tg-cbmass-20121025

Nehéz felidézni manapság a penicillin felfedezése előtt időket, amikor egy egyszerű fertőzés igen gyakran halálos kimenetelű lehetett. Az antibiotikumok elérhetősége és elterjedtségse miatt a bakteriális fertőzések kezelése hétköznapi feladatnak tűnik. Pedig nem az.

Nem az, mert a molekuláris evolúció nem alszik és a bakteriális patogén törzsek a gyógyszerek diktálta szelekció alatt folyamatos ütemben fejlesztették ki a rezisztenciájukat a legkülönbözőbb hatású antibiotikumok ellen (utóbbiak a leggyakrabban a fehérje sizntézist vagy a sejtfal kialakulást gátolják). Nem más ez, mint egy klasszikus fegyverkezési verseny: mi megpróbálunk minden eszközel küzdeni a kis gonoszok ellen, ők meg a maguk eszközeivel keresztbetesznek nekünk. A folyamatos gyógyszerfejlesztéseknek köszönhetően eddig sikerült egy lépéssel előttük járnunk, de az elmúlt években a rezisztens törzsek megjelenése egyre gyorsult, egyre kevesebb ideig volt egy-egy hatóanyag valóban hatékony. Pár hete jelent meg az első szuper rezisztens (XDR) tuberkulózis törzs, és már Magyarországra is elért.

A tuberkulózist a Mycobacterium tuberculosis nevű baktérium okozza és elsősorban a gyenge immunrendszerű egyéneket támadja meg. Ez lehet egy HIV-fertőzött (ezért jelent a kór komoly veszélyt Dél-Afrikában), vagy leukémiás beteg, de lehet egy egyébként egészséges egyén operáció után is. Bár pánikra most valóban nincs ok, azért nem árt észbentartani, hogy a megújult betegség Dél-Afrikában 98%-os letalitással "köszönt be". S mivel az új gyógyszerek csak néhány év múlva kerülnek forgalomba, addig csak reménykedhetünk, hogy az XDR törzs nem "tanul meg" olyan trükköket, amelyektől megnő a fertőzőképessége. Mert most nála van az előny...

Hamár a zindex ilyen szépen belecsapott a lecsóba, akkor lássuk csak miről is szól pontosan az elmúlt napok egyik legfontosabb biotechnológiai jellegű híre.

A King's College és a Newcastle-i Egyetem kutatói új humán őssejtvonalakat szeretnének létrehozni, ami manapság nem igazán egyszerű folyamat, mert ilyen-vagy-olyan módon ez egy pársejtes (humán) embrió felhasználásával érhető csak el. Különösen bonyolult az etikai sövényzet, ha arról van szó, hogy különböző öregkori betegségeket próbálnának gyógyítani a beteg genetikai állományával megegyező őssejtekkel, hiszen ehhez szükség van egy petesejtre, amelynek eltávolítják a sejtmagját és helyette a beteg valamelyik felnőtt sejtjének sejtmagját ültetik be. Az így kapott hibrid petesejtet (amelynek sejtmagja a betegtől származik, de a mitokondriumaiban levő DNS a petesejt-donortól) ezután osztódásra noszogatják, majd néhány osztódás után a sejtekből embrionális őssejtvonalakat tenyésztenek ki. Ezek multipotens sejtvonalak, azaz megfelelő molekuláris koktélokkal a legkülönbözőbb sejtek létrehozására vehetők rá: idegsejttől inzulint termelő hasnyálmirigy-sejtekig.

A fenti eljárással az egyik nagy gond, hogy a petesejteket csak egy bonyolult és egyáltalán nem veszélytelen procedúra keretén belül lehet izolálni a donorokból, és ennek megfelelően elég kevés petesejt áll rendelkezésre ilyen célú kutatásokra. Ezt megkerülendő a kutatók egy alternatív megoldást ajánlottak: emberi petesejtek helyett marha petesejteket használnának. Az eljárás egyébként tök ua. lenne. (Azaz még véletlenül jöhetne létre egy minotaurusz, hiszen a zigóta teljes genetikai fejlődési programja megegyezne a sejtmag donoréval.)

Nagy Britanniában az ilyen eljárásokat egy különleges hatóság kell engedélyezze és persze még kérdéses, hogy ez esetben mit mondanak majd. Néhány befolyásos ellenző az "emberi méltóságot" félti egy ilyen eljárástól, szóval annak ellenére, hogy akár komoly haszonnal is kecsegtethet a kutatás, koránt sem lefutott még, hogy lesz valami a dologból.

Végül pedig egy kortynyit elméláznék az említett Index cikk címe, képanyaga és bevezetője között.

Mert az rendben van, hogy a cikk többi része elfogadhatóan van megírva (tegyük hozzá, leginkább azért mert szinte egy az egyben lefordították a BBC-ről). De a szándékosan bombasztikus cím és kezdő sor (egyébként komolyan lehetne vitatkozni, mit is értett a szerző a "gének összeeresztése" alatt...) egy nagyon szomorú szerkesztési gyakorlatról árulkodik: olyanról, ahol nem a cikkek minősége a legfontosabb, hanem a kattintások száma. Ha sokan rákattintanak a cikkre (amire jó az esély ha "ember-tehén szörnyről" írok és szép minotauruszos képpel illusztrálom), akkor a főszerkesztő bácsi elégedett lesz és talán még prémiumot ad. Nem vitatom, hogy portálok esetében nehéz másban mérni, mint elérések számában, de van egy pont ahol minden újságíró el kell(ene) gondolkozzon, hogy mennyit ér meg az a százzal több elérés....

update: Most nézem, hogy a hvg.hu sem jobb, sőt:

"A Newcastle University és a londoni Kings College kutatói három évre szóló engedélyért folyamodtak, amely lehetővé teszi számukra emberi és szarvasmarha DNS (sic!) fúziójából származó embriók létrehozását."

Aki ezt leírta, azt azonnal el kellene tiltani a biológiai témájú cikkek írásától. A szerkesztőt meg gyorsan lecserélni...

Ha kezünkbe veszünk egy gilisztát, már aki a kezébe veszi, láthatjuk, hogy nagyon sok majdnem egyforma gyűrűből, szelvényből áll. Ősi testfelépítésű állatoknál az ismétlődő testrészek előfordulása nagyon gyakori. Ahogyan az állatok specializálódtak különböző élőhelyekre és életformákra, egyes szelvényeik új feladatokra adaptálódtak. A szelvények adaptációja mögött legtöbbször, a blogban is sokat emlitett, Hox gének változatossága felelős. A mai példában olyan Hox jellegű génekről és kialakulásukról is lesz szó, mely a rovarok egy kisebb, bár annál kutatottabb csoportjára (pl. házi légy, ecetmuslica) jellemző, és összehasonlítva a régebben kialakult, de ma is jelen levő rovarokkal, szép példát mutatnak arra, hogy hogyan vesznek fel új funkciót egy gén megkettőződéséből eredő utód-gének (paralógok).

Az ősibbnek tekintett állapotban, melybe például a szúnyogok csoportja is tartozik, a szegmentációt meghatarozó egyik legfontosabb gént caudal-nak hivjak. Ennek a génnek a terméke, a caudal mRNS, asszimmetrikusan, az embrió hátulsó pólusán helyezkedik el. Az asszimetrikus mintázatot az mRNS – részleteiben még nem ismert – irányított lokalizációja okozza. A caudal mRNS ilyen, hátsó, azaz posterior elhelyezkedése valószínűleg a Caudal fehérje hasonló, gradiens szerű eloszlását eredményezi (ld. ábra). Ez gradiens aztán a hosszanti tengely mentén “lefordítódik” s az egyes szelvényekben különböző, szelvényspecifikus géneket kapcsol be.

Ha az evolúciósan kesőbb kialakult rovarok (pl. ecetmuslica) fejlődését nézzük, akkor megfigyelhetjük, hogy a caudal mRNS egyenletesen oszlik el az embriókban, azonban a Caudal fehérje, az ősi csoporthoz hasonlóan már ugyanúgy gradiens szerűen a hátulsó pólusban találhato meg a legnagyobb koncentrációban.

Ahhoz, hogy ezt a jelenséget megértsük, a később kialakult rovarcsoport egy új génjét kell megvizsgálnunk. Valójában ez nem egy hirtelen, újonnan kialakult gén, hiszen az evolúció során ilyen rövid idő alatt ez nem is fordulhat elő, hanem egy régi gén megváltozásának eredménye. A korábban kialakult rovarokban az embrióban és az embrión kívüli szövetekben általánosan kifejeződik a Hox3 gén. A Hox3 gén termékét az anyai sejtek is kifejezik, mely azután egyenletesen eloszlik a petékben. A Hox3 gén duplikációja következtében két gén jött létre, melyek kezdetben azonos funkciót láttak el.

Eltérő mutációik eredményeképpen a paralóg gének közül az egyik, melyet bicoid-nak hívnak, "ragadós" lett, azaz szerkezetének megváltozása miatt nem oszlik el egyenletesen a petékben, hanem az anyai sejtekből való szekretálódás helyén halmozódik fel. Ennek a génnek a terméke ezután koncentrációjától függően más-más géneket kapcsol be. Például a fej kialakításáért felelős gént a Bicoid magas koncentrációja kapcsolja be, ezért a Bicoid fehérje beinjektálása más testtájakba szintén fej kifejlődését eredményezi. A duplikációból származó másik gén, zerknüllt, gyakorlatilag minden más feladatot továbbra is ellát, és a bicoid kiegészítőjeként viselkedik. A zerknüllt nem fejeződik ki a pete kialakitásában részt vevő anyai sejtekben, de embrionális expressziója meghatározza az embriót körülvevő membrán háti oldalát. A bicoid, mint a Hox3 gén paralógja és a zerknüllt testvére, igy - az zigotikus feladatoktól megszabadulva - egy teljesen új szerepet kapott.

Itt térünk vissza a Caudal fehérjének a mintázatára, hiszen a Bicoid transzlációs represszorként is fontos szerepet játszik. Ahol a Bicoid jelen van, nem engedi hogy fehérje íródjon át a caudal mRNS-éről, ezért a Caudal fehérje, a korábban kialakult rovarok embriójához hasonlóan csak a hátulsó póluson helyezkedik el (ld. ábra).

A duplikáció és specifikus mutációk hatására a bicoid egy általánosan kifejeződő génből a fej és a szegmentáció kialakításához döntően hozzájáruló génné alakult, illusztrálva, hogy egy gén megkettőződésének következtében, hosszú távon egy új szabályozó hálózat fejlődhet ki. Ehhez nemcsak a bicoid-nak kellett megváltoznia, hanem a korábban fontos, a szelvények kifejlődéséhez elengedhetetlen gének (pl. caudal) szabályozó-régiója is úgy változott, hogy bicoid hozzájuk tudjon kötni és ezáltal a kifejeződésétől függjenek.

Olesnicky EC et al. (2006) Development 133, 3973-3982
http://pharyngula.org/index/weblog/comments/bicoid_evolution/

A szépségnek ára van, még akkor is, ha bogarakról van szó. Pár hete már ejtettem szót az Onthophagus fajok szarvairól, de egy aktuális cikk kapcsán némi kiegészítést fűznék az akkor leírtakhoz.

A nagyméretű szarvak a párszerzés eszközeivé váltak ezekben a fajokban, de egy-egy ilyen szépméretű testdísz növesztése bizony sok ráfordítást igényel: energiát és (sejt)anyagot egyaránt. Azokon a helyeken ahol a szarvak nőnek (amely lehet a tor, a fej eleje vagy háta) a szomszédos szervek (szemek vagy csápok) mérete általában fordítottan arányos a szarvak nagyságával.

A fejlődés során ezek a szomszédos struktúrák valószínűleg közös sejtcsoportból jönnek létre, így aztán minnél több energiát használnak a sejtek a nagyobb szarvak építéséhez, annál kevesebb áll majd rendelkezésre a többi szerv létrehozásához. Ezzel a logikával magyarázható az is, hogy azokban az Onthophagus fajokban, amelyek a nappali életről éjszakaira tértek át, általában eltűntek a szarvak, hiszen sokkal több értelme van az új körülmények között egy-egy jól fejlett szembe feccelni az energiát, mintsem nagy testdíszekkel össze-vissza repkedni a sötétben.

Most azonban kiderült, hogy más is feláldozódik a "testszépítés" oltárán. Egy kísérlet során az embrionális fejlődés közben elölték a szarvképző sejteket. Az így születő hímek nagyobbra nőttek mint nem preparált táraik, ráadásul arányosan nagyobb herékkel is rendelkeztek. Márpedig, ha valóban ilyen árat kell fizetni a hatékony fegyverekért, akkor több értelmet kap az is, hogy egyes fajokban a kisebb hímek, amelyek a nőstényekért való küzdelemben esélytelenek lennének, nem is növesztenek szarvat: nekik kevesebb esélyük lesz párzani, így az ilyen értékes alkalmakat jobban kell kihasználniuk - a lehetőség szerinti maximális mennyiségű hímivarsejt termelésével és célbajuttatásával.

Az elefántok kimagasló értelmi képességének számos anekdota állít emléket és nem minden alap nélkül.

A szürke óriások ugyanis azon kevés állatfaj közé tartoznak, amelyek komoly empátiát képesek tanúsítani csoporttársaik iránt. Ezt a fajta érzékenységet hajlamosak vagyunk nagyon "emberi" vonásnak tartani, talán éppen ezért természetfilmek egy kedvelt témája a haldokló öreg elefántot segíteni próbáló társak viselkedése. Ugyanakkor érdekes tény, hogy azok a fajok, amely hasonlóan fejlett szociális viselkedést mutatnak (pl. csimpánzok, orángutánok, gorillák és delfinek) általában fejlett "éntudattal" is rendelkeznek és egyedeik sikerrel szokták venni a legendás "tükör-tesztet" (bár a delfineknél, mint azt nemrég itt is jól példáztuk ez egyelőre vitatott ;-)).

Most a bronxi állatkertben annak próbáltak utánnajárni, hogy mit kezdenek az elefántok saját tükörképükkel. Egy hatalmas tükröt állítva az elefántkifutóba, a három ormányos (Maxine, Patty és Happy) reakcióját jegyezték fel gondozóik és egy atlantai egyetem kutatói.

Az elefántok, miután megszokták, láthatóan izgalomba jöttek a tükörtől. Eleinte megpróbáltak belesni mögé, majd kedvtelve áldogáltak előtte - és ami nagyon fontos és érdekes, hogy nem úgy viselkedtek, mintha egy másik elefánt állna velük szemben (azaz nem próbáltakszociális kontaktust létesíteni vele), hanem egyértelműen pózoltak. Tekergették az ormányukat és nézegették, miként tudják vele a fülüket mozgatni, ki-be járkáltak a tükör látóteréből, közben a szemük sarkából önmagukat lesve - csupa olyan cselekvésmintát mutattak, amelyet egyébként nem lehetett megfigyelni.

A kísérlet csúcspontja kétségetelenül az volt, amikor az elefántok egyik arcára egy fehér jelet tettek (fejük másik odalán egy átlátszó, de hasonló anyagból készült jel volt kontrollként). Az eredmények itt nem teljesen meggyőzőek, de az egyik elefánt, Happy, egyértelműen hosszú időt töltött az fehér ragtapasz-kereszt tapogatásával - legalább is az első napon, mert utánna már láthatóan nem érdekelte a dolog.

Hogy ez valóban erőteljesen bizonyítja-e a konvergens kognitív evolúciót az emberszabású majmok és az elefántok között (mint azt a szerzők állítják), azért (szerintem) még kérdéses marad, de az egész biztos, hogy nem zárja ki annak lehetőségét, sőt.