tg-cbmass-20121025

Ha csak annyit írnék, hogy a posztban egy erősen szociális fajról lesz szó, melynek tagjai az egymással való érintkezéshez a kommunikáció egy igen fejlett formáját használják, és amely faj Afrikából (több hullámban) kiindulva hódította meg a világot, akkor valószínűleg sokan a Homo sapiens-re gondolnának, nem minden logikát nélkülözve, hiszen a felsorolt attribútumok egyike sem mondható el túl sok élőlényről, hát még a kombinációjuk.

De ezúttal mégsem a(z anatómiailag) modern emberről lesz szó, hanem egy sokkal kisebb és törékenyebb élőlényről, a háziméhről (aka. Apis mellifera) - ez azonban csak még elképesztőbbé teszi a fenti (rövid) leírást. És persze azt is hiba lenne elhallgatni, hogy a hasonlóságok azért inkább csak érintőlegesek és még ahol fel is fedezhetőek, ott is lényegesek a különbségek.

Vegyük például az eredet esetét. Ugyan az Afrikában őshonos háziméh két nagy hullámban vette be Eurázsiát (az első Ázsiát és K-Európát kolonizálta, a másik pedig Ny-Európát), de a hasonlóság itt meg is szűnik. (Megj.: az amerikai elterjedés szintén két hullámban történt; mindkettő részben emberi koordinációval. Előbb az "európai" alfajt vitték be 1622 táján a telepesek, ezt azonban a 20. században gyors ütemben kiszorította az agresszívebb afrikai alfaj, amelyet 1956-ban telepítettek be Brazíliába.) Hiszen a Homo genusszal ellentétben, melynek korai evolúciója is a "fekete kontinensre" lokalizálódik, a méhek ősei nem Afrikában szelték a levegőt. Ennek a jele az, hogy a ma ismert tíz Apis fajból kilenc Ázsiában őshonos, és a legrégebbi méh-fosszília is itt került elő. Ez utóbbi (Mellitosphex burmensis) egy burmai borostyánkő-bányában bukkant a felszínre és az Apoidea csoport egy mára már kihalt ágát képviseli; amolyan igazi "átmeneti fosszília", hiszen szépen keverednek benne a darázs- és méhvonások. Ráadásul azt igazolja, hogy a méhek kialakulása (~100 millió éve) az Alsó -Krétára tehető, vagyis igen közel a nyitvatermők kialakulásához - ami igen logikusnak tűnik, tekintve hogy utóbbiak megjelenése azt is jelentette, hogy egy remek új táplálékforrás tűnt fel a színtéren.

Az "eredethez" hasonlóan a nyelv esetében is felületes a hasonlóság. Nincsenek azonos nyelvtani szabályok, hasonló hangképzés, mondatszerkezet, azaz semmi, amit általában az emberi beszéddel szoktunk összefüggésbe hozni. De ennek ellenére mai ismereteink szerint a főemlősökön kívül a méhek az egyetlen szimbolikus nyelvvel (lásd alább) rendelkező faj - ez pedig, tekintve, hogy agyuk mindössze egymillió idegsejtből áll (azaz kb. öt nagyságrenddel kevesebb, mint a mienk), nem rossz teljesítmény.

(A "szimbolikus nyelv" - természetesen - Karl von Frisch híres méhtáncát jelenti, amely segítségével a nektár/pollen gyűjtésből hazaérkező dolgozók társaikkal közlik az élelemforrás helyét.)

Méhekről a legtöbb embernek mindenekelőtt a kaptár (pontosabban a benne lakó raj) jut eszébe - na és persze a méz -, ez a hihetetlenül szofisztikált mikrotársadalom, amely lakóinak altruizmusa révén már-már egy szupraindividuális élőlényként működik. A rajt alkotó méhek (királynő, dolgozók, herék) egymás közeli rokonai, ami egyrészt elméleti síkon remek magyarázatot kínál az altruizmus jelenlétére (hiszen, még ha az egyes dolgozók nem is szaporodnak, így végül mégiscsak hozzájárulnak saját génjeik továbbéléséhez), másrészt azonban egy igencsak praktikus és valós problémát vet: a genetikailag túlontúl egyforma kolónia túlélési esélyei lényegesen rosszabbak a valós világ néha kiszámíthatatlan körülményei között (ennek megfelelően a természetben a diverzebb méhrajok sokkal gyorsabban tudnak növekedni, mint homogén társaik).

Egy genetikus szemszögéből azonban szinte kétségtelenül az a legérdekesebb, hogy egy viszonylag hasonló genetikai állomány hogyan kódolja a három igencsak különböző méh-életutat. A legegyszerűbb a herék, azaz hímek esete, akik társaikkal ellentétben haploidok, vagyis minden kromoszómából csak egyet hordoznak. Ez egyben oka is nemiségüknek, mert a haploid kromoszómakészlet azt jelenti, hogy a complementary sex determiner (csd) génből csak egy(fajta) verziót hordoznak, ez pedig a méh szex-determinációs rendszerben hím életutat eredményez - kvázi életük egyetlen célja a szaporodás.

A királynő és dolgozók esete bonyolultabb, hiszen mindannyian diploidok. Az egyetlen különbség, ami eldönti, hogy mi lesz a petéből, egyáltalán nem genetikai ok, hanem nagyon is környezeti: a táplálék minőségétől függ. Ez azonban nemcsak méretbeli és korbeli különbséget okoz (a királynő kétszer akkora, mint egy átlagos dolgozó és kétszer annyi ideig is él), de számos anatómiai különbséget is. A legevidensebb a petefészkek mérete - királynő: nagy; dolgozó: kisebb vagy még kisebb -, a hátsó lábak alakja - a dolgozóknál itt egy speciális "nektár kosár" alakul ki, de említhető a fullánk alakja is, ami a nőstényeknél nélkülözi a dolgozók kis kampóját (így csípésük is kevésbé kellemetlen).

A szemfülés kérdés persze az, hogy miért kapnak egyes peték több/jobb kaját mint a többiek. A helyzet az, hogy a királynő az "agykontroll" egészen különleges formáját alkalmazva igazgatja kis uradalmát. Egy különleges anyagot, ún. queen mandibular pheromone-t (QMP) termel, amelynek hatására a dolgozók más táplálékot adnak a petéknek, illetve szorgalmasabban végzik lakhelyük tisztítását. Épp ezért, ha elpusztul a királynő - vagyis nincs több QMP a levegőben-, alattvalói mintha "zombi álomból" ébrednének, hirtelen teljesen másképp kezdenek viselkedni. Egyrészt elkezdenek gourmet élelmet adni a még meglevő petéknek (így több királynő-jelölt is kikel, akik majd egymás között lejátsszák, hogy ki legyen a leendő uralkodó), ill. maguk is elkezdenek petéket rakni - de, mivel ők maguk sosem párosodtak, ezek haploid egyedek lesznek, azaz hímek. A tartós QMP dózis valószínűleg nem lehet kellemes és a királynőnek igyekeznie is kell, hogy ez ne tudatosuljon környezetében; erre látszik legalább is utalni a hormon leszedáló jellege: a feromon hatása alatt élő dolgozók nem képesek asszociatív tanulásra (pl. egy szagérzetet, a vele együtt adott enyhe áramütéshez kapcsolni).

A méhek viselkedés-repertoárjának extra csavarja, hogy durva megközelítésben dolgozóból is három van: a lépet és kaptárt rendbentartó, valamint a pollent és nektárt gyűjtők. Előbbi és két utóbbi alapvetően ugyanannak az életútnak a különböző állomásait jelenti, hiszen kikelése után a méh kb. két hétig a kaptárban végzi a házimunkát, ezután pedig élte fennmaradó részét gyűjtögetéssel tölti. Azt, hogy éppen melyik "viselkedési program" fut, egy hormon (a juvenilis hormon - JH) és egy szikanyag fehérje, a vitellogenin koncentrációja határozza meg. A kettőnek ellentétes hatása van és egymást is kölcsönösen gátolják. A JH ösztönzi a gyűjtögetésre való áttérést, de igazából a vitellogenin koncentráció a mérvadó - csak, ha utóbbi egy küszöbérték alá csökken ("foraging threshold"), akkor következhet be a viselkedésváltás. A kezdeti hetek vitellogenin szintje azt is eldönti, hogy a dolgozó majd pollent vagy nektárt fog gyűjteni ("pollen forager" ill. "nectar forager"), ha kirepül: magas koncentráció esetén előbbi, relatíve alacsony esetén pedig utóbbi következik be. (Ezzel a mechanizmussal magyarázható, hogy ha a vitellogenin szintet mesterségesen lenullázzuk a fiatal méhben, akkor egyáltalán nem sertepertél a kaptárban, hanem azonnal kiszáll nektárt keresni.)

A HTB-gyűjtögető váltásnak következményeként a méhek génjeinek közel 40%-ában figyelhető meg expresszióváltozás. Hogy ezek közül melyek az igazán fontosak, azt még éppen csak kapisgáljuk, de remélhetőleg a tavaly elkészült háziméh-genom segítséget nyújt majd. (Ez utóbbi egyik plusz hozománya, hogy extra bizonyítékot nyújtott arra, amit már a hidra genom kapcsán feszegettem: a genetikusok legelső háziállata, a Drosophila genomja sok szempontból inkább kivételt képez, és aligha tekinthető átlagos "rovargenomnak". Például a kromoszómák végén levő ún. telomér szekvenciájuk igazából tök egyedi, még a méhekben hasonló ahhoz is, amit a gerincesekben találunk. Továbbá úgy tűnik, hogy míg a méhekben funkcionális DNS-metiláció figyelhető meg - bár ennek szerepe még nem tisztázott -, a muslicákban nem biztos, hogy van ilyen.)

A komplex társadalmi berendezkedés természetesen szinte tálcán kínálja a kérdést, hogy egy ilyen összetett viselkedés lérejöhetett-e evolúciósan. S bár nincs még tökélete bizonyítékunk, elég valószínűnek és logikusnak tűnő elméletünk már van. Ennek egyik fontos eleme, hogy a háziméhek minden viselkedésmintázata kezdetleges vagy kevésbé kezdetleges formában felfedezhető más, magányos darázs- és méhfajokban. Ezeknél általában a nőstény egyedül készít lakhelyet utódainak, amit azok fejlődése alatt rendben tart, majd pedig a peték kikelése után, azokat táplálja. Azaz igazából csak a feladatok hatékony felosztása jelent meg a háziméheknél (ill. velük párhuzamosan és tőlük függetlenül még más darázs, hangya és méh fajokban is): a királynő a feladat első részére "koncentrál", míg a dolgozók a többi részére. Ez persze azt jelenti, hogy az ősi viselkedésmintázat egyes elemei genetikailag szétválaszthatóak, erre pedig még nincs bizonyíték (részben azért mert a magányos méhfajok tanulmányozása nem az a tudományterület, amibe hagyományosan sok pénzt és energiát feccelnek).

De, tekintve a méhek gazdasági jelentőségét, ill. viszonylagos veszélyeztetettségét, nem tűnik kérdésesnek, hogy a méhek még hosszú ideig intenziv kutatómunka alanyai lesznek.

Bő másfél évvel a mamut mitokondriális genomjának megszekvenálása után, egy újabb paleo-ormányos mtDNS-ének szekvenciájával lett gazdagabb a tudomány. A szóban forgó lény, az amerikai kontinensről ismert masztodon (Mammut americanum), az egyszervolt gyapjas mamutok és ma élő elefántok unokatestvére.

Az Ormányosok rendjének (Proboscidae) ma is élő három képviselője (a két afrikai- és az egyszem ázsiai elefántfaj) sok hasonló jeggyel bír, mint két kihalt rokonuk: nagy termet, jellegzetes ormány, ívelt agyar és különleges örlőfog (ez utóbbi van feltüntetve a szomszédos ábrán is), azaz elég valószínűnek látszik, hogy mintegy 24-28 millió évvel ezelőtt élt közös ősük sem nézett ki nagyon különbözően. És, bár a kettő nem feltétlenül kell összefüggjön, olybá tűnik, hogy a viszonylag korlátozott morfológiai változások mellett, az Ormányosok az mtDNS szintjén sem a változás hívei, ui. utóbbi lényegesen lassabban változott/változik bennük, mint más emlős csoportokban.

A masztodon mtDNS révén földrengető filogenetikai újdonság nem került napvilágra, de jobban képet kaphatunk arról, hogy az Elefántféléken belül hogyan következetek be a fontosabb speciációs lépések. Az afrikai elefántok és a mamut-ázsiai elefánt vonal úgy 6.6-8.8 millió éve vált el egymástól, a gyapjas mamutok és ázsiai elefántok pedig kb. 1 millió évvel később intettek búcsút egymásnak. Ez az időzítés azért különlegesen figyelemreméltő, mert épp ezidőtájt, ugyanezen tájakon (hol máshol, mint Afrikában) legalább egy másik emlőscsoporton belül is felgyorsult a fajkeletkezés. Az emberszabású majmok csoportjáról van szó, s a folyamat eredményei vagyunk mi magunk is. Hogy melyik környezeti körülmény indította el ezt a speciációs hullámot, ma még nem tudható, de gyorsan változó világunkban nem lenne egy érdektelen információ...

(p.s.: A mamut-klónozásnak természetesen továbbra is drukkolunk. ;-)) 

Mivel őssejtekről már amúgy is régen esett szó: szóval az a nagy hír, hogy végre-valahára úgy tűnik, hogy (legalább részben) sikerült az ún. transzdifferenciálódás kérdést megoldani. A beavatatlanok számára röviden összefoglalva ez az a jelenség, amikor egy véglegesen differenciálódott sejtből (pl. bőrsejt) - vagy annak már jócskán differenciálódott elődjéből - egy teljesen más fajta sejtet állítunk elő, olyant ami egy másik csíralemezhez tartozik. Tehát, mivel a három csíralemezünk már a fejlődés legelején elkülönül, a transzdifferenciálódás során a célunk az, hogy egy képzeletbeli reset-gomb megnyomásával a sejttel elfelejtessük mibenlétét, és újraindítsuk benne a teljes fejlődési algoritmust. Magyarán azt várjuk el tőle, hogy kvázi ugyanúgy viselkedjen mint egy frissen megtermékenyült petesejt , vagy annak néhány osztódással későbbi utódja (bővebben itt volt még szó erről).

Ez pedig nem triviális. Az elmúlt évek során már volt néhány hamis heuréka pillanat, amiről kiderült, hogy fasza kis mellékterméket találtak, így aztán ma már mindenki óvatosabb. Most azonban egy japán és egy amerikai csoport párhuzamosan nagyon hasonló eredményre jutott, hasonló elvet követve, ami akár bizakodásra is okot adhat.

A kutatók azt használták ki, hogy számos olyan gént ismerünk már, amelyek termékei nélkülözhetetlenek egy normális embrió fejlődése során az őssejtekben, s ha ezek hiányoznak, akkor a folyamat már pár sejtes állapotban elakad. Ezek a gének - Oct4, Sox2, c-Myc és Klf4 - a korai embrió elkötelezetlen (differenciálatlan) sejtjeiben még aktívak, de később kikapcsolódnak (ha esetleg mégsem, az gyakran tumorképződéshez vezet), amit a DNS reverzibilis ún. epigenetikai módosításával érnek el a szervezetek. Vagyis, ha őssejtet akarunk "előállítani", az ideális az lenne, ha ezeket a géneket közvetlenül be tudnánk kapcsolni (az epigenetikai módosítások törlésével). De ez sajna technikailag ma nem megvalósítható, így maradt B tervként az említett gének mesterséges bevitele retrovírus-vektorok révén, amivel valami hasonló hatást érünk el.

A két csoport egyaránt a sejttenyésztők egyik kis kedvencét, a fibroblaszt sejteket használta a kísérletekhez és azt figyelték, hogy az említett gének retrovirális bevitele után melyik sejtekben indul el a saját Oct4 gén kifejeződése, vagy egy másik őssejt marker, a Nanog expressziója (ezekhez a génekhez a zöld fluoreszcens fehérje szekvenciáját fűzték a sejtek genomjában, így átíródásuk könnyen észlelhető volt). Az ilyen (már nem is annyira) fibroblaszt sejtek morfológiailag nagyon hasonlónak tűntek a valódi embrionális őssejtekhez és a közelebbi vizsgálódás azt is kiderítette, hogy valóban átestek a resetelésen: a különböző gének kifejeződése és epigenetikai állapota egyaránt az "igazi" őssejtekre jellemző volt. Az igazi non-plusz-ultra kísérlet persze az, hogy a kiválogatott sejtek egy pár sejtes embrióba bejutva képesek-e mindenfajta sejttípust létrehozni? Képesek.

Az egyetlen gond az egész kísérlettel (ami miatt nem beszélhetünk máris potenciális klinikai alkalmazásokról) az paradox módon épp a kezdeti lépés, a négy gén retrovirális bevitele. Mert bár a "resetelt" sejtekben a gének így bevitt másolatai kikapcsolódtak (a genomon jelen levő "eredeti" változatok pedig be), sok esetben később kifejlett egerekben ez a kikapcsolódás elromlik. Az ilyen egerekben pedig durván megugrott a rákos megbetegedések száma. Emellett az is gond, hogy a retrovirális vektorok genomi integrálódását nem lehet irányítani, így mindig fennáll a veszélye, hogy rossz helyre kerülnek és valamilyen fontos másik gén működésébe zavarnak bele. De ennek ellenére ez egy fontos lépés afelé, hogy bármilyen sejtünkből, bármilyen másik sejtet csinélhassunk.

(Emlékeztetőül: erre elsősorban az etikai dilemmák miatt van szükség, mert a klasszikus őssejt-praktikák egy-egy embrió elpusztításával jártak, így pedig ez kikerülhető. Legalább is látszólag. Hiszen, ha egy fibroblaszt sejtet totipotenciális őssejtté transzdifferenciálunk, az majdhogynem egyenértékűvé válik egy megtermékenyített petesejttel. Vagyis az a kicsit skizofrén helyzet állhat elő, hogy az embrionális őssejtek pótolni akarva előbb klónozunk valakit, majd elpusztítjuk a klónját. Szerintem. Amennyiben tévedek, a kommentekben kéretik kijavítani.)

Ezer köszönet Szindbádnak, hogy erre felhívta a figyelmemet, ui. a hír annyira hihetetlen, hogy, ha nem a Spiegelről és a Lancetről lenne szó, csak legyintenék, hoax az egész, ilyen nincs/nem lehet. És mégis.

Szóval a történet egészen dióhéjban annyi, hogy 2003 derekán egy francia köztitsztviselőnek feltűnt, hogy a lába furcsán fájogat ezért bebattyogott a közeli korházba. Ott rutinszerűen lenyomtak rajta egy agyi CT-scant, majd ezt követően gondolom az ügyeltes doki egy ideig azt hitte, hogy lefagyott a gép, majd kicsit megdöbbentem átszólt a kollegáknak. Ugyanis a mit látott, pontosabban nem látott az semmiképpen sem mindennapi dolog. Ott ahol a páciens agyszövete kellett volna terpeszkedjen, csak sötétség tátongott (a kép jobb oldalán látható emberünk CT-je, a bal oldalon pedig egy átlagos CT - a képen valahol homlokmagasságban készült metszetek vannak).

Mint kiderült, a páciens gyerekkorában egy jellegzetes betegségben szenvedett, ún. hydrocepháliában, amely a jellegzetes tünete az agy-gerincvelői folyadék túltermelése. Ezt az extra folyadékot a betegek egy kis csapon engedik ki és a mi emberünknek is egy ilyenje volt úgy 14 éves koráig. Úgy tűnik azonban, hogy a túl sok folyadék hatalmas belső nyomást alakított ki az agykamrákban, s ennek következményeként az agyszövet a koponyára lapult és teljesen elvékonyodott. Ami a dologban a legmegdöbbentőbb nagyon durva defomáció ellenére hősünk teljesen mindennapi életet él. És bár nem mondható zseninek (IQ-ja csak 75), nem is értelmi fogyatékos; normális családja van (feleség, két gyerek) és normális élete.

A dinoszauruszok a késői Triász folyamán jelentek meg (uszkve 200-230 millió éve) és ezt követően terjedtek el világszerte, fokozatosan kiszorítva más, primitívebb archoszaurusz csoportokat.

A korabeli fauna ezen átalakulása (különösen a változás üteme) csak részben rekonstruált folyamat és ennek megfelelően sok vita tárgya is egyben. Az eddigi (viszonylag szűkös) leletanyag egy relative gyors átalakulást valószínűsített - minden valószínűség szerint hibásan.

Ugyanis egy új lelőhely, a 2006-ban feltárásra került új mexikói Hayden kőbánya leletanyaga azt mutatja, hogy a primitívebb archoszauruszok sokkal hosszabb ideig megfértek a fejlettebb dinó ősökkel, illetve magukkal dinoszauruszokkal is, mint eddig gondoltuk. Az állatvilág ősi átalakulása, az új adatok szerint, mintegy 15-20 millió évet vett igénybe, és valószínűleg a különböző éghajlatokon más-más ütemezéssel zajlott le. Végül, mint azt ma már tudjuk, a dinoszauruszok bizonyultak a fittebbnek és kiszorították a velük hasonló élettérre igényt tartó távoli rokonaikat, de valószínűleg az evolúciós előnyük nem volt drámai, inkább csak minimális (különben gyorsabb lenne az átmenet). Ez a kis különbség azonban évmilliók alatt összeadódott és megalapozta a dinoszauruszok későbbi dominanciáját.