2018. november 8., csütörtök

A magasabb kasztú indiaiak nem képesek együttműködni a bosszúszomjuk miatt

Túlzok, de nem nagyon. Van egy Szarvasvadászat nevezetű játékelméleti játék. Az elnevezés Rousseau-tól ered. A történet az, hogy van két vadász, akik együtt elmennek szarvasra vadászni. Mindkettejükre szükség van a szarvas elejtéséhez. Amennyiben egyikük meglát egy nyulat, azt levadászhatja, de akkor a másiknak nem fog sikerülni a szarvasvadászata. A nyúl viszont a nyúlra vadászóé, és ugye tudjuk, hogy jobb ma egy nyúl (veréb), mint holnap egy szarvas (túzok). Sőt alapvetően mindketten vadászhatnának nyúlra és mindketten szerényen, de megélnének. Ez a játék olyan, hogy egyensúlyban (azaz amikor bárki változtat a viselkedésén, akkor rosszabbul jár) vagy mindketten nyúlra vadásznak, vagy mindketten szarvasra. Szarvasra érdemesebb.


A kutatást Észak-Indiában, Uttar Prades államban végezték, kis falvakban. A játékban csak férfiak vettek részt. A kutatásban a játékosok – akik egymást nem látták, de tudták, hogy a másik alacsony vagy magas kasztba tartozik, ami náluk még mindig fontos dolog – 2 vagy 6 rúpiának megfelelő játék korongot adhattak a közösbe a kör elején kapott 6-ból. Amennyiben az egyik és a másik fél is 6 rúpiát adott be (szarvasra mentek), akkor mindkettő kapott még 4 rúpiát, így egyenként 10-zel térhettek haza. Amennyiben a szarvasra menőt nem követte a társa, úgy a berakott hatból hármat elvesztett és csak 3-at kapott. Amennyiben valaki kettőt rakott be, azaz nyúlra vadászott, úgy a másik cselekedetéltől függetlenül még 1 rúpiát, így összesen 7 rúpiája lett.



SzarvasNyúl
Szarvas103
Nyúl77


Ezt az úgynevezett kifizetési mátrixot úgy kell értelmezni, hogy a sorban olvasható cselekedet annyi pénzt eredményez, ha a másik az oszlopban adott cselekedetet választja. A legrosszabb, ha valaki szarvasra vadászik, amit a társa nem követ. A legjobb a kölcsönös szarvasvadászat. Amerika egyetemein játszva ezt a játékot, a hallgatók gyorsan megtalálják a közös vadászat előnyös voltát és azt folytatják. Ebben a játékban nincs előnye a másikkal való kibabrálásnak, nincs a csalásnak előnye. Azt próbálja mérni, hogy mennyire képesek az embereket együttműködni, amikor tényleg "csak", annyi a feladatuk, hogy ugyanazt a cselekedetet válasszák.


Az alacsonyabb kasztúak eleve magasabb arányban indítottak "szarvassal" azaz kezdeményezték a hatékonyabb kölcsönhatást (68% vs. 53%). A játékot egy páros 5 körig játszotta. Az alacsony kasztúak az elején 27%-ban játszották mindketten a szarvast, és ez az 5. körre 67%-ra növekedett. Azaz alapvetően sikerült egy gyümölcsöző együttműködést létrehozniuk. A magas kasztúaknak, vagy a vegyes kasztú pároknak nem sikerült koordinálniuk. Nem növekedett a kölcsönös szarvasvadászokat gyakorisága.


Az eredményeket mélyebben vizsgálva azt látható, hogy ahol sikerült egyszerre szarvast játszaniuk és megtapasztalni a magas kifizetés előnyét, ott ezt a cselekedetet tartották is. A kasztok között az eltérés ott volt, amikor valaki elszenvedte a veszteséget, hogy csak 3 rúpiát kapott, mert a másik nem választotta a szarvast. A magas kasztúak ezen nagyon berágtak és inkább maguk is nyúlra mentek, aminek következtében beragadtak a nyúl/nyúl választásba. Az alacsony kasztúak nem voltak ilyen finnyásak és próbálkoztak újra szarvast játszani.


Az alacsony kasztúak általában szegényebbek és alacsonyabb az iskolázottságuk. Viszont ezekben az amúgy is szegény Észak-Indiai falvakban, ahol a kísérlet folyt, van átfedés az alacsony és magas kasztúak vagyona és iskolázottsága között. Így lehetőség nyílt tesztelni, hogy nem-e a vagyoni helyzet vagy az iskolázottság van az eredmények mögött. Nem. Csak a kaszt számít. De miben?


És itt jön a számomra fehér, iskolázott személy részére, aki iparosodott, fejlett és gazdag (na jó ez utóbbi nem igaz ránk) országból jön (Western, educated, industrial, rich, and developed = WEIRD, ami a legenyhébb változatban furcsát jelent és jellemző a politikailag korrektség amerikai változatára, ahol ezeket az embereket lehet szapulni, csak mindenki mást nem) az érthetetlen rész. A magas rangúnak kötelessége megbosszulni a legkisebb bántásnak vélt cselekedetet is. Egy igazi magas rangú indiai lényegében fizikai erőszakot kéne alkalmazzon az ellen, aki nyúlt mert cselekedni, amikor ő szarvast cselekedett. Szerencsére nem találkoztak, így tömegverekedés nem lett. Sokat elmond, hogy Indiában a magas kasztúak főleg gyilkosságért vagy fizikai bántalmazásért ülnek, míg az alacsonyabb kasztúak inkább lopásért. És igen, megsértődtek, ha a másik nem azt tette, amit elvártak tőle. Ez különösen igaz volt a magas rangú pároknál. Egy alacsonyabb rangú furán viselkedik az egy dolog, de egy másik kasztbelinek nem szabadna sértegetni őket. Tiszta őrület, de így működnek.


Próbálták körbejárni az eredményt. Játszottak bizalomjátékot, amiben kap az egyik 100 pénzt. Átadhatja a másiknak (akinek nincs pénze). Ha átadja a másik kap 200-at. Ekkor a most megtollasodott visszaadhat 100-at. A kölcsönösen előnyös kimenet, hogy mindketten 100-al térnek haza. Viszont az önzés, hogy ne adjanak semmit. Nincs kasztkülönbség ebben a játékban. Tehát nem arról van szó, hogy nem bíznának abban, hogy a másik rájön, hogy rosszul választott és mindenkinek jobb lenne, ha kölcsönösen szarvast játszanának. Bosszút kell állni.


A cikkben (!) hozott példa a bosszúra, hogy amikor egy alacsony kasztú (Dalit) férfi megölt egy magasabb kasztú férfit, mert a lányokat molesztált, akkor a magasabb kasztúak az összes dalit házát felégették válaszul...


A kooperáció kutatásában az az érdekes, hogy elit egyetemek diákjaival közgazdasági játékokat játszva (ha azok maguk nem közgazdásznak készülnek), azok igen együttműködőek. Ugyanezen játékokat játszva vadászó-gyűjtögető társadalmakban szintén azt kapjuk, hogy az emberek együttműködőek. Ebből levontuk, hogy az emberek általánosan együttműködőek (eredetileg azok).


Sajnos nem minden kultúra együttműködő. Erről egyre többet tudunk, de az adatok lassan csorognak és az értelmezés még várat magára. Fontos kiemelni itt a kultúrát, ami nem egyszerűen a népről szól, és egyértelműen nem valamiféle "faji" jellegzetesség. A kísérletbe vont személyek rendkívül hasonlítanak egymásra a kasztjukat kivéve. Ez elég különbséget okoz a viselkedésükben.


Ez a bejegyzés most nem erősítette meg az olvasókat, hogy válogatás nélkül be kéne ereszteni bárkit Európába, ugye?


Hivatkozott irodalom

Brooks, Benjamin A., Karla Hoff, and Priyanka Pandey. 2018. Cultural impediments to learning to cooperate: An experimental study of high- and low-caste men in rural India. Proceedings of the National Academy of Sciences 115(45): 11385–11392.

2018. október 22., hétfő

Nem mindegy, hogy gyökeréről vagy száráról szaporítjuk a növényt

A többsejtű élőlények sejtjeinek azonos a genetikai állománya, működésük viszont a szövetféleségtől függően nagyon eltérő lehet. Hogyan oldja meg szervezetünk, hogy egyetlen genetikai állomány különféle sejteket tud létrehozni, amely sejtek azt követően megtartják típusukat (hámsejtből hámsejt lesz, májsejtből májsejt). Ennek az alapja az epigenetika, azaz a DNS szerkezetét – de a szekvenciáját nem – megváltoztató módosulások, amelyek ki és bekapcsolnak bizonyos géneket. Lényegében a májsejtséget okozó gének be vannak kapcsolva, míg az idegsejtekre jellemző gének pedig ki vannak kapcsolva. Az epigenetikai mintázat minden sejttípusra specifikusan jellemző.


Ezek az epigenetikai jelek egyes esetekben nemcsak adott szövettípusban, de generációról generációra is öröklődhetnek. Emberben és állatokban nem túl gyakori a jelenség, de például emberben a traumák hatása öröklődhet így. Növényekben viszont úgy tűnik, az epigenetikai mintázat sokkal inkább örökölhető generációk között is. A szélesebb körben ismert ilyen öröklődő epimutáció a közönséges gyújtoványfű "szörny" megjelenésű virágai. Ennek epimutációs voltára persze csak nemrég jöttek rá, örökölhetősége viszont régóta ismert.


A közönséges gyújtoványfű normális (balra) és szörny (jobbra) fenotípusú virágai. A virágforma elváltozását egy epimutáció okozza, ami hosszú generációkon keresztül stabilan továbbadódik. Linné még külön fajkén írta le őket.

Egyre többet tudunk a növényekben örökölhető epigenetikai változásokról. Megdöbbentő módon úgy öröklődnek, mint a mendeli genetikai tulajdonságok. Ugyanazon módszerekkel vizsgálhatóak és jellemezhetőek, mint a bázissorrendet érintő genetikai variánsok.

Lúdfű (Arabidopsis thaliana)


A lúdfű (Arabidopsis thaliana) egy gyomnövény, mégis a növények közül róla tudunk a legtöbbet, mert a növénybiológusok modell szervezete. Pusztán epigenetikai jeleikben különböző, beltenyésztett vonalak (tehát genetikailag azonos növények) megjelenésükben is eltérhetnek. Az elsődleges gyökér hossza vagy a virágzás ideje stabilan öröklődő, több "génes" tulajdonságként öröklődik (Cortijo et al. 2014), tényleges genetikai különbség nélkül. Egy másik tanulmányban (Kooke et al. 2015) megmutatták, hogy csak epigenetikai mintázatukban különböző növények levélfelülete ötszörös különbséget mutatott, a virágzás idejében akár két hét eltérés is lehetett, a növények magassága akár kétszeres is lehetett és egyesek alig ágaztak el, míg másokon sok elágazás található. Egyes epigenetikai mintázatok akár nyolc generáción át is stabilan átadódnak (Johannes et al. 2009).


A morfológiai különbségek örökölhetőek voltak, majdnem olyan biztosan, mint a genetikai különbségekből eredőek.


A növények abban is eltérnek az állatoktól, hogy a növényi sejtek sokkal inkább megtartják azt a képességüket, hogy más sejttípusba átalakuljanak. Egy növényt lehet például a gyökerének egy kis részéből újranöveszteni, de egy rovart nem lehet a lábából újraalkotni.


A gyökérnek vagy a szárnak viszont van egy sajátos epigenetikai mintázata. Más lesz-e a növény, ha  szárból vagy ha gyökérből növesztjük újra?


A szár és a gyökér között 2424 gén tekintetében markánsan más az epigenetikai mintázat és a kifejeződés szintje. Egy lúdfű leveléből és gyökeréből vett szövetrészből egy teljes növényt növesztettek, majd ezen növények saját magukat beporozva újabb generációkat hoztak létre. Három generáció múlva megnézték, hogy egy szerzett tulajdonság – itt, hogy miből lett regenerálva az adott növény – befolyásolja-e a következő generációkat.

A kísérlet vázlata. A teljes fiatal növény leveléből és gyökeréből új növényt növesztettek (G0). Ezt három generáción keresztül szexuálisan szaporították önmagával (G1-G3). Ezt követően mérték a leszármazási vonalak közötti különbséget.


Külsőre a növények nem különböznek egymástól, de működésükben igen. A gyökéreredetű (GYE) és a levéleredetű (LE) növények gyökereiben között csak 13 olyan gént találtak, amelyek más mértékben fejeződtek ki, viszont a levelekben 239 gén kifejeződése más. Ezen gének egy jelentős része a stresszválaszokban vesz részt, különösen a baktériumok elleni védekezésben és a baktériumflóra szabályozásában.


A gyökéreredetű növények baktériumflórája eltért a levéleredetű és a természetes módon felnevelt növények baktériumflórájától. Egyes kórokozókra a GYE növények érzékenyebbek voltak. Ezen érzékenységük több generáción keresztül megmaradt.


Tehát nem mindegy, hogy mely szervéről szaporítjuk a növényeket. A kihatással lehet az életükre. Egyben hozzájárulhat az alkalmazkodóképességükhöz is.

Hivatkozott irodalom




2018. október 8., hétfő

Az állatok rendszertana

Vasárnap este azzal a matematika feladattal (Sokszínű matematika 9. (Mozaik)) jön hozzám a lányom, hogy

"Ábrázoljuk gráffal az állatok országának törzseit és osztályait!"

A biológus apuka fejben hirtelen összeszedi, hogy hány törzset ismer: kevesebbet, mint kéne, de többet, mint amennyi egy egyszerű gráfelméleti házi feladathoz kéne. Emlékeztem viszont, hogy pár éve olvastam egy tanulmányban egy hierarchikus rendszertant, amiben törzsekre és osztályokra (sőt rendekre is) benne volt minden. Bár egy kis belső hang azt vélte, hogy nem a 34 törzsből álló rendszertan járt a tankönyvírók fejében, ami abban a tanulmányban van. Ezért még egyszer elkértem a sokszínű matematika 9 (Mozaik) könyvet, hogy nincs-e valami támpont, hogy mire is lenne szükség. Nincs. Az állatok országának törzsei és osztályai kellenek. Gondolom az összes. Íme:

Az állatok országának törzsei és osztályai


Ez nem éppen egy egyszerű feladat, és sem gráfrajzolásból (a sok szögpont miatt), sem biológiából (túl részletes) nem az a szint, amit egy gimisnek tudnia kell. Akkor viszont miért így van benne a tankönyvben? Nagyon jó, hogy olyan feladatot adnak, ami utal más tantárgyakra, illetve a matematika alkalmazási területeinek egyikére is rámutat. Viszont lehetne a feladat egyértelmű, hogy tényleg egy pár szögpontból és élből álló gráf legyen a végeredmény. Sőt felmerül az az igény is, hogy a tankönyvek a tárgyak között is konzisztensek legyenek. Megnézte az író matematikatanár, hogy mit és mikor tanultak biológiából a diákok?


Mivel 9-edikben nincs biológia, így a feladat megoldásában legfeljebb az általános iskolai ismereteikre hagyatkozhatnak. Hetedikesként több állattörzsről is tanulnak, mint a szivacsok, a csalánozók, a gyűrűsférgek, a puhatestűek, az ízeltlábúak és a gerincesek. Viszont osztályokról nem minden esetben van szó. A gerinceseknél tanulják a klasszikus öt osztályt (illetve hatot, mert a halaknál megkülönböztetik a porcos halakat és a sugarasúszójú halakat), az ízeltlábúaknál említik a rovarokat, a pókszabásúakat és a rákokat, és a puhatestűeknél ismerhetőek a csigák, a kagylók és a fejlábúak (polipok) osztályai. De a többi törzsnél nem tanulnak osztályokat (ami rendben is van, nem is kell általános iskolában ennél több).


Szólhatott volna a feladat úgy, hogy "Rajzolj egy gráfot, amelyben elhelyezed az állatok országának következő törzseit és az osztályait (zárójelben): szivacsok, csalánozók, puhatestűek (csigák, kagylók, fejlábúak), ízeltlábúak (pókszabásúak, rákok, rovarok) és gerincesek (porcos halak, sugarasúszójú halak kétéltűek, hüllők, madarak, emlősök)." Esetleg úgy, hogy "Ábrázoljuk gráffal az állatok országának általatok ismert törzseit és országait!" Ez tényleg egy egyszerű gráfrajzolási feladat és van biológiai relevanciája, épít arra, amit a tanulók már eleve tudnak (vagy tudniuk kellene).

Az állatok rendszertana a 7. osztályban tanul törzsek és osztályok alapján.


A gimnáziumi szint 1




A gimnáziumban egy kicsit már több törzset különböztetnek meg az állatokon belül. A pontos mélység erősen függ a használt tankönyvtől. A Lénárd Gábor féle tankönyvön elég sokan nőttünk fel, és viszonylag keveset változott tartalmában (az OFIs mondjuk már nagyon szép, színes). Ez nem sokkal több, mint amit általános iskolában tanultak a diákok. A laposférgeken belül megemlítenek három osztályt, a gerincesek rokonságában pedig a tüskésbőrűeket (tengeri csillagok, tengeri sünök), előgerinchúrosokat és fejgerinchúrosokat.

Az állatok törzsei és osztályai gimnáziumi szinten

Ebben az ábrázolásban még mindig hű maradtam az eredeti feladathoz, ahol csak a törzseket és osztályokat kell feltüntetni. Viszont az osztály és a törzs között létezik még felosztás. A szivacsokat álszövetesnek hívják. A csalánozókat, testfelépítésük alapján, sugaras szimmetriájúaknak (ahogy később látni fogjuk ide tartoznak még a bordásmedúzák is). Az általam bemutatott rendszertan ezeket a kategóriákat nem veszi át. Viszont a kétoldali szimmetriájú állatok fogalmát igen (ide jön minden állat a bordásmedúzák után). Továbbá szokás megkülönböztetni még ősszájú és újszájú állatokat. Az elnevezés arra utal, hogy az egyedfejlődés során a hólyagcsíra állapot (egy sejtek által körbevett zsák) utáni betüremkedés (gasztruláció) helyén a száj (ősszájúak) vagy a végbél (újszájúak) lesz (legalábbis az ősi állapotban).


Az általános iskolában megtanult ország - törzs - osztály - rend - család - nemzettség - faj hierarchikus rendszertani szintek száma messze nem elégséges a lehetséges csoportok leírására. Ennek oka a csoportok egymáshoz viszonyított evolúciós helyzete. Az OFI Molnár-Mándics Biológia - Egészségtan 10. könyvben láthatjuk ezt az ábrát:

Az állatok rendszere egy evolúciós törzsfa alapján.


Miért kell annyi elágazás?


A modern rendszertan ugyanis nem egyszerűen csoportosítani (osztályozni) kívánja az élőlényeket, hanem az evolúciós leszármazási vonalakt is szeretné felfedni. Az ábrán ez úgy jelenik meg, hogy minden állat nagyon ősi közös őse egy egysejtű lehetett. A legutolsó közös ős többsejtű volt, ő lenne azon a ponton, ahol a szivacsok és a többi állat törzsfája elválik egymástól. A szivacsok az első leágazás ezen a vonalon. A másik ág a valódi szövetesek (Eumetazoa). A valódi szöveteseken belül a csalánozók az ősi leágazás (azaz a csalánozók jobban hasonlíthatnak bizonyos jellegeikben egy ősi állathoz, mint egy csiga). A másik ág a kétoldali szimmetriájú állatok (Bilateria).

Itt az ábra egy hármas elágazást tartalmaz, ami igazából nem létezik. Minden esetben kettéválnak a leszármazási vonalak. Egy fajból két faj lesz, és egy csoportból leágazik egy másik csoport. Az elválás itt az előbb említett ősszájúak (Protostomia) és újszájúak (Deutorostomia) lenne. Az elmúlt évtized (vagy inkább 15 év) egyik újdonsága, hogy az ősszájúakat két részre osztják: a vedlő állatok (Ecdysozoa) és a spirális bordázódású állatok (Spiralia = Lophotrochozoa). Az egyik csoportban az állatok vedlenek, ahogy a rovarok teszik (a külső váz következtében, amikor nőnek, le kell vedleniük az előző kültakarójukat, és újat növeszteni). A másik csoportot a lárva alakja és/vagy a barázdálódás formája (spirális) jellemzi. Ez utóbbiba tartoznak a puhatestűek, a gyűrűsférgek és a laposférgek.


Állatok rendszertana gimnáziumi szinten, OFI Molnár-Mándics Biológia - Egészségtan 10. tankönyv alapján.

Ez a tankönyv például egy kis keretben, a medveállatokról is megemlékezik, illetve a tüskésbőrűek csoportjairól megmondja, hogy azok osztályok. Ez az adott tankönyvírónak a szabadsága.Nem baj, főleg, ha olvasmány siznten akár több állatféleséget is ismernek a diákok, viszont nem gondolom, hogy ilyen részletességgel vissza kell azt kérdezni.


Gimnáziumi szint 2


A Mozaikos Biológia 10. (Gál Béla) a legrészletesebb rendszer, amit gimnáziumi könyvben láttam (de nem ismerem az összes könyvet).  Például több helyen altörzseket is megkülönböztet (az eredeti Cavalier-Smith-i rendszer is, de azt már nem volt erőm belerajzolni). Olyannyira részletes, ilyen szinten tudnák a biológusok az állatrendszertant záróvizsgán, akkor én már örülnék (az állatos kollégák még nem!)

Mozaikos 10-es biológia tankönyvben említett törzsek és osztályok. Természetesen latin nevek a tankönyvben nincsenek, azokat már én írtam oda.



Ezt a rendszert formája alapján is hasonlóan rendeztem el az teljeshez képest, hogy egyrészt látszódjon, hogy elég teljes, másrészt a különbségek is feltűnjenek. A törzsek közül főleg olyanok maradnak ki, amelyeknek magyar nevük sincs. Az osztályoknál is egyre több van felsorolva. A laposférgek tradicionális osztályait felforgatta a Cavalier-Smith-i rendszer, ennek az alapját nem tudom pontosan. A rákok a Mozaikos tankönyvben felsorolt osztályai most a felsőbbrendű rákok osztályának rendjei. Az evezőlábú rákok az állkapcsilábas rákok egy alosztálya, az ágascsápú rákok (pl. vizibolhák) a levéllábú rákok egy alrendága. Itt azt láthatjuk, hogy bizonyos elágazások osztály rangra emelkedtek, a feljebb levőkből így altörzsek, altörzságak lettek. Ez a hierarchikus rendszertannak egy problémája: túl sok szint kéne, de nincs. Így viszont állandóan lehet vitatkozni, hogy egy adott csoport milyen rangú legyen. Általában megtartják a tradicionális kategóriákat, de ez nem minden esetben lehet.


Például minden eddig bemutatott tankönyvi rendszerben van gerincesek törzse, miközben a mai rendszertanokban gerinchúrosok törzse van. Az állatok esetében a törzs egy eléggé objektív fogalom, a testfelépítés alapszabásához kapcsolódik (bauplan). Ebben a tekintetben a gerinchúrosok mindegyike rendelkezik lárvakorban a gerinchúrral, ami a testük hátoldalán fut végig. A zsákállatok ezt elvesztik felnőtt korukban, nálunk gerinceseknél pedig egy "csontgyűrű", a gerincoszlop, veszi körül. De az embriológiai fejlődés egy jól meghatározott szakasza minden ide sorolt állatnál azonos. Szóval biológiai alapja van, hogy ezzel a tradícióval leszámoltak. A gerincesek mint csoport továbbra is létezik, de most már altörzsnek hívjuk.

Hova tűntek a madarak?


És itt jön a nagy kérdés, hogy miért nincs madarak osztálya? A madarak alosztályként élnek tovább a hüllőkön belül. Ehhez egy újabb biológiai/rendszertani fogalmat kell bevezetnem: a monofiletikus csoport fogalmát. Egy állatcsoport akkor monofiletikus, ha közös ősük és annak minden leszármazottja a csoportnak a része. A felemásgyíkokat (hidasgyík), pikkelyes hüllőket (kígyók, gyíkok), teknősöket és krokodilokat magába foglaló csoport nem monofiletikus (úgynevezett parafiletikus), mert a madarak kimaradnak belőle. A madarak legközelebbi ma is élő rokonai a krokodilok. Lehetett volna egy olyan feloldása a problémának, hogy megtartva a madarak osztályát, bevezetik a krokodilok osztályát, a teknősök osztályát és a pikkelyes bőrűek osztályát. Ezzel viszont nagyon sok lett volna az osztályok száma, így a madarak osztályának a hüllők közé való beolvasztása mellett tették le a voksot. Ezért nincs madarak osztálya.

A gerincesek törzsfája. Vastagon szedve az osztályokat.


Most vissza lehet kérdezni, hogy akkor az emlősökkel mi van? Az emlősök őse is hüllő volt tágabb értelemben. Egyrészről igen, az emlősök őse is hüllő volt. Viszont a ma élő hüllők az úgynevezett diapsida csoportba tartoznak, míg az emlősszerű hüllők és az emlősök a synapsida csoportba. Így lehetne minden őshüllőt és leszármazottaikat hüllőknek nevezni, de ez az igen tág csoport a magzatburkosok néven már létezik. Így a hüllők, mint csoport maradhat a megnevezése annak, amit a ma élő állatok közül hüllőnek tartunk, beleértve a madarakat.


A kétéltűekkel kapcsolatban újból felmerülhet ez a kérdés. Igen, a hüllők őse is egy kétéltű volt, de a ma élő kétéltűek mind visszavezethetőek egy olyan utolsó közös ősre, ami nem őse a hüllőknek. A szűkebb értelemben vett ma élő kétéltűek a Lissamphibia kládba tartoznak. A minden kétéltűt, emlőst és hüllőt magába foglaló klád a négylábúak (Tetrapoda), így a kétéltű maradhat a ma élő kétéltűek elnevezése.


A halak osztályainak elharapódzása is ugyanerre a problémára vezethető vissza. A négylábúak őse egy hal volt. Így a halak, mint osztály nem lenne monofiletikus. Felosztották olyan egységekre, amelyek mindegyike monofiletikus. Talán egy kicsit túl is lőttek a célon. A sugarasúszójú halak pont olyan jó osztály lenne, mint a négy osztály, amire szétszedték. A rangok, az állati törzsek kivételével, tetszőlegesek, biológiai alapjuk nincs. Lehetnének magasabb vagy alacsonyabb rangban is. Az úgynevezett kladista felfogás szerint nem is szabadna rangokat adni a csoportelnevezéseknek. Egyszerűen csak csoportok, amelyek több vagy kevesebb közös őstől származó lényt foglalnak magukba.



Miért nincs mindenhol osztály is?


A kladisztikus rendszertanokban nincsenek szintek, csak elágazások. A bemutatott Cavalier-Smith-i rendszertanban egyes helyeken nem szerepel osztály (sőt valahol törzs nem szerepel, de osztály igen). A linnéi hierarchikus rendszerben mindenhol kéne legyen osztály is. Viszont egyes csoportokon belül olyan kevés faj van, és azok annyira hasonlítanak egymáshoz, hogy osztály szintű elkülönülés nincs, tehát csak egy osztály lenne a törzsben. Extrém esetben egyetlen faj is lehet egy törzsben. Például a páfrányfenyő (Ginkgo biloba) a páfrányfenyők törzsének (Ginkgophyta), páfrányfenyők osztályának (Ginkgoopsida), páfrányfenyők rendjének (Ginkgoales) és a páfrányfenyőfélék családjának (Ginkgoaceae) egyetlen faja. (bocs a növényes példáért, tanszéki ártalom) A kladisztikus rendszertan ezzel úgy bánik el, hogy mivel nincs elágazás így elég egy csoportot megjelölni (Ginkgophyta), amin belül egy faj van. Ilyen szempontból az ábrán látható rendszertan egy hibrid megoldás, mert egyes helyeken van, máshol pedig nincs osztály megnevezve az egyosztályú törzseknél.


És itt be is fejezem az állatok országának törzseit és osztályait boncolgató bejegyzésemet. :)







2018. augusztus 27., hétfő

A kereszténység is úgy terjed, mint más kulturális jellemzők

A kereszténység ma legnagyobb vallása a Földön a maga 2,3 milliárd követőjével. Hogyan terjed el a világ minden szegletén ez a vallás?


A kereszténység terjedésével kapcsolatban több elmélet is felmerült. Az egyik szerint alapvetően felülről szerveződik a megtérés, és amint a politikai vezetők támogatnak egy vallás, az gyorsan terjed a populációban. Nagy Konstantin engedélyezte, sőt támogatta a kereszténységet a Római birodalmon belül, mai nagyban hozzájárult annak terjedéséhez. Bár a kereszténységen belül, de VIII. Henrik megalapította az anglikán egyházat és így országát új vallásúvá tette. A Német-Római császárságban a tartományok urai határozták meg alattvalóik vallását. Tehát bőven akad példa az ilyen típusú vallásterjedésre.


A másik narratíva szerint a keresztény tanítás a szegények körében talált hallgatóságra. Az egyenlőséget hirdető vallás tehát alulról, a szegények és nincstelenek felől terjed. Így Konstantin is csak azért engedélyezte a kereszténységet és tér be maga is, hogy ezzel a birodalom népeit megbékítse. Így azt várjuk, hogy az egyenlőtlenebb társadalmakban fog jobban terjedni a kereszténység.


A kereszténység terjedéséről a gyarmatosító időkből egészen jó adataink vannak, mert a misszionáriusok naplókat vezettek, az őket küldő szervezetek pedig szintén dokumentálták "dolgozóik" munkásságát. A kereszténység Óceániai, 1668 és 1950 közötti terjedését dolgozták fel kutatók (Watts et al., 2018). Az egyes népességekről feljegyezték, hogy milyen gyorsan tértek át a kereszténységre, milyen a politikai berendezkeződésük és mekkorák ezek a populációk.

A Óceániai térítések (pontok) és a kereszténységre való áttéréshez szükséges idő (színskála). A bal alsó kis keretben Madagaszkár látszik.


A mintázott populációk megtéréséhez 1-től 203 évre volt szükség. A medián megtérési idő 25 év. A 70 népesség körében 11-ben nem volt semmilyen központi hatalom, 13-ban a politikai hatalom a közösségen belül volt, 33-ban a helyi szint felett is volt egy hatalmi szint, míg 9-ben kettő és 4-ben 3 politikai szint volt a helyin felül. Az egyenlőség szempontjából 13 kultúrában a lakosok teljesen egyenlőek voltak, 37-ben közepes gazdasági rétegződés volt megfigyelhető, míg 20-ban jelentős vagyoni különbségek voltak. A népesség 62 és félmillió között mozgott, a medián 5800.



A megtérés idejének legjobb előrejelzője a populációméret. A kisebb társadalmak gyorsabban váltottak a kereszténységre.


Ez önmagában nem meglelő, de a további eredményekkel összevetve igen. A populációméreten kívül a térítő érkezésének ideje számított (minél később érkezett annál gyorsabban járt sikerrel) és a politikai berendezkedés komplexitása volt fontos meghatározó (az összetettebb társadalmakban gyorsabban terjedt a kereszténység).


A társadalmi egyenlőtlenség jelenléte nem gyorsította a kereszténység terjedését.


A kereszténység alulról felfele történő terjedését tehát elvethetjük. Nem vagy nem csak a szegényekre hatott a tanítás. A felülről lefele ható hatás megfigyelhető, de az sem túl erős és lehet, hogy egy másik hatást fed el. A központi hatalommal rendelkező társadalmakban nagyobb az emberek közötti kapcsolat. Nem a kapcsolatok milyenségéről van szó, hanem arról, hogy hány lépésen keresztül juthatunk el egyik embertől a másikig. A kapcsolati hálózat összefüggőbb egy ilyen társadalomban. Ismert tény, hogy ez segíti a kulturális változások terjedését. A politikai berendezkedés tekintetében a fontos, hogy legyen, és a szintek száma nem számít. A politikai szerkezet nélküli társadalmakat lehetett a leglassabban megtéríteni.


Az idő előrehaladtával a térítési technikák is javultak, a térítők egyre inkább beszéltek valamilyen ausztronéziai nyelvet, illetve a környező népek korábbi megtérése is segíthetett.


A populáció mérete a legfontosabb jellemző, ami magyarázza a térítéshez szükséges időt. Egy kisebb társadalomban gyorsabban terjedt a vallás, mint egy nagyobban. Ez a kulturális átadódás egyik legalapvetőbb jellemzője. A kulturális változások emberről-emberre adódnak. Kevesebb ember esetében ez egy gyorsabb folyamat.


A vallások terjedése így nem különbözik más kulturális jellemzők terjedéséről. Szülőről - gyerekre adódnak át vagy – térítő vallások esetén – térítők, újítók révén kisebb társadalmakban elterjednek. A hódítások, a gyarmatosítás (azaz az emberek mozgása) és a demográfia (a népesség növekedése) jobban magyarázza egy nagy világvallás terjedését, mint bármilyen ideológiai jellemző.

Hivatkozott irodalom

Watts, J., Sheehan, O., Bulbulia, J., Gray, R. D. és Atkinson, Q. D. 2018. Christianity spread faster in small, politically structured societies. Nature Human Behaviour 2(8): 559–564

2018. június 1., péntek

A viselkedés evolúciója - kísérlet gyíkokon


Szeretem az egyszerű, de annál frappánsabb kísérleteket. Egy ilyet mutatok be most. A viselkedés része a fenotípusnak, annak, amilyenek az élőlények. A viselkedés előnyhöz is juttathatja az egyedeket, de bajba is sodorhatja őket. Egyes helyeken ilyen, máshol olyan viselkedés lehet a nyerő.


A barna anolisz (Anolis sagrei) már amúgy is tankönyvi például szolgál a fajképződésben1, most álljon példaként a viselkedés szelekciójához is. Élőhelye a Bahama-szigetek és Kuba, vagy ágakon napozik, vagy a földön táplálkozik, ahol viszont ragadozója, a pörgefarkú leguán (Leiocephalus carinatus), elkaphatja. A bokrok ágain viszont biztonságban van a gyíkocska. A talajt kell elkerülnie, viszont úgy nem igazán tudja felfedezni környezetét és táplálékhoz jutni.


A barna anolisz (balra) és ragadozója a pörgefarkú leguán (jobbra). A viselkedés mérése: egy dobozból milyen gyorsan jön ki az anolisz gyík, és mennyi időt tölt a talajon. Mind a doboz, mind egy magasabb bokor ágai védelmet nyújtanak.

Egy korábbi kísérletben megállapították (Losos et al. 2004), hogy a predátor jelenlétében 66%-os az átlagos halandóság (a megfigyelés ideje alatt), míg nélküle csak 45%. Tehát igen jelentős szelekciós erőt képviselnek a leguánok. Kérdés, hogy ez csak morfológiára vagy viselkedésre, esetleg mindkettőre hathat.


Morfológiai jellemzőkből az anolisz gyíkok ujjhossza fontos. A hosszabb ujjú egyedek gyorsabban futnak a talajon, a rövidebb ujjúak fürgébben mozognak a vékony ágakon. A leguán betelepítésével a hosszabb ujjú egyedek kerültek előnybe, akik a talajon gyorsan tudtak menekülni, bár szinte minden egyed egyre inkább a bokrok ágain élt, elkerülendő a ragadozót.


A most közölt tanulmányban (Lapiedra et al. 2018) vettek 273 felnőtt barna anoliszt. Mindegyiküket kitették a következő mérésnek: Előbb berakták őket egy dobozba. Ott 3 percig hozzászokhattak a dobozhoz. Eközben a doboz elé egy átlátszó kalitkában egy leguánt raktak be, hogy majd lássa a gyík, hogy itt bizony gond van. A gyíkos doboz fedelének felemelését követően a gyík 5 percig nézhetett farkasszemet a leguánnal. Aztán megint elfüggönyzés következett miközben a leguánt elvitték. És ekkor, más leguánmentes környezetben, nézték, hogy mit tesz az ajtó felnyitását követően a gyík. Mikor dugja ki a nóziját a biztonságos dobozából, és mennyi időt hajlandó a talajon lenni mielőtt vagy felmegy egy magasabb ágra vagy egy kő alatt elbújik. Ez a két idő jellemzi a gyík "bátorságát" vagy inkább a felfedező hajlamát.


Ezt követően a megjelölt gyíkokat kitelepítették nyolc apró bahamai szigetre, amelyeken sem anolisz gyíkok sem leguán nem volt eredetileg. Hagytak nekik egy hetet, hogy megismerjék a területet és ezt követően négy szigetre betelepítettek leguánokat is. Négy hónap múlva visszafogták a gyíkokat és megnézték melyek élték túl a kalandot.

A Floridától keletre található Bahama-szigetek egyik nagyobbacska szigete melletti apró szigetre telepítették be az anolisz gyíkokat. A sárga pöttyök a ragadozómentes szigeteket jelölik, a zöldek a ragadozósakat.

A ragadozó jelenlétében a gyíkok kevesebb időt töltöttek a talajon és magasabbra másztak a bokrokon (33,8 cm vs. 14,4 cm). Azok a nőstények éltek inkább túl, amelyek viselkedésteszt során óvatosabban merészkedtek elő a dobozból és gyorsabban menedékhez szaladtak. Ez talán nem meglelő. Viszont a predátormentes szigeten azok éltek inkább túl, amik gyorsabban elődugták az orrukat és többet voltak a talajon. Tehát ragadozó nélkül a felfedezés kifizetődő volt, jelenlétében viszont nagyon nem.


A ragadozó jelenléte erősen szelektált a kockázatkerülő magatartásra, míg hiánya a felfedezőknek kedvezett.


A hímekre nem hatott ilyen eltérő szelekció. Halálozásuk hasonló volt a ragadozós és a ragadozómentes szigeteken. A nőstények esetében továbbá a hosszabb ujjúak ebben a kísérletben is előnyösebbnek bizonyultak.


Szóval a viselkedés fontos, mérhető tulajdonság, amelynek gyakorisága a környezettől függően változhat. Egyes környezetek előnyben részesítik a felfedező viselkedést, míg mások a rizikó elkerülését.

Hivatkozott irodalom

Losos, J. B., Schoener, T. W. és Spiller, D. A. 2004. Predator-induced behaviour shifts and natural selection in field-experimental lizard populations. Nature 432: 505–508
Lapiedra, O., Schoener, T. W., Leal, M., Losos, J. B. és Kolbe, J. J. 2018. Predator-driven natural selection on risk-taking behavior in anole lizards. Science 360(6392): 1017–1020

1 Mivel írtam tankönyvet, így, ami abban van, az már tankönyvi példává nemesült :)

2018. május 27., vasárnap

Ökológiai csapda – avagy a jóból is megárt a sok

Az ökológiai csapdák olyanok, hogy az emberi aktivitás következtében megváltozott környezetben a szervezetek maladaptív (számukra előnytelen) élőhely választást tesznek a korábbi, megbízható ismereteik alapján, pedig rendelkezésre áll jobb minőségű élőhely is (Schlaepfer et al. 2005). Újabb példái, hogy nem teszünk túl jót szeretett Földünknek.


Ausztráliába behurcolták a mérgező óriás aga varangy (Bufo marinus). Az őshonos állatok közül többen fogyasztanak varangyokat, amelyek egyike sem mérgező Ausztráliában. A kígyók egy jelentős része megéve ezt az új békát, belehal a mérgezésbe (Phillips et al. 2003). A XX. század elejei behurcolásukat követően egyes kígyófajok morfológiája már kezdett megváltozni: testük nagyobb lett, de szájukat kisebbre képesek csak kitátani, így nem tudják lenyelni a túl nagy és sok mérget tartalmazó varangyot, amit pedig lenyelnek, annak mérge nagyobb testükben jobban eloszlik (Phillips és Shine 2004).


Egy amerikai fehérlepke (Pieris macdunnoughii) petéit a helyi káposztafélékre (Brassicaceae) a kakukktormák közé tartozó Cardamine cordifolia-ra, az arany daravirágra (Draba aurea), Descurainia incana-ra és ikravirágokra (Boechera sp.) helyezi. A behurcolt mezei tarsóka (Thlaspi arvense) szintén a káposztafélék közé tartozik és a lepke petéit rá is helyezi. Ellenben ezen a növényen a lárvák mind elpusztulnak, lepke nem kel ki rajtuk. A tarsóka egyszerűen mérgező számukra. A természetes gazdanövényükön átlagosan 1,6%-a kel ki a petéknek, a növények elterjedését is figyelembe véve ez olyan 3%-os rátermettségcsökkenést jelent a fehérlepke-populáció számára (Nakajima et al. 2013).



Az előzőekben vázolt esetekben fajok a megváltozott környezetben "rosszul" döntöttek, és olyan forrást kezdtek kihasználni, ami számukra nem volt megfelelő. Az ismertetendő tanulmány egy olyan példát mutat be, amelyben a populáció – evolúciós szempontból – teljesen jó döntése okozza a problémát. Egy ökológiai-evolúciós csapdáról van szó.


A főszereplő itt egy amerikai tarkalepke (Euphydryas editha) amelynek természetes gazdanövénye az útifűfélék közé tartozó Collinsia parviflora-ra. A behurcolt lándzsás útifüvet (Plantago lanceolata) kezdetben egyetlen lepke sem szerette jobban az eredeti gazdanövénnyel szemben, de olyan 20% – az eredeti gazdanövénye mellett – elfogadta peterakáskor.
Lándzsás útifű (Plantago lanceolata) – Euphydryas edithaCollinsia parviflora


Az új növényen lassabban fejlődnek a hernyók, de túlélésük magasabb. Az eredeti növény rövid ideig élő egynyári növény. A lepkenőstények minél több petét raknak, annál hosszabb lesz a lárvák fejlődése rajta. A fekunditás szempontjából a sok pete rakása a jobb stratégia. A túlélés szempontjából – az eredeti gazdanövények – a kevesebb, hogy azok gyorsan kifejlődjenek. Ez a növény túl gyorsan eltűnik, és így sok hernyó lényegében éhen hal. Tehát a fekunditás és lárvák túlélése csereviszonyban van egymással: az egyik növelése a másikat csökkenti és viszont. A lándzsás útifüvön viszont több pete mellett is kifejlődnek a hernyók, így evolúciósan az új gazdanövény előnyösebb.


Mivel az új gazdanövényre petézők több utóddal rendelkeznek, így azt aktívan választók előnyt élveznek. A kezdeti preferenciához képest 1982-re már megjelentek olyan egyedek (7%), amelyek az új növényt kedvelték. A preferencia megváltozása elkezdődött. 1990-re már az egyedek 50%-a az útifüvet részesítette előnyben peterakáskor. 2005-re már nem volt olyan egyed, amely a C. parviflora-t kedvelte volna. A gazdanövényváltás ezen a területen (ebben az egy populációban) teljes lett.


És itt jött a probléma. A gazdanövény azért olyan jó, mert a mezőn intenzív legelés folyt. A ritkás növényzetben a talaj közelében melegebb van, ami a változó testhőmérsékletű lepkének jó. Viszont ez 2005 végén a legeltetés megszűnt és ezzel megváltozott a mező szerkezete. A sűrűbb gyep alja hűsebb, ez nem olyan jó a lepkének, illetve a lándzsás útifű sem nő olyan jól. A lándzsás útifű továbbra nem volt már az a csodálatos és mindenhol elérhető gazdanövény, mint addig. 2008-ra lokálisan ki is halt ezt a lepkefaj.


Tehát olyan új tulajdonság evolválódott igen gyorsan (új gazdanövény választása), amely az adott környezetben nagyon jó volt a lepkepopuláció számára, de a gyorsabban változó emberi "gazdaság" miatt végül a populációnak ez a változás lett a veszte.

Az ábra a preferencia változását mutatja egy húsz évet átölelő időintervallumban. Ez az idő elegendő volt, hogy 7%-ról 100%-ra változzon a preferencia.


Mi a tanulság?


Az evolúciós tanulság, hogy rövid idő alatt is jelentős változás történhet egy tulajdonságban. A példa hasonlót az nyírfaaraszoló történetére, amely a XIX. század végén Angliában sötét színűvé vált, majd kifehéredett (itt írtam róla). Ebben a példában pedig egy gazdanövény váltás lett dokumentálva. A tulajdonság heritabilitása 0,9, tehát genetikailag erősen meghatározott (az egyedek közötti variancia 90%-ért a genetika felelős) és a rátermettséget jelentősen növelte az új gazdanövényre való áttérés.


A konzervációbiológiai tanulság, hogy a behurcolások, az azokra adott ökológiai és evolúciós válaszok oda vezethetnek, hogy egy faj kihalhat (itt csak lokálisan, de ez egy veszélyeztetett faj, nincs belőle sok helyen). Nem kell közvetlenül leölnünk valamit, esetleg megsemmisíteni az élőhelyét, hogy kihalása emberi tevékenységre legyen visszavezethető. Itt egyszerűen abbamaradt a több évtizede tartó legeltetés. És erre egy lepkefaj kihal. Na ezért túl óvatosak minden olyannal az ökológusok, hogy "ebből biztosan nem lesz gond".



Hivatkozott irodalom





2018. május 13., vasárnap

ZIKA: Egy mutáció okozza a problémát

A fejlődési rendellenességet okozó  Zika-vírus fertőzés egy új jelenség. 2013 környékén jelent meg Francia Polinéziában és 2015-ben Dél-Amerikában. Minden bizonnyal a focimeccsek emberáradat hurcolta szét az Újvilágban. Egérmodellen kimutatták, hogy tényleg okozhat kisfejűséget.


A történetet valahol itt hagytuk abba. Közben persze a biológusok vizsgálják ezt az új vírust, mert újdonságról van szó. A vírus eredeti afrikai formája nem okoz problémát. Az ázsiai – ebből alakult ki a dél-amerikai forma – vírus sem kimondottan problémás. Akkor mi okozhatja az idegrendszeri fejlődési rendellenességet? A vírus nem túl nagy (11 kbázis). Több megszekvenált izolátuma ismert Dél-Amerikából és korábbi ázsiai minta is rendelkezésre áll. A 2010-ben Kambodzsából izolált változat fejlődő egerekben 16,7%-os halálozási rátát okozott. A Dél-Amerikai változatok mind 100%-osan halálosak voltak. Tehát időben és genetikai térben e két pont között történt olyan mutáció, ami az idegrendszeri elváltozást okozza. A szekvenciák összehasonlításával 14 mutációt azonosítottak.


Ezen mutációk közül hetet külön-külön beszerkesztettek a "vad típusnak" kinevezett kambodzsai változatba. Minden így kapott mutáns virulenciáját letesztelték. A 139. pozícióban a szerin aszparaginra való cseréje (S139N) növelte a legjobban az idegrendszeri rendellenesség mértékét. Továbbá a kisfejűséget okozó venezuelai vírusban a 139. aminosavhely visszaváltoztatása szerinné jelentősen csökkentette a virulenciát. Tehát ez a pozíció felelős az új kór megjelenéséért.


Darwin úgy gondolta, hogy apró változások útján halad az evolúció (gradualizmus), míg több paleontológus a nagyobb ugrások, a szaltáció, mellett kardoskodtak. A graduális evolúció és a fossziliák, sőt kezdetben a graduális evolúció és a mendeli genetika is ellentétben álltak egymással. Ez utóbbi szembenállást a mennyiségi jellegek genetikájának felfedezése oldotta fel. A fenotípusban érzékelt ugrások és az apró változatok közötti látszólagos ellentmondást pedig a fentebb említett eredmények oldják fel. A szerint aszparaginná változtató mutáció egy apró lépés. Fenotípusosan viszont egy addig enyhe tüneteket okozó vírusból, fejlődési rendellenességet okozó, s így komoly egészségügyi kockázatot jelentő kórokozó vált. Tehát a fenotípusban van egy ugrás. Azt gondoljuk, hogy az újfajta problémához nagy változás kell. Pedig nem. Nem a vírus lett komplexebb és tanult meg új trükköket, hanem az idegrendszer fejlődése egy nagyon összetett folyamat, amit nagyon egyszerű megbolygatni. A vírusburok apró változása elég, hogy az idegrendszer fejlődésében valamit nagyon elrontson.


Sokszor találkozunk azzal a jelenséggel, hogy egy mutáció okoz valami jelentős fenotípusos változást. Ilyen a nyírfaaraszoló fekete színét okozó transzpozon beékelődés, vagy a sarlósejtes vérszegénységet okozó glutamin -> valin mutáció. Azaz ritka mutációk mellett is lehet fenotípusos változás, és nem szükséges sok apró mutációs hatásra várni, hogy bármi jelentősebb változás történjen.


Van még egy pár ilyen példa a tankönyvemben. Lehet keresni! :)


Hivatkozott irodalom


Yuan, L., Huang, X.-Y., Liu, Z.-Y., Zhang, F., Zhu, X.-L., Yu, J.-Y., Ji, X., Xu, Y.-P., Li, G., Li, C., Wang, H.-J., Deng, Y.-Q., Wu, M., Cheng, M.-L., Ye, Q., Xie, D.-Y., Li, X.-F., Wang, X., Shi, W., Hu, B., Shi, P.-Y., Xu, Z. és Qin, C.-F. 2017. A single mutation in the prM protein of Zika virus contributes to fetal microcephaly. Science 358(6365): 933–936