, hogy az embrió kör-körösen szimmetrikus, valójában már minden későbbi testtengelye definiálva van, molekuláris szinten legalább is.

Az embrió későbbi dorsális (háti) részén levő sejtek kis csoportja alkotja a Spemannék által leírt induktív sejtcsoportot (ezt ma Spemann organizátornak nevezik). Ha ezeket kimetszük és egy másik, blastula fázisú embrió ventrális (hasi) oldalára ültetjük be, akkor a létrejövő kis lénynek két testtengelye lesz, amelyek a faroktájon összenőnek. Ha pedig nem pont az organizátorral ellentétes oldalra kerül a transzplant, akkor még hamarabb - így el lehet jutni olyan "sziámi ikrekhez", akik a nyaki régióban nőnek össze. Spemannék kísérlete után majdnem hat évtizednek kellett letelnie, amíg a molekuláris biológia arra a szintre jutott, hogy vizsgálni lehetett, milyen gének felelősek a jelenségért, de amikor végül sikerült az áttörés, akkor hirtelen egy rendkívül izgalmas világ tárult a kutatók elé. Az elsőnek izolált goosecoid (gsc) gén, illetve az őt követő noggin, follistatin és chordin mind hasonlónak bizonyultak atekintetben, hogy a gént egy-egy embrió ventrális oldalán kifejeztetve, mindig többé-kevésébé teljes új embrionális tengelyeket indukáltak - akárcsak Spemann transzplantátuma.

Mindezt összevetve azzal, hogy azokban az embriókban, amelyekben elroncsolták a Spemann-organizátort, egyáltalán nem alakult ki fej és idegrendszer, a magyarázat egyszerűnek tűnhet: az említett géneknek mind-mind azért fontosak, hogy indukálják az idegszövet kialakulását, és hiányukban az embrió kültakarót (epidermist) hoz létre azokból a sejtekből is, amelyekből a fej alakulna ki. (A kültakaró és az idegrendszer ugyanabból a csíralemezből, az ektodermából jön létre)

Ez ma a tudományterület többé-kevésbé elfogadott kánonja, egy fontos kivétellel: ma már nem azt gondoljuk, hogy a chordin és társai indukálják az idegrendszer kialakulását, hanem azt, hogy ők gátolják meg, hogy az epidermisben jelen levő faktorok meggátolják azt. Ugyanis, ha pl. ektodermális sejteket külön-külön nevelünk, akkor azok idegi sejtekké válnak; csak akkor lesz kültakaró belőlük, ha együtt vannak. Ez az általuk termelt BMP (Bone Morphogenetic Protein) fehérjéknek köszönhető, és mint későbbi vizsgálatok bebizonyították, az organiztátorból izolált gének döntő többsége ilyen vagy olyan formában, a BMP faktorok hatásmechanizmusát gátolja. Magyarán az ektodermális sejtek alapvető sorsa az idegrendszerré válás (ez az ún. "neural default model", de hogy ez meg is valósuljon a BMP-k által kialakított gátlás gátlására van szükség.

S hogy mindez miképpen magyarázza meg Janus esetét? Természetesen nincs szó semmilyen kísérletes transzplantációról, a természetes folyamat siklott ki. Valószínűleg (bár biztosat egy kifejlett egyedről nehéz mondani) valamilyen okból kifolyólag a fejlődés egy korai szakaszában az organizátor két részre vált szét, és ezután mindkettő tette a dolgát: létrehozott egy-egy fejet. Hogy végül ezzel együtt egy teljesen életképes egyed jött létre, az azonban mindenképpen figyelemreméltó (Blinky, a közelmúltban született kétfejű boci nem húzta sokáig, bár persze emlősök esetén a legtöbb fejlődési mechanizmus sokkal érzékenyebb a rendellenességekre, mint a hüllőknél).

(Az osztódó embriós anigif a mychemicalsoul.com-ról származik.) 

Pár héttel ezelőtt a Current Biology lapjain egy cambridgei professzor, Peter Lawrence elmélkedett a tudomány jelenlegi állásáról. Igazából tartalom szempontjából nem sok újat tartalmaz a szöveg (de ami benne van, az igen jól meg van írva) - a tudományt egyre inkább impakt faktorokban, citációkban, publikáció számban mérik, ami kérlelhetetlenül is ahhoz vezetett, hogy sokan rányomják a nevüket cikkekre, amihez egyébként gyakorlatilag közük nincs, minden részeredményt igyekeznek külön cikként leközölni, és több időt töltenek a különböző tudományos lapok szerkesztőinek győzködésével, mint a tudománnyal magával. Ráadásul az említett mérő szempontok, bár kétségtelenül köthetők valamennyire egy sikeres kutatóhoz, koránt sem annyira egzakt mérőszámok, mint azt sokan elképzelik. Lehetetlen velük különböző tudományterületek szakértőit egymáshoz vetni, de még azonos területen belül tevékenykedő, de karrierjük különböző fázisában levő kutatók összevetése is bajos ilyen alapon.

A mérés persze szükséges, mert ma a tudomány egy szempontból alapvetően különbözik attól amit mondjuk Darwin, Humboldt vagy Pasteur művelt. Döntő mértékben köz- vagy alapítványi pénzből folyik, nem pedig saját zsebből. És értelemszerűen ilyen esetekben a támogató (legyen az az állam, vagy egy alapítványi kuratórium) alapvető (és, szögezzük le, senki által nem vitatott) elvárása, hogy a pénzt a lehető leghatékonyabban használják fel. A kérdés csak az, hogy a mai mérési és bírálási rendszer valóban azt méri-e, hogy egy-egy adott kutató jól kutat-e, vagy nem? Sőt egyáltalán biztos-e, hogy mai formájában a status quo nem kontraproduktív?

Hogy ez utóbbi nem eretnek gondolat, mi sem bizonyít jobban, mint a Lawrence esszé elején szereplő idézet, ami egy 1948-as Szilárd Leó novellából származik, "A Mark Gable Alapítványból". (Itt gyorsan be is vallom, hogy két héttel ezelőttig fogalmam sem volt utóbbi létezéséről, és azóta sem sikerült a teljes szöveget beszereznem, így - szégyenszemre - olvasatlanul írok róla.) Az iromány története dióhéjban annyi, hogy egy gazdag vállalkozó szerint a tudomány túl gyorsan halad és valahogy le szeretné lassítani. Amikor a főhős vélményét kéri ezügyben, akkor a következő tanácsot kapja:

"Felállíthatna egy alapítványt, évi harminc millió dolláros támogatással. Az anyagi támogatást igénylő kutatók, támogatásért pályázhatnának, amennyiben meggyőző kutatási tervvel képesek előállni. Az alapítványnak legyen tíz bizottsága, mindegyik álljon tizenkét kutatóból, akik felülvizsgálják a pályázatokat. Győzze meg a legaktívabb kutatókat, hogy hagyják ott a labormunkát és legyenek a bizottságok tagjai. [...] Így aztán, először is a legjobb kutatók a laborjuktól távol, a pályázatok elbírálásával lennének elfoglalva. Másodsorban a pénzszűkében levő tudományos dolgozók olyan kutatásokra koncentrálnának, amelyeket mindenki ígéretesnek gondol, és biztos, hogy leközölhető eredményt hoznak. Mivel mindenki a kézenfekvőt hajszolná, a tudomány hamarosan kiszáradna. Egyfajta társasjátékká válna. Divatok lennének. Aki a divatot követi kap támogatást. Aki nem, az nem."

Asszem azok számára, akik a tudományos élet valamely területén keresik kenyerüket, nem kell ecsetelni, hogy ezek a sorok ma, hat évtizeddel papírra vetésük után, mennyire szürreálisan fedik a valóságot. Ha fogékonyak vagyunk az összeesküvés elméletekre, akkor lehet azon fantáziálni, hogy nem ma a Mark Gable alapítványok világában élünk-e; de ha nem, akkor sem árt elfilózni azon, hogy a Szilárd által vázolt jövőkép, a tudomány kiüresedéséről, nem válik-e hamarosan szintén valósággá...