Evolúció bejegyzései

2006. június 21., szerda

 

Hibrid lepkék

 dolphin | 10:34 | EvoDevo Evolúció Öröklődés

Heliconus lepék Ha fajkeletkezésről, azaz speciációról beszélünk, elsősorban az jut eszünkbe, hogy földrajzi vagy viselkedésbeli okok miatt egy bizonyos faj populációja szétválik, hosszabb távon két új fajt hozva létre (lásd allopatrikus és szimpatrikus speciáció). Ha nem is túl gyakran, de létezik egy másfajta út is.

Ez pedig ahhoz kapcsolódik, hogy két viszonylag közeli rokon faj kereszteződik, hibridet hozva létre (lásd nem is olyan régen az ember-csimpánz szétválásról szóló hírecskét), s valamiért a hibrid fennmarad, azaz nem olvad bele egyik szülői generációba sem. Nos, valami ilyesmit figyeltek meg az Andok lejtőin élő pillangók esetében. A Heliconius melpomene és Heliconius cydno nem túl távoli rokonok, amelyek élettere az említett térségben átfed. A két faj kromoszóma száma azonos, elsősorban a szárny mintázaton alapuló reproduktív izoláció figyelhető meg közöttük: a szárnyukon piros sávot viselő H. melpomene egyedek a piros sávos pillangókat, a fehér sávot viselő H. cydno egyedek pedig fehér sávos fajtársaikat részesítik előnyben párválasztáskor, bár elvétve előfordulhatnak "félrelépések" is.

Egy ilyen "félrelépés" eredménye a jelek szerint a Kolumbiában előforduló H. heurippa lepkefaj is. A kutatók érdeklődését elsősorban az keltette fel, hogy ennek a fajnak a mintázata gyakorlatilag olyan mintha a két korábban említett fajok mintázatát elegyítenénk. Mi több, hamar kiderült, hogy kromoszóma számuk is azonos, és ha különböző géneket vizsgálunk, egyesek a H. melpomene, mások pedig a H. cydno génekhez fognak hasonlítani.

A következő logikus lépés az volt, hogy kipróbálták, mi történik amennyiben egy laborban keresztezik a két (feltehetően) szülői fajt: az eredmény igencsak meggyőző: gyakorlatilag két generáció alatt újrateremthető a H. heurippa. (Az első hibrid generációban - Haldane szabályának megfelelően - csak a homogamétás hímek lesznek termékenyek, alapvetően hasonlóan az ember-csimpánz esethez, csak abban az esetben a nőstények a homogamétás egyedek.) Sőt, mivel az új faj kialakulásával párhuzamosan erős szexuális preferencia jön létre az új szárnymintázatra (még nem teljesen tisztázott okokból), az is megfejthető, hogy a hibrid miért nem olvadt vissza a szülői populációkba: egyszerűen a piros-fehér csíkos egyedek is jobban vonzódnak a piros-fehér csíkos társaikhoz, mint a csak piros, vagy csak fehér csíkot hordozó távolabbi rokonaikhoz.

Mavárez, J, Salazar, CA, Bermingham, E, Salcedo, C, Jiggins, CD, Linares, M (2006) Speciation by hybridization in Heliconius butterflies. Nature 441, 868-871.

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. június 20., kedd

 

Pekingi kacsa

 dolphin | 11:32 | Evolúció Fosszíliák

Gansus yumenensis rekonstrukcióHa mostanság Kínáról madarak okán esik szó, akkor hajlamosak vagyunk elsőrorban madárinfluenzára gondolni (na nem éppen véletlenül), vagy esetleg a címben említett gasztronómiai különlegességre. Most azonban itt a remek alkalom, hogy tágítsuk világképünket, ugyanis egy újabb remekbe szabott madárfosszília került elő az északnyugati Gansu tartományból.

A 110 millió éves Gansus yumenenis az eddig feltártak közül a legősibb modern madárnak számít, azaz az Euornithes csapat legrégebbi tagjának.

Elolvasom »


Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. június 11., vasárnap

 

A madarak eredete

 primavis | 21:51 | Evolúció Fosszíliák

gólya A kérdés majd 150 éve (1861) merült fel, az első Archaeopteryx csontváz megtalálása után. Kevesen tudják, hogy nem ez volt az első! Azt már ugyanúgy egy bajorországi palabányában már 1855-ben megtalálták, s eladták a hollandiai Harlem múzeumának. Ott fedezte fel újra John Ostrom egyesült államokbeli paleontológus 1970-ben. Addig egy kis dinoszaurusz maradványának vélték. Ugyanis ennek a példánynak nem voltak tollai. Innen indult el újra egyébként a dinoszaurusz-madár rokonság illetve leszármazás hipotézise. Azért újra, mivel Huxley már a XIX. században feltételezte ezt a kapcsolatot, sőt Müller professzor a müncheni egyetem paleontológusa már a londoni múzeumnak eladott példány felfedezése után kijelentette, hogy az nem madár, hanem egy kis hüllő! Csak hát ezt mindenki elvetette, a tollazatra hivatkozva. Igaz, F. Hoyle és Wickramasinghe 1985-ben egy Science-ben megjelent cikkben nem kevesebbet állítottak, mint hogy az ősmadárnak elfogadott lény tollait annak idején a megtalálói ráhamisították! „Válaszként” Kínában elkezdték sorra felfedezni a tollas lények maradványait, amelyek közt madárszerűtől Tyranosaurus maradványig számtalan típus előfordul. Így aztán kiderült, hogy a tollazat egymagában még nem jelenti a madár voltat. Ezt én úgy fejezem ki, hogy: „minden madár tollas állat, de nem minden tollas állat madár!”.

Elolvasom »


Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. június 7., szerda

 

Mell - ékes haszon

 dolphin | 4:32 | Humán Evolúció

mellHumán immunológiát, vagy egyszerűen csak az anyatej összetételét tanulmányozva előbb-utóbb a szemünkbe ötlik, hogy az anyatej a tápanyagok mellett számos olyan molekulát is tartalmaz, amelyek az újszülöttet segíthetik a kórokozók leküzdésében. Ilyenkor elismerően mosolygunk, hogy "nocsak, milyen ötletes a természet, remek ötlet volt a kisbabák ebédjéhez egy kis immunerősítő anyagot adagolni". De álljunk csak meg, biztos is így van ez az adagolósdi? Nem lehet, hogy a természet egy immunoprotektív anyaghoz kezdett tápanyagot adagolni...?

Elolvasom »


Na, ehhez szólj hozzá (5)

2006. június 1., csütörtök

 

Az elveszett világ

 dolphin | 13:53 | Evolúció
Ismeretlen ízeltlábú Hmmmm, minden, az evolúció irányában csöppnyi affinitást is érző biológus álma valami hasonlót felfedezni: a Times híre szerint Izraelben egy több millió éve hermetikusan izolált ökoszisztémára bukkantak a kutatók egy kőfejtő környékén. A külvilágtól feltételezhetően kb. 5 millió éven át elzárt barlangban minimum nyolc új fajt találtak, köztük számos a mai modern skorpiókra emlékeztető ízeltlábút. Egyelőre nem lehet sokat tudni az új fajokról, de kíváncsian várom annak leírását, hogy milyen utat választott magának az evolúció a Föld ezen eldugott szegletében. A mellékelt ábrán annyi látszik, hogy a test pigmentezettsége lecsökkent, ami egyáltalán nem meglepő a korom sötétben és a világ más tájain, egészen más fajok esetében is volt már rá példa (lásd mexikói barlangi halak - Astyanax fasciatus - esetében). Az már csak saját jóslatom, hogy (szintén hasonlóan más barlangi fajokhoz) a látószervük is totál elcsökevényesedett és pusztán más érzékszerveikre hagyatkozva tájékozódnak. Mindenesetre izgalmas lesz ezekről a kis dögökről majd bővebben is olvasni, megtudni miként mások mint a felszínen élő rokonaik, és milyen genetikai változásokra vezethetők vissza a morfológiai különbségek.

Na, ehhez szólj hozzá (2)

2006. május 25., csütörtök

 

Más szemmel nézve

 dolphin | 21:46 | Mikrobiológia Evolúció

A napokban két olyan publikáció is napvilágot látott, amely aktuális biológiai paradigmákat kritizál. Az első, Norman Pace esszéje a Nature hasábjain, szerintem kicsit már nyitott kapukat dönget. A fő mondanivalója a három domain alapú új "életfa" körül forog. Ez lényegében egy régebbi, elsősorban morfológiai felfogást váltott fel, ahol az élőlényeket alapvetően annak alapján osztályozták, hogy van-e sejtmagjuk, vagy nincs - azaz eukarióták vagy prokarióták. Mint azonban a közelmúlt molekuláris analízisei rámutattak, ez a felosztás eredendően hibás, hiszen a köztudatban "prokaryoták"-ként élő csoport két nagy részből áll: valódi baktériumokból (Bacteria) és archebaktériumokból (Archea), ráadásul számos szekvencia vizsgálata alapján utóbbi csoport közelebb áll az eukariótákhoz mint a Bacteria csoportba tartozó fajokhoz. Azaz a régi nevezéktan egyszerűen félrevezető.

A második cikk a Science-ben jelent meg és egy eddig még aránylag ritkán vitatott paradigma kivágását javasolja. 1981 óta, amikor Lynn Margulis megjelentette az endoszimbionta elméletet népszerűsítő művét, a gondolat, miszerint a komplexebb eukarióta sejtek primitívebb prokarióta (a szó régi értelmében) sejtek együttéléséből (szimbiózisából) származnak egészen elképesztő sikerpályát futott be. A David Penny által jegyzett kritikai review arra mutat rá, hogy eljött azonban az ideje, hogy felismerjük, vannak olyan területek, ahol az endoszimbionta elmélet megmérettetett és kevésnek találtatott.
Amíg pl. mára már szinte kétségtelenné vált, hogy az eukarióták mitokondriuma és a növények plasztisai valóban egy ős-eukarióta - prokarióta "románc" keretében jöttek létre (előbbi esetben egy {alpha}-proteobacterium, mág utóbbi esetben egy kékalga lett a partner), addig az elmúlt években kiözönlő iszonyatos méretű genom információ kétségessé tette, hogy az első eukarióták valóban egy bacteria és egy archea szimbiózisán át jöttek-e létre. Ezt sokan azért vetették fel, mert nagy léptékben nézve az eukarióta sejtmag számos fehérjéje jobban hasonlít az archeák fehérjéire, míg a citoplazmatikus fehérjék inkább a bakteriális fehérjékkel mutatnak rokonságot. Penny azonban azt hangsúlyozza, hogy ez kevés: e mellett még számos olyan specifikusan eukarióta fehérje létezik, amelynek semelyik másik domainben nincs megfelelője. Ezek egy része kétségtelenül az evolúció során később jelenet meg, de egy másik részük azonban nagy eséllyel már jelen volt a legősibb eukarióta sejtben is. És itt válik izgalmassá, amit a kritikusok hangsúlyoznak: szerintük sokkal valószínűbb, hogy három domain tagjainak közös őse kicsit más volt mint a ma ismert baktériumok vagy éppen archeák. Olyan egysejtű organizmusról lehet szó, amelynek bár a konkrét felépítéséről nehéz jóslásokba bocsájtkozni (annál is kevésbé, mert egyesek szerint ez nem is volt sejtes szerveződés) néhány dolog azonban a genomjáról megjósolható: leginkább az, hogy sok intronja volt, s ezek az archeák és baktériumok vonalán elvesztek (ez nem ritkaság, számos genomredukcióra ismerünk példát magasabb rendű fajokban is).
Hogy miért? Felthetően, mert a kisebb genom gyorsabb osztódást tett lehetvé, ami pedig szükségessé vált a prokarióta fajok fennmaradásához, mert egy falánk ragadozó tűnt fel a környezetben: egy más sejteket bekebelező, fagotrófiával táplálkozó .... eukarióta. Ugyanis ez a fajta energiaszerzés pont az eukarióták specifikuma, és ez egyben arra is magyarázatot adhat, hogy később miként is került sor a már emlegetett két "románcra", a mitokondriumok és a plasztisok születésére.

Pace, NR. (2006) Time for a change. Nature 441:289.
Kurland, GC, Collins, LJ and Penny, D (2006) Genomics and the irreducible nature of eukaryote cells. Science 312:1011 - 1014.

Na, ehhez szólj hozzá (2)

2006. május 17., szerda

 

Majomemberek

 dolphin | 23:31 | Humán Evolúció

Tegnap említettem, hogy a csimpánz genom mennyire árulkodhat az emberi faj kialakulásáról, s lám, már itt is a bizonyíték :-). A Nature online verziójában jelent meg egy cikk, amely a rendelkezésünkre álló teljes humán és csimpánz genom alapján, a már meglevő gorilla, orángután és makákó genomok segítségével igyekszik rekonstruálni kis fajunk kialakulásának legvégső lépéseit. És a kép korántsem annyira tiszta, mint azt gondolnánk. ;-)

Többé-kevésbé közmegegyezés tárgya, hogy a hominidák evolúciójában az olyan dolgok, mint pl. a folyamatos két lábon járás igen fontos lépésnek számítottak, és ez logikusnak is tűnik, hiszen az emberszabású majmok esetén egyáltalán nem bevett szokás az ún. bipedalizmus. Ennek megfelelően a 6,5-7,4 millió évesre datált, számos klasszikus hominida-jelleget hordozó Sahelanthropus tchadensis csontváz alapján az emberi és csimpánz-vonalak szétválását korábban min. 7 millió évesre datálták. A két faj genomja azonban mást sugall. Először is feltűnő, hogy a homológ, azaz egymásnak megfeleltethető kromoszómarégiók közötti hasonlóság/változatosság korántsem egyenletes, és ez nem kevesebbet jelent, mint azt, hogy a két faj teljes szétválása nem ripsz-ropsz következett be, hanem egy szolid 4 millió éves intervallum alatt. Ez sokkal több, mint amit eddig gondoltak, s mivel ennek az intervallumnak a mi korunkhoz közel eső határa 6,3-5,4 millió évre esik, már látható is ennek a komolyabb következménye: a speciáció átfed már ismert hominid-fosszíliák jelenlétével. Ennek magyarázatára a kutatók egy igen provokatív elmélettel álltak elő: az emberi és csimpánz-vonalak szétválása két lépésben történt. Az első lépés során a két vonal időszakosan intett csak búcsút egymásnak, de már ekkor megjelentek az emberi vonalban a Sahelantropus-ban is megfigyelt jellegezetes jegyek. Ám később, ismeretlen okok miatt a két közeli rokon faj megint összejött, kereszteződött, hibrideket hozott létre.
Az állatokra alkalmazott faj-definíció egyik fontos kitétele, hogy két különböző faj keveredéséből származó hibrid utód (pl. a közismert öszvér, vagy a grizzly- és jegesmedve afférjából származó nanulak) steril lesz, azaz maga nem képes utódokat nemzeni. Nos, ez hímek esetében így is van, azonban a nőstények esetében nem mindig (ez is jól mutatja, hogy a faj-definícióink mennyire műviek, mesterkéltek és figyelmen kívül hagyják, hogy a fajkeletkezés egy elég képlékeny folyamat, amelyben nem lehet behúzni pontosan, mikor is alakul ki ténylegesen egy új faj) - pl. a nőstény öszvérek képesek mind szamár, mind ló hímekkel szaporodni. És valami ilyesmi történhetett itt is: a két, frissen különvált faj kereszteződésének eredményeként termékeny nőstények és steril hímek keletkezhettek, majd előbbiek vagy egyik, vagy másik populáció hímjeivel párosodtak. Ezt látszik alátámasztani mind az, hogy a csimpánz és emberi Y kromoszóma az autoszómák átlagánál jobban különbözik, mind az, hogy a két faj X-kromoszómája (amely egyébként is lassan változna, de azért nem ennyire) az autoszómák átlagánál lényegesen kevésbé. Hiszen a hibrid nőstények révén az X kromoszómák vidáman keveredhettek és rekombinálódhattak a két faj között, a szelekció hatása alatt, miközben a hímek sterilitása miatt az Y-kromoszóma csereberéjére nem volt lehetőség.
A kis intermezzot követően aztán a két faj útjai ismét elváltak és tovább evolválódva évmilliók múlva kialakult az a két élőlény, amelyeket ma is ismerünk.

Ha a felvetés megerősítést nyer, mindenestre még inkább más szemmel nézegethetjük a jövőben a "Majmok bolygóját" illetve annak esetleges leendő koppintásait...

ápdéjt: Nem kellett sokat várni a kritikára sem, egy madisoni antropológus, John Hawks már szedi is le a szenteltvizet a tanulmányról. Főbb ellenérvei: két szenzációként beállított állítás közül az egyik nem igazán új, a másik pedig nem igazán alátámasztott. Ui. már korábban léteztek cikkek arról, hogy a két faj szétválása 5-7 millió éve történt és az sem meglepő, hogy több millió évig tartott. (A szerzők nem veszik figyelembe a kiinduló közös ősből álló populáció méretét, pedig azzal néhány dolog leegyszerűsödne.) A kritika második része pedig arra vonatkozik, hogy volt-e kezdeti szétválás, majd azt követő hibridizáció. Itt Hawks arra mutat rá, hogy igaz ugyan, hogy a két genom egyes részei régebbi, más részei pedig újabb szétválásról árulkodnak, de van köztük mindenféle köztes állapot is van, ami azt mutatja, hogy a fajkeletkezés a populáció milyensége miatt egyszerűen sokáig tartott, de nem volt benne semmi különös (pl. szétválás-hibridizáció-szétválás).


Patterson, N, Richter DJ, Gnerre, S, Lander, ES, and Reich, D (2006). Genetic evidence for complex speciation of humans and chimpanzees. Nature (advance online publication) DOI: 10.1038/nature04789

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. május 16., kedd

 

Egy időutazós genom project

 dolphin | 22:34 | Humán Evolúció Fosszíliák
A közelmúltban befejezett csimpánz genom mellett az emberi faj kialakulásáról legbővebben a különböző hominid genomok árulkodhatnának - már ha léteznének. A fosszíliákból azonban csaknem lehetetlen komolyabb mennyiségű DNS-t izolálni, mert utóbbi egy elég törékeny molekula, amely az idő során elég nagy ütemben lebomlik (nem véletlen, hogy korábban már a neandervölgyi mitokondrium megszekvenálása is igen komoly fegyverténynek számított). A jelek szerint azonban mindezek nem vették el egy maroknyi kutató lelkesedését, akik - mint arról a BBC beszámol - megkísérlik megszekvenálni a teljes neandervölgyi genomot. Egyelőre egy millió bázispár környékén járnak - azaz a genom 0.03%-nál -, de néhány érdekesség már most is szembetűnik. A legfontosabb ezek közül talán az, hogy az emberi genom egyik legjellemzőbb kromoszómája, az Y kromoszóma, amely egyébként a csimpánz Y kromoszómától jobban különbözik, mint a két teljes genom átlagban egymástól, az eddigi eredmények szerint a neandervölgyi Y kromoszómától is jobban eltér, mint a két hominid genetikai állomány más részei. Amennyiben ez a megfigyelés megerősítést nyer, az végre pontot tehet annak a vitának a végére, hogy az Európába később érkező Homo sapiens és az ott már korábban megtelepedett Homo neanderthalis populációk között volt-e keveredés, vagy nagy agytérfogatú, de távoli rokonaink teljesen nyom nélkül tűntek-e el. A nagyfokú Y-kromoszóma különbség ugyanis egyértelműen arra utal, hogy ilyesfajta keveredés szinte egyáltalán nem történt, amit egyébként a korábbi mitokondriális összehasonlítási eredmények is alátámasztanak.

(Megj: Egy elméleti (és gyakorlatilag eldönthetetlen) probléma miatt azonban nem lehet azt kijelenteni, hogy egyáltalán nem történt szaporodás a két faj között: ugyanis nagyon kis mértékű keveredés esetén mára egész egyszerűen kihígulhatott az esetlegesen bekerült neandervölgyi mitokondriális DNS és Y-kromoszóma (ez pont két olyan DNS szakasz, ami csak az egyik szülői ágon öröklődik és nem rekombinálódik) az emberiség genetikai összállományából.)

Na, ehhez szólj hozzá (1)

2006. május 12., péntek

 

Stromatoveris

 dolphin | 11:43 | Evolúció Fosszíliák

Az evolúcióval kapcsolatos beszélgetések visszatérő motívuma a "kambriumi robbanás". Lerövidítve, ez az elnevezés azt a megfigyelést takarja, hogy a ma is ismert többsejtű állattörzsek több mint fele a kambriumi üledékekben ismerhető fel először és megjelenésük viszonylag gyorsan, szinte egyszerre következik be. A "kambriumi robbanás" molekuláris miértje és mikéntje még nem tisztázott pontosan, de fontos néhány tévhitet eloszlatni ezzel kapcsolatban. Először is, mint írtam az új állattörzsek megjelenése "viszonylag gyors", ami azonban geológiai időskálára vonatkozik. Valójában 10-20 millió évnyi intervallumról beszélünk, semmi képpen sem arról, hogy az egyik pillanatról a másikra, a semmiből jelentek meg ezek a csoportok. Már csak azért sem jelenhettek meg a semmiből, mert ismerünk még ősibb állatokat is: a prekambrium utolsó részében, a vendiumban már találkozhatunk többsejtű állatok maradványaival és nyomaival. Az üledékben féregszerű lények nyomai lelhetők fel, illetve páfrányszerű, jellegzetes vendiontok lenyomatai. Előbbiek lehetnek a kambrium során megjelenő számos fejlettebb állatcsoport ősei, míg utóbbiakban a két csíralemezzel rendelkező, sugaras szimmetriájú állatok (csalánozók és bordásmedúzák), ún. Radiata, elődeit tisztelhetjük.

Egy ilyen vendiobiontát ír le a Science egyik múlt heti cikke. A Stromatoveris psygmoglena maradványai a kínai Chengjiang lelőhelyről kerültek elő és számos olyan tulajdonságot mutatnak, amelyek miatt a bordásmedúzák közeli ősének tekinthetjük. A testük alapja henger alakú, amelyről csillós "ágak" nyúlnak ki. Ami azonban figyelemreméltó, hogy a középvonalukon végigfutó varrat miatt egy enyhe kétoldali szimmetria is felfedezhető a testfelépítésükben. Ezzel pont azt az éppen divatját élő nézetet látszanak alátámasztani, hogy a sugaras-szimmetria nem az ősi, hanem a később kifejlődő jegy - amit egyébként a ma is élő hidrákban végzett gén expressziós megfigyelések is alátámasztanak. De ezekről bővebben majd valamikor később lesz szó.

Shu DG, Morris SC, Han J, Li Y, Zhang XL, Hua H, Zhang ZF, Liu JN, Guo JF, Yao Y, Yasui K (2006) Lower Cambrian vendobionts from China and early diploblast evolution. Science 312: 731-734.

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. május 8., hétfő

 

Beugró szekvenciák

 dolphin | 9:31 | EvoDevo Evolúció

A genetikai anyag változatosságának kialakításában az egyszerű mutációkon, kormoszóma átrendeződésken és genom duplikációkon túl fontos szerepet játszanak az ún. "ugráló gének", a transzpozonok is [1]. Ezek olyan DNS szekvenciák, amelyek képesek a genom különböző helyeire beszúródni (vagy miután kivágódtak előző "lakhelyükről", vagy anélkül, másolataik révén) többé-kevésbé (általában kevésbé) véletlenszerűen. (E tulajdonságuk miatt szeretik őket "önző DNS elemeknek" becézni, bár Richard Dawkins "önző gén" definíciója azért egy kicsit másra vonatkozik.) Egy (retro)transzpozon ugrálásának egy sor különböző következménye lehet, egy-egy gén működésképtelenné tételétől kezdve (ez a gyakoribb), új gének, exonok, promoterek és szabályozó szekvenciák létrehozásán át, kromoszomális átrendeződések okozásáig.
S mivel a gerinces genomok nagy számban tartalmaznak transzpozonokat (pl. az emberi genomnak közel fele ilyen), még viszonylag alacsony aktivitás mellett sem elhanyagolható működésük következménye. Ez a következmény lehet káros, lásd a kutyákban viszonylag gyakori narkolepszia is egy túl aktív transzpozon eredménye, de evolúciós mértékben lehet igen fontos is: például a patogénekkel való folytonos harc szempontjából nagyon fontos adaptív immunrendszerünk egyik kulcsgéne, a RAG1 rekombináz transzpozon eredetű [2]. Ha a transzpozon ugrásának eredménye valamilyen módon csökkenti az élőlény fittneszét, akkor a természetes szelekció hamarosan kiszórja az új változást, ellenben, ha az ugrás hatástalan, akkor a változás akár meg is maradhat (ha pedig kifejezetten hasznos, akkor jó eséllyel rögződik) a genomban. Egy-egy ilyen rögzült transzpozon jelenléte ill. hiánya, hasonlóan egyes mutációkhoz árulkodó lehet a törzsfejlődési kapcsolatokra nézve is: hiszen ha az ugrás két csoport szétválása után/során következik be egyikükben, akkor az abba a társaságba tartozó összes faj hordozni fogja az új elemet, míg a másik csoportba tartozók pedig nem. Ezt a logikát felhasználva támasztották alá a közelmúltban azt az elméletet, hogy a vendégízületesek (Xenarthra) a méhlepényes emlősök legősibb csoportját alkotják [3].

Az egyes fajokban jelen levő ugráló gének szekvenciájának ismeretében nyomozni is lehet: azt keresni, milyen gének szabályozó szekvenciák eredhetnek transzpozonokból. A héten két cikk jelent meg [4,5] ahol ilyesmit keresgélnek. Az első cikk [4] szerzői egy olyan transzpozont fedeztek fel, amely mintegy 410 millió éve jelent meg a ma élő bojtosúszóshalak és négylábú gerincesek közös ősében. Az LF-SINE-nak keresztelt elem nem lelhető fel a sugárúszóshalak és primitív gerinchúrosok genomjában, de az összes "fejlettebb" gerinces DNS állományában ott figyel. És nem nem lehet arra sem panaszkodni, hogy kizárólag potyázott volna: az emlős genomban például mindjárt két olyan LF-SINE eredetű szekvenciát leltek, amelyeknek fontos szerepük van: az mRNS feldolgozásáért felelős PCBP2 gén egyik exonja minden jel szerint LF-SINE eredetű, és ami még érdekesebb, a mozgást irányító motor neuronok fejlődésében kulcsfontosságú isl1 gén expresszióját szabályozó ún. enhancer régió is így jött létre.
A klasszikus bojtosúszós hal, a Latimeria menadoensis genomjából még csak kis részeket szekvenáltak meg, de ennek alapján úgy tűnik, hogy szárazföldi rokonaikkal ellentétben az LF-SINE működése még mindig aktív. Míg előbbiek genomjaiban pár száz körül van a kópiaszáma, a teljes Latimeria genomban 105-re saccolják.

A második szóbanforgó tanulmány szerzői egy fiatalabb transzpozíciót azonosítottak. Ez "mindössze" 48-60 millió éve következett be a főemlősök ősében, ahol a Hsmar1 nevű transzpozon ugrott a metiltranszferáz aktivitású SET gén mögé, ahol átalakult egy immár új gén, a SETMAR, exonnává. A SETMAR feladata még nem tisztázott, de mivel a főemlősökön belül kevesett változott a szekvenciája, gyanítható, hogy valami lényeges funkciója van.
[1] Kazazian HH Jr. (2004) Mobile elements: drivers of genome evolution. Science 303: 1626-1632.
[2] Kapitonov VV, Jurka J. (2005) RAG1 core and V(D)J recombination signal sequences were derived from Transib transposons. PLoS Biol. 3(6): e181.
[3] Kriegs JO, Churakov G, Kiefmann M, Jordan U, Brosius J, Schmitz J. (2006) Retroposed elements as archives for the evolutionary history of placental mammals. PLoS Biol. 4(4): e91.
[4] Bejerano G, Lowe CB, Ahituv N, King B, Siepel A, Salama SR, Rubin EM, Kent WJ, Haussler D. (2006) A distal enhancer and an ultraconserved exon are derived from a novel retroposon. Nature 441: 87-90.
[5] Cordaux, R, Udit, S, Batzer, MA and Feschotte, C (2006) Birth of a chimeric primate gene by capture of the transposase gene from a mobile element. PNAS 10.1073/pnas.0601161103

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. május 3., szerda

 

Egy kosár kopoltyú

 dolphin | 14:23 | Evolúció Fosszíliák
A gerincesekről beszélve, hajlamosak vagyunk szinte kizárólag az állkapoccsal rendelkező fajokra gondolni, bár a csoportba nemcsak ők tartoznak bele. A kicsit mostohatestvéri sorsra ítélt, állkapocs nélküli gerincesek közé ma kizárólag állkapocs nélküli halakat (pl. ingola) sorolunk. Ezeknek a fajoknak evolúciós szempontból is fontos jelentősége van, hiszen bizonyos szempontból maguk is "élő kövületek" utolsó mohikánjai egy olyan korszaknak amikor a gerinceseknek még nem volt állkapcsa: ez ugyanis az első kopoltyúívből alakult ki később (más változásokkal karöltve).
Két, 370 millió éves, Kanadából nemrég előkerült fosszília is tanúskodik erről az időszakról, az állkapcsosok kialakulásáról (úgy tűnik, Kanada nem egy rossz hely átmeneti fosszíliák keresésére ;-)). A két devon kori lelet, az Euphanerops longaevus és az Endeiolepis aneri (egyébként, mint arra a szerzők is kitérnek nem teljesen biztos, hogy két külön fajról van szó) azért különleges, mert bár számos olyan jelleget hordoznak a felépítésükben, amelyek az állkapcsos halakra jellemzőek, mégis állkapocs nélküliek és számos kopoltyúval rendelkeznek. Utóbbiak különösen jól megőrződtek (ami tényleg ritkaság, mert az ilyen finom szövetek csak egészen különleges esetekben állnak ellen az idő vasfogának), így láthatjuk, hogy ezek a halak a ma is élő ingolákhoz hasonlóan a hasukon hordoztak egy "kopoltyú-kosarat", benne a kopoltyúikkal. Érdekes, hogy nem hét, hanem egyenesen harmic darabot figyelhetünk meg ezekből a szinte fejtől-farokig húzódó "kosárban", ami arra utal, hogy ezek a fajok egy olyan közegben tengették az életüket, ahol nem volt sok oxigén és/vagy a mai halaktól eltérően nem voltak képesek a vizet aktívan áramoltatni a kopoltyúikon keresztül (s ezt kompenzálták a nagyobb felülettel).
Mit is jelen mindez? Hangsúlyoznám, hogy (egyelőre ?) nem jelenti azt, hogy a gerincesek valamikori őse harminc kopoltyúval rendelkezett, hiszen nem tudhatjuk, hogy ezen halak felépítése mennyire tükrözi alkalmazkodásukat egykori élőhelyükhöz. Annyi azonban valószínűsíthető, hogy az állkapcsos gerincesek őse, a mai ingolákhoz hasonló kopoltyú-kosárral rendelkezett és ebből alakult ki mind az állkapocs, mind az állkapcsos halakban megjelenő kopoltyúrendszer.
Janvier P, Desbiens S, Willett JA, Arsenault M (2006) Lamprey-like gills in a gnathostome-related Devonian jawless vertebrate. Nature 440: 1183-1185.

Na, ehhez szólj hozzá (1)

2006. április 26., szerda

 

Sejhaj denevér, benned van az egér-vér

 dolphin | 13:04 | EvoDevo Evolúció Fosszíliák

Az élővilág változatosságának legfőbb oka az embrionális fejlődés során bekövetkező kisebb-nagyobb változásokban rejlik. Általában minnél közelebbi rokon két faj, ezek a változások annál később válnak nyilvánvalóvá az egyedfejlődés során. Leggyakrabban nincs is szó új gének megjelenéséről, egyszerűen meglevő gének szabályozása változik meg egy kicsit. Mint a mellékelt ábrán látható pl. az embrionális fejlődés egészen késői szakaszáig a denevér fejlődése (bal oldalon) kísértetiesen hasonlít az egér fejlődésére (jobb oldalon). Már jól elkülönülnek az egyes testtájak, de még nyoma sincs a későbbi szárnynak és hegyes füleknek. Ezek később válnak láthatóvá, de a hozzájuk vezető molekuláris változások az ábrán látható idő tájékán következnek be.

A denevérek alakja nem új keletű, már az 50 millió éves fosszíliák (fent) a ma élő utódiakhoz (lent) hasonló szárnystruktúrával rendelkeztek. Ez pedig azt jelenti, hogy a hüvelykujjuk kivételével ujjperceik meghosszabodtak, s a köztük feszülő bőrredő révén úgynevezett "kéz-szárnyat" alkotnak. (Ezzel szemben a madarak szárnya ún. "kar-szárny" - amely a teljes kar módosulása révén alakult ki -, a Pterosaurusok szárnya pedig "ujj-szárny" volt - itt egyetlen ujj részeinek a meghosszabbodása képezte a szárny alapját.) Csak erre az alakra nézve, világossá válik, hogy a szárnykeletkezés kezdeti lépéseit valahol a mellső végatg fejlődése során kell keresni.

A végtagbimbók fejlődése és növekedése során fokozatosan alakulnak ki a kart alkotó csontok. Először sejtek vándorlása és gyülekezése révén egy porc alapú "váz" jön létre, amelyet később fokozatosan helyettesít a csontszövet. Ez az a pont ahol az egér és a denevér végtagjainak kialakulását figyelve egy fontos különbséget lehet észrevenni: utóbbiak esetében a kialakuló ujjak porcos váza nem áll meg a növekedésben.
A kérdés tehát adott: milyen gének termékei a lehetnek felelősek ezért? A válasz pedig nem is annyira nehéz. Van ugyanis egy fehérje család, amely már a nevébő adódóan is jó jelölt ezek az ún. Bmp-k azaz Bone Morphogenetic Proteinek. A név (persze) nem véletlen számos olyan esetről tudunk, amikor különböző Bmp-k révén jellegzetes változások következtek be a csontozat kialakulásában. Néhányról korábban már én is említést tettem (lásd egyes halak és pintyek arcberendezésének alakulását), de végtagok esetén a tudományos irodalom további tippekkel is szolgál. Ha egerek végtagbimbóit Bmp2 gazdag médiumban nevelgetjük: az ujjak hosszabra nőnek, ellenben, ha egy Bmp anatgonistát, Noggint keverünk a tápoldatba, az tompa, rövid ujjakhoz jutunk. Ezen a gondolati úton végighaladva nem nehéz kitalálni, mi is az első teendő, ha a denevér ujjak megnyúlásának okát keressük: megvizsgálni, mi történik a kézben kifejeződő bmp2 génnel.
A fentiek ismeretében az eredmény nem teljesen meglepő: a denevérek fejlődő mellső végtagjának ujjaiban mind a bmp2 expresszió, mind a Bmp-k által szabályozott Smad jelátviteli út aktivitása sokszorosa annak, amit a hátsóvégtagjukban, vagy egerek mellső végtagjában figyelhetünk meg. Azaz a szárnykialakulás egy fontos (bár nem kizárólagos) tényezője a szóbanforgó gén aktivitásának felerősödése lehetett egy olyan helyen, ahol amúgy is kifejeződött az egyedfejlődés során.


A denevérek mellső végtagja fejlődő ujjperceinek sejtjeiben (kék) lényegesen magassabb a Bmp fehérjék (piros) szintje, min a hátsó végatag ujjperceiben, vagy az egerek mellső végtagjában (e-g). Mindez a bmp2 gén magasabb aktivitásával függ össze (h) és ennek következményeként a Smad jelátviteli út is sokkal több sejtben kerül aktiválásra (piros) a denevér kéz ujjaiban mint lábukban vagy az egerekben (i-k).

Azok pedig akik azt szeretnék tudni, hogy a későbbiekben mi történik a denevér embrióval, a Pharyngulán elégíthetik ki kiváncsiságukat. ;-)
Sears KE, Behringer RR, Rasweiler JJ, Niswander LA (2006) Development of bat flight: Morphologic and molecular evolution of bat wing digits. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 103(17): 6581-6586.

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. április 20., csütörtök

 

Kilóg a kígyóláb

 dolphin | 16:33 | Evolúció Fosszíliák
A blog régi olvasói talán még emlékeznek arra, hogy anno egy olyan posttal indítottam amely a csökevényes szervek apropóján a kígyók lábainak történetét oknyomozta. Azért időszerű ezt felidézni, mert nemrég került elő egy újabb átmeneti fosszília (ez már csak egy ilyen hónap), egy olyan kígyónak a maradványa amely az eddigi fosszíliák közül a legfejlettebb lábbal rendelkezik. A Patagóniából származó Najash rionegrina azért is különleges, mert ez az első olyan ősi kígyó-maradvány, amelynek "dereka van", azaz szakrális csigolyái és csipő csontjai! (Ez még az eddigi legteljesebb lábbal rendelkező Haasiophis terrasanctus estében sem volt megfigyelhető.) Gyakorlatilag a Najash-nak funkcionális lába volt. A csonttani vizsgálatok szerint az ominózus, Felső Krétában élt csúszómászó valószínűleg a kígyófélék legősibb, alapjegyeit viseli, azaz az említett csoport ma ismert legprimitívebb, ún. bazális képviselője. Sőt, léte talán eldöntheti azt a vitát is, mely arról szól, hogy a kígyók tengeri vagy szárazföldi hüllőkből származnak. Ezzel a lelettel inkább az utóbbi nézetnek áll a zászló, s az is valószínűnek látszik, hogy a szárazföldi és az egykori tengeri kígyók (az ún. Mososauridae csoport) párhuzamosan, egymástól függetlenül veszítették végül el a lábukat. (A kígyó paleo-taxonómia amúgy egy elég vitatott terület, az érdeklődők bővebben a Lancelet-en olvashatnak erről.)
Apesteguía, S. and Zaher, H. (2006) A Cretaceous terrestrial snake with robust hindlimbs and a sacrum. Nature 440: 1037-1040.
Előzmények: "Kígyónak lábsó ... " - Csökevény szervek 1.

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. április 17., hétfő

 

Mint a partra vetődő hal

 dolphin | 11:48 | Viselkedés Evolúció
Bő egy hete esett szó pár millió éve trópusi mocsarakban élő halfajok szárazföld iránti vonalmáról, s itt egy újabb kis hír amely egy kortárs afrikai harcsafaj szárazföldi próbálkozásait dokumentálja.
A Channallabes apus elsősorban a mocsár aljzatán kutat élelem után, de azért a part- és vízközelbe tévedt ingyenebédet sem veti meg. Mint az a mellékelt videón is követhető, ilyen esetekben a harcsa testének eleje kiemelkedik a vízből és így próbálja megragadni (de legalább is a vízbe lökni) áldozatát. Mindezt az teszi lehetővé, hogy a fejét lefele tudja hajtani, s érdekes módon ez pont olyasfajta adaptációja a csontváznak, amely megfigyelhető mind a Tiktaalik, mind az Ichthyostega csontvázakon. Azaz még az is lehet, hogy hajdanában az a bizonyos "olthatatlan" szárazföld iránti vonzalom részben annak volt köszönhető, hogy a parton szép számmal fordultak elő a táplálékként egyáltalán nem megvetendő szelvényesek, amelyeknek szárazföldi gerincesek hijján max néhány gerinctelen ragadozótól kellett tartaniuk.
Van Wassenbergh, S., Herrel, A., Adriaens, D., Huysentruyt, F., Devaere, S. and Aerts, P. (2006) A catfish that can strike its prey on land. Nature 440, 881

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. április 8., szombat

 

A vak lakatosmester

 dolphin | 14:36 | EvoDevo Evolúció

A vak órásmester c. könyvét Richard Dawkins azon kulcsgondolat köré építi, hogy bár egyesek számos biológiai rendszerben tervezettséget vélnek felfedezni, valójában ez teljesen látszólagos, és az ilyen összetett rendszerek is létrejöhetnek a természetes szelekció során. Amennyiben esetleg mégsem, mint arra már maga Darwin is rámutatott, az az elmélete gyors kimúlásához vezetne.
A hormon-receptor kölcsönhatást sokan szeretik kulcs-zár hasonlattal jellemezni, ahol a rendszer specificitását az biztosítja, hogy egyes receptorhoz csak meghatározott szerkezetű hormonmolekulák kapcsolódhatnak. Azok a hormonok, amelyek nem képesek a receptorokhoz megfelelően kapcsolódni, nem is lesznek képesek azokat aktiválni. Mindezek miatt első látásra ez pontosan olyan rendszernek tűnik, amit az értelmes tervezettség hívei szeretnek "lecsökkenthetetlenül komplexnek" aposztrofálni, azaz olyasminek, ami nem alakulhatott ki a mutációk és a természetes szelekció egyszerű rendszere révén.

Az eheti Science azonban pont egy olyan tanulmányt közöl, ami ennek ellentmond. Szervezetünk hormonrendszere elengedhetetlen a homeosztázis fenntartásához. Egyes hormonok olyan folyamatokat szabályoznak, melyek révén a vér kálcium-, cukor- vagy sótartalma egy adott tartományon belül tartható. Jó példa erre az aldoszteron, amely a vesében szabályozza a sóvisszatartást. Ez a hormon egy ún. mineralocorticoid hormon, amely (nem túl meglepő módon) mineralocorticoid-receptorokhoz (MR) kötődik. Ilyen receptorok az összes gerincesben előfordulnak, ami már csak azért is érdekes, mert az aldoszteron csak a szárazföldi gerincesekben létezik, halakban egy 11-deoxycorticosterone (DOC) nevű hormont köt meg (amely  bennünk történetesen az aldoszteron prekurzora). Egy kis molekuláris piszkálódással és hasonlítgatással kiderült, hogy a MR-ok egy másik receptorcsaláddal állnak rokonságban, a glucocorticoid-receptorokkal (GR). Ezek a cortisol nevű stressz-hormont kötik meg, amelynek fontos szerepe van a gyulladásokban is. A cortisolt (és az aldoszteront is) a mellékvesekéreg termeli, és funkcionális tesztek kimutatták, hogy adott esetben szintén képes lenne az MR-t aktiválni. Lenne, mondom, mert a valóságban a vesében, ahol a MR-ok előfordulnak, olyan enzimek termelődnek, amelyek lebontják a hormont.

A kérdés tehát adott: ha a két receptortípus hasonlít egymásra, eredeztethetőek-e közös tőről? Ez ugye azt jelentené, hogy valamikor léteznie kellett egy ősi receptornak, amelynek a duplikációját követően kialakulhatott a GR és a MR, úgy, hogy az átalakulás olyan kismértékű változások sorozatával történt, amelyek biztosították a működőképes közbülső formák létét. Nos, ami biztosnak látszik, az az, hogy az állkapocsnélküli halak (pl. ingolák) csak egyetelenegy corticoidreceptorral rendelkeznek, amely mindhárom fent említett hormont (aldoszteron, DOC, cortisol) képes megkötni. Ezeket, illetve különböző állkapcsos gerincesek GR- és MR-szekvenciáit felhasználva a kutatók kibarkochbázták, hogy mi is lehetett az ősi corticoidreceptor-molekula (AncCR) hormonkötő részének szekvenciája. Sőt, tovább lépve meg is szintetizálták ezt a receptordarabkát, amely, mint kiderült, szintén képes mindhárom hormontípus megkötésére. A MR, amely ebből a szempontból hasonló, értelemszerűen viszonylag egyszerűen kialakulhatott az AncCR-ból. Az igazi kérdés a cortisolspecifikus GR kialakulása. Szekvenciaszinten ehhez két aminosavnyi változásra volt szükség. Nem sok, de ahhoz, hogy az átmenet valószínűsíthető legyen, a közbeeső forma is működőképes kellett legyen. És az is volt: a 106-os pozícióban levő szerint prolinra cserélve olyan receptorhoz jutunk, amely ugyan nem köti meg a cortisolt (sem az aldoszteront, de minthogy ez a receptor azelőtt létezett, hogy az aldoszteron kialakult volna, ez nem is annyira lényeges), de DOC-re vidáman reagál. Ebből aztán a következő mutáció révén (111-es leucinból glutamin lett) kialakulhatott a GR.

Summa summarum: egy első látásra lecsökkenthetetlenül komplex rendszerről kiderült, hogy nem az, és létrejöhetett kis lépésekben. (Hab a tortán, hogy Michael Behe, a lecsökkenthetelen komplexitás guruja kissé zavarba jött, és kijelentve, hogy ez a rendszer túl egyszerű ahhoz, hogy "lecsökkenthetetlenül komplex"-nek lehessen nevezni, gyorsan átdefiniálta a fogalmat ... ;-))

Adami, C. (2006) EVOLUTION: Reducible Complexity Science 312, 61-63.
J. T. Bridgham, S. M. Carroll, J. W. Thornton (2006) Evolution of Hormone-Receptor Complexity by Molecular Exploitation Science 312, 97-101.

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. április 6., csütörtök

 

Egy kis lépés egy halnak, de egy hatalmas ugrás a gerinceseknek

 dolphin | 14:43 | Evolúció Fosszíliák

A még ma is népszerűségnek örvendő hiedelemmel ellentétben a négylábú gerincesek nem félsivatagi körülmények között élő, egyik kiszáradó pocsolyából a másikba átkúszó tüdős halakból alakultak ki, hanem éppen ellenkezőleg: trópusi félmocsaras területek halaiból. A sivatagos elgondolás a múlt század elején aktív amerikai paleontológus, Alfred Romer nevéhez fűződik és valóban hosszú ideig tartotta magát. Pontosabban egész addig, amíg végleg be nem bizonyosodott, hogy azok a devon kori rétegek, amelyekből a hal-négylábú átmenetet tükröző fossziliák előkerültek, nem a száraz időjárás miatt vöröses színűek, hanem pont a bőséges csapadék miatt kioldódó vas okán. Ezeken a területeken sok helyen mangrove-szerű, mocsaras élőhelyek alakultak ki, és alighanem az első kialakuló valódi végtagok, ezen mocsarak ágas-bogas rengetegében könnyítették meg hordozóik közlekedését.
Annyiban azonban Romer nem tévedett nagyot, hogy valóban a tüdős halakkal rokon, bojtosúszós halakhoz hasonlított legjobban az az ősi élőlény, melyből néhány röpke tízmillió év során kialakultak a négylábúak. Ezeknek a halaknak, az elterjedtebb sugárúszós (Actinopterygii) halakkal ellentétben, az úszói apró csontocskákból állnak (melyek történetesen a mi kezünk és lábunk csontjainak megfelelői). Az átmenetet dokumentáló fosszilis gyűjtemény pedig az elmúlt harminc év során egyre jobb és pontosabb lett, egyre jobban követhető volt miként alakult ki a kezdeti úszóból az immár ujjakkal (mégpedig néha akár nyolccal, mert bűvös ötös szám mellett csak később tette le a természet a garast) ellátott végtagok. (A történetet a legjobban talán Carl Zimmer dokumentálja At the Water's Edge című könyvében, de a Devonian Times és a Tree of Life is kitesznek magukért. Az igazán ínyenceknek pedig a PBS:The Missing Link c. dokumentumfilmet ajánlom.) Mivel azonban igazán jó átmeneti fossziliák nem minden kupacban lelhetők fel, értelemszerűen kissebb-nagyobb "lyukak" akadtak az átmenet pontos leírásában.

Tegnap óta azonban a tudományos portálok és a biológus blogoszféra éppen egy újabb átmeneti jószág előkerülésétől hangos. A keresztségben Tiktaalik roseae nevet elnyerő jószág (az inuktitut nyelv nagy, édesvízi halat jelentő szavából származik) egy kanadai szigetecskén bukkant a napvilágra, és éppen az egyik legérdekesebb "lyukat" tömi be: a csonttani kladisztikai vizsgálatok a jellegében még inkább bojtosúszós halra emlékeztető Panderichthys és a már-már gőtékre emlékeztető Acanthostega közé helyezik a törzsfán.

A Tiktaalik ízig-vérig átmeneti faj volt, keveredtek benne a halakra jellemző tulajdonságok (pl. még jellegzetes pikkelyei voltak), a négylábúakra jellemzőkkel. Ugyan még volt kopoltyúja, de azt már nem fedte csontos lemez, mint a ma is élő halfajok esetén. Még nem alakult ki a középfül, de egy átmeneti állapotot látunk a két "szomszéd" között, azaz a fecskendőnyílás és az azt határoló csontok egyre inkább "középfülesednek"; a megnyúlt állkapocs pedig jól jöhetett a vadászás során. De a legfontosabb átmeneti tulajdonságot (természetesen) az úszóiban látjuk.
Ezek az "úszók" már többre voltak hivatottak mint a víz egyszerű lapátolására. Ezekre, a csontok tanúsága alapján már támaszkodni lehetett (bár nincsenek igazi ujjaik, de jól felismerhető "csuklóik" vannak), a tulajdonosuk akár képes lehetett a fejét is kitolni a vízből. (Azonban Tiktaalik még semmi képpen nem lehetett egy szárazföldi állat, egyszerűen nem alakultak ki olyan váll- és a medenceöve amely meg tudta volna tartani a jószágot, ezért is marhaság a NatGeo cikkének a címe.) Mint arra az egyik kommentátor a Nature honlapján utal, lehet, hogy a lény más halakhoz képest kicsit esetlenül úszott, de minden adva volt arra, hogy a leszármazottai később elhagyhassák a vizet.

Ami azonban azegész történetben a legszebb, az az ahogy meglelték ezt a még-éppen-csak-halat. Mint arra Martin Brazeau is utal, a fosszilis leletben morfológiailag levő hézag egyben időbeni is volt. A felső-devonban egy cirka 14 millió éves periódusról (377 millió évvel ezelőttől, 363 millió évvel ezelőttig) nem tudtunk szinte semmit, csak azt, hogy az eddigi leletek alapján, ott kell legyen egy ilyen fajta átmeneti lény. Neil Shubin és Ted Daeschler ennek tudatában utazott el a kis kanadai szigetre, ahol aztán a megfelelő korú rétegekből egyszerre három Tiktaalik csontváz is előbukkant szerszámaik alatt. Azaz a darwini közös leszármazás elmélete alapján, tettek egy predikciót és ellenőrizték azt (mint azt egy tudományos elmélet esetén mindenki teszi...). A teszt a jelek szerint szépen működött, a tudományos világ elégedettségére (még akkor is, ha a csak-azért-sem-hiszek-benne tábor nyilván azt fogja most mondani, hogy az eddigi egy lyuk helyett, immár kettő van a Tiktaalik két oldalán a fosszilis anyagban.... ;-))

ui: Elnézést a hosszért, kicsit elragadtattam magam, de ez tényleg iszonyú érdekes téma. ;-)
Ahlberg, P.E. and Clack, J.A. (2006) Palaeontology: A firm step from water to land. Nature 440: 747-749.
Daeschler EB, Shubin NH, and Jenkins FA (2006) A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan. Nature 440: 757-763.
Shubin NH, Daeschler EB, and Jenkins FA (2006) The pectoral fin of Tiktaalik roseae and the origin of the tetrapod limb. Nature 440: 764-771.

Na, ehhez szólj hozzá (3)

2006. április 1., szombat

 

Egy kis rizs

 dolphin | 19:08 | EvoDevo Evolúció

A földművelésre való áttérés döntő jelentőségű volt az emberiség történetében, mely a rizikós vadászó-gyűjtögető életmódot a biztosabb növénytermesztésre és állattenyéstésre felcserélve egy stabilabb társadalom alapjait teremtette meg. Az áttéréshez azonban a termesztés puszta ötlete még nem lett volna elég, szükség volt olyan növény (és állat) fajokra amelyek alkalmasak voltak a már említett célokra. Ha hinni lehet Jared Diamond elméletének, ezen fajok (de különösen a növények) jelenléte illetve hiánya volt az a szűk keresztmetszet, amely meghatározta, hogy adott kontinensen a civilizációs fejlődés neki tudott-e lódulni vagy sem. Ázsiában a rizs, Amerikában a kukorica, míg az euópai civilizációk bölcsőjének számító Közel-Keleten a búza vad ősei jelentették azt az ugródeszkát, amire alapozva egyre nagyobb és nagyobb közösségek tudtak egy helyen megélni; majd később a társadalmi interakcióik révén pedig megjelenhetett mindaz, amit ma ókori civilizációként emlegetünk.

A három fő kultúrnövényből a rizs mindenképpen kiemelkedik, hiszen az emberiség közel felének ez az alapvető élelmiszere. A ma elterjedt rizs (Oryza sativa)"szelidítése", azaz vad fajokból történő kitenyésztése minden jel szerint sok szempontból egy klasszikus történet: az embereknek tetsző variánsok fokozatos kiválogatásával és továbbtenyésztésével fokozatosan következett be. A folyamatra talán a legjobb analógia a kutyatenyésztés, nemcsak előnyeivel (a kívánt jelleg gyors elterjesztése egy adott populációban), hanem hátrányaival is. Utóbbiak alatt azt értem, hogy a beltenyésztés révén egyre inkább olyan fajták kerülhetnek túlsúlyba, amelyek természetes szelekció révén sosem jöhettek volna létre, egyes recesszív (nagyon gyakran működésképtelen) allélok olyan mértékben terjedhettek el, amit a természet "laboratóriumában" a rekombináció nem tett volna lehetővé. Mindez kétségtelen, hogy egy ehetőbb növényt eredményzett, de egyben ezt a növényt ki is szolgáltatta az emberi tevékenységnek. Mai élettani jellemzőivel illetve a rizs populációk genetikai diverzitásának, sokszínűségének lecsökkentése miatt a rizs nem termesztett körülmények között kudarcra lenne ítélve.[1]

A domesztikáció egyik következménye, hogy a termesztett rizs nem szórja szerte a magjait. Ennek számunkra nyilvánvaló fontossága van (kicsit fárasztó lenne szemenként begyűjteni a víz alól), de természetes körümények között hátrány, hiszen a földre nem kerülő magokból nehezen alakulhat ki új növény. Amint az a Science aktuális számából kiderül, ezért az sh4 nevű gén mutációja a felelős. [2] (A teljes objektivitás miatt azért álljon itt, hogy nem egyedül, de leginkább.) Ez a gén azért keltette fel a kutatók figyelmét, mert amikor a termesztett rizst keresztezték vad ősével, az Oryza nivara-val, csak azok az utódok szórták el a magjaikat, amelyek az említett génnek a vad változatát hordozták. Amint az az ezt követő vizsgálatokból kiderült, az Sh4 egy eddig ismeretlen transzkripciós faktor, amelynek kulcsfontosságú szerepe van a kocsányt és a magot elválasztó réteg kialakulásában. S ha ez a réteg nem jön létre, a mag nem fog szétszóródni. Ami különösen figyelemreméltó az az, hogy az eredeti, O. nivara-ban fellelhető sh4 gén szekvenciája, mindössze egyetlen nukleotidban (G->T) különbözik az O. sativa azonos génjének szekvenciájától. Ez az egyetelen bázispárnyi eltérés egy aminosav különbséget eredményez (Asn -> Lys) a két fehérje között, ami nem tűnik soknak, de éppen elég: mivel a transzkripciós faktor DNS-kötő régiójába esik, valószínűleg azt eredményezi, hogy az Sh4 kevésbé hatékonyan kapcsol be más géneket (mivel még nem ismerjük, hogy pontosan mely géneket szabályozza, így ez egyelőre csak feltételezés marad).
A rizs-genom legtöbb részén egyetlen bázispárnyi eltérés egyszerű polimorfizmusként lett volna elkönyvelve. De pont itt egy kulcsfontosságú fiziológiai változást okozott a növény életciklusában, amely közvetve akár hozzájárulhatott az ázsiai kultúrák későbbi kialakulásához is.

[1] Lu J, Tang T, Tang H, Huang J, Shi S, Wu CI. (2006) The accumulation of deleterious mutations in rice genomes: a hypothesis on the cost of domestication. Trends Genet. 22(3): 126-131.
[2] Li C, Zhou A, Sang T. (2006) Rice domestication by reducing shattering. Science. 311: 1936-1939.

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. március 22., szerda

 

Sharovipteryx

 dolphin | 18:37 | Evolúció Fosszíliák
Ha pedig már furcsa ősgyíkokról esik szó: a Sharovipteryx mirabilis-t ugyan már bő harminc éve írták le, de egy kicsit még mindig misztikus. Ugyanis a pteroszauruszok ezen távoli és ősi rokona olyan "szárnnyal" rendelkezett, amely elsősorban a hátsó lábaira feszült rá és így egy "delta" alakú vitorlázó felületet hozott létre. A kérdés, hogy mi volt a mellső végtagokon, és mivel a kövület ezen része kevésbé részletesen örződött meg, számos ötlet született erre. A legfrissebb, ahol különböző aerodinamikai paramétereket is igyekeztek figyelembe venni egy már-már Concorde formájú gyíkot vizionál, amelynek a mellső lábain levő kis vitorla segített a manőverezésben, hasonlóan a canard-típusú repülőgépekhez.

A Sharovipteryx mirabilis repülőfelületének rekonstrukciója: (a) Sharov (1971), (b) Gans et al. (1987), (c) Wellnhofer (1991) és (d) az aktuális cikk szerzői szerint. A lépték 20 mm.

Dyke, GJ, Nudds, RL, and Rayner JMV (2006) Flight of Sharovipteryx mirabilis: the world’s first delta-winged glider. J Evol Bio (in press) doi:10.1111/j.1420-9101.2006.01105.x

Na, ehhez szólj hozzá (1)
 

A kis nyakas

 dolphin | 17:21 | Evolúció Fosszíliák
Az AMNH kutatói által leírt új dinoszaurusz a maga nemében rekorder: a teljes testhosszhoz viszonyítva a leghosszabb nyakat tudhatja magáénak. A Titanosaurusokkal rokon Erketu ellisoni maradványai a góbi sivatagból kerültek elő, s a közel 8m hosszúságú nyak a testhossz bő egyharmadát tette ki. A hosszú nyak biztosított előnyöket (pl. magasan levő lombkoronák elérése), de hátrányokkal is járt: viselése komoly megterhlést jelentett a szervezetre. Éppen ezért olyan változások figyelhetők meg, amelyek könnyebbé tették a viselője életét: a csigolyákban légkamrák voltak és a nyak hosszán egy vastag ínszalag futott végig ami fokozta a merevségét, ezáltal kevesebb izommunkába került egyenesen tartani.

Na, ehhez szólj hozzá (0)

2006. március 20., hétfő

 

Waimanu

 dolphin | 13:38 | Evolúció Fosszíliák
Ez a neve annak az ősi pingvinfajnak amely a napokban megjelent cikk tanúsága szerint úgy 62 millió évvel ezelőtt Új Zéland partjait taposta. És amitől igazán érdekes, az hogy ez egy valódi "átmeneti fosszília", csendes tanúja annak a változásnak, amely során egy szárnyait repülésre használó ősből kialakultak a mellső végtagjaikat már csak úszásra használó pingvinek. Azért írhatom ezt, mert a jól megőrzött csontváz(ak)on jól látszik, hogy a szárny szerkezete lehetővé tette, hogy az "könyökben" hajlítható legyen, hasonlóan a madarak többségéhez, de ellentétben a ma is élő pingvinekkel, amelyek erre képtelenek. Ettől eltekintve, mint a mellékelt ábra is mutatja, a Waimanu kétségtelenül egy két lábon járó és úszásra specializálódott madár, amelyett a csonttani vizsgálatok meggyőzően sorolnak egy kalapba mai "frakkos" társaikkal. (A téma iránt bővebben érdeklődők zámára itt egy októberi NYTimes cikk Carl Zimmer-től a pingvinek kialakulásáról.)
Egy ősi pingvin már önmagában is érdekes, de a szerzők tovább mennek és a csontvázakat felhasználva a mitokondriális óra finomhangolására, ma élő madár fajok mitokondriális genomjainak összehasonlításával viszonylag pontosan meg tudták határozni (hasonló elven, mint pl. a mamut-rokonság vizsgálata esetén), hogy mikor is kezdődött a modern madarak radiációja, azaz a sokfajta modern madárfaj kialakulása. Az eredmény ezt a felső Kréta idejére teszi, ami azért is érdekes, mert ezek szerint pár millió évig a modern madarak (Neornithines) ősei, illetve az ezek testvércsoportját alkotó archaikus madárfajok közösen népesítették be az eget a pteroszauruszokkal (repülő hüllőkkel). Kemény verseny lehetett a levegőbeli nichek megszerzéséért, és akár ez a verseny is okozhatta a pteroszauruszok illetve archaikus madarak hanyatlását/kihalását. Ugyanis a modern madarak csontozata gyorsabban nőtt, mint az említett két csoportba tartozó, hasonló méretű társaiké, ez pedig evolúciós előnyt biztosíthatott: a fiokák hamarabb nőttek fel és lettek önellátóak. Ez a verseny lehet a magyarázata annak, hogy a felső Kréta idején fokozatosan eltűnnek a kis és közepes (azaz a madarakkal kb. egyforma méretű) pteroszauruszok, és csak óriási 11 méteres szárnyfesztávolsággal rendelkező társaik maradnak meg. (Őket később a Kréta és Harmadkor határán bekövetkező lehűlés búcsúztatta el, amelyet a Yucatán félszigetbe csapódó meteor okozott.)
Slack KE, Jones CM, Ando T, Harrison GL, Fordyce RE, Arnason U, Penny D (2006) Early Penguin Fossils, plus Mitochondrial Genomes, Calibrate Avian Evolution. Mol Biol Evo, preprint in advance of publication.

Na, ehhez szólj hozzá (6)

« Elejére | Újabbak | Régebbiek | Végére »
Mijez
A Kritikus Biomassza egy főként biológusokból álló baráti társaság blogja, ahol megmondjuk a véleményünket mindenféle biológiával kapcsolatos témáról és nemcsak...