2020. november 16., hétfő

A pestist Közép-Ázsiából hurcolták be újra és újra Európába

A pestis a történelmünk része, és egyben egy mikrobiológiai, egészségügyi kérdés is. Adja magát, hogy megismerése, járványtana (tehát terjedésével kapcsolatos ismeretek) nem egy-egy tudományterület kizárólagos sajátja, hanem mai divatos szavakkal élve interdiszciplináris vagy multidiszciplináris azaz tudományágak közötti együttműködés, sőt több tudományág együttműködését szükségelteti. Én általában keresem az olyan tanulmányokat, amelyek a biológia és más tudományok kapcsolatára, határterületeire épülnek. Korábban már bemutattam egy olyan tanulmányt, ahol a járványmatematika segítségével próbáltak egy történelmi kérdést megoldani. A most bemutatandó tanulmányban az ősi genomok analízise és a történelemtudomány együtt próbál arra válaszolni, hogy a pestis hol húzta meg magát, hogy több évszázadig időszakosan vissza-visszatérve sújtsa kontinensünket.


A budai várban található szentháromságszobor. Közép-Európára jellemző forma pestisjárványoknak állít emléket. Dudoros alakja az oszlopnak a bubópestis testi elváltozásaira utal (csomósan megnagyobbodó nyirokcsomók). Ez az 1709-es járványnak állít emléket. (forrás: wikipedia)

A pestist a Yersinia pestis nevű baktérium okozza. A fertőzés jellemzően nem emberről emberre terjed, hanem a patkányok bolhái a fő terjesztők. Tehát emberre bolhacsípéssel kerül a kórság, és alakul ki jellemzően a bubópestis, ami nevét a nyirokcsomók duzzanatiról kapta. Ez a betegség a fertőzöttek 30–60%-át elvitte. A ritkább tüdőpestis esetében cseppfertőzéssel emberről-emberre is terjedhet a kórság, és ez esetben szinte biztosan halállal végződik a betegség. A fertőzést továbbá fertőzött emberi szövettel vagy tárggyal való érintkezéssel is elkapható.



Az első pestisjárvány névvel a 541–747 közötti, főleg a mediterráneum környékén pusztító pestisjárványokat említik. A második pestisjárvány az Európát 1348-ban elérő, Fekete Halálnak nevezett járvánnyal kezdődött, és egészen a XIX. századik okozott kisebb kitöréseket. A Magyar Királyság területén az 1708–1741 közötti Aradi pestis ennek a járványsorozatnak a része. A török elől menekülők illetve a hadsereg hurcolta be fertőzést, amely egyes esetekben, mint például a 1738-as temesvári pestisjárvány esetébe, a királyság távolabbi részeibe is eljutott.



A harmadik pestisjárvány néven a 1855–1960 közötti jellemzően ázsiai kitöréseket említjük. Az elnevezésekből is sejthető, hogy alapvetően az Európát valamilyen módon érintő járványokról van szó. Az utolsó esetében a gyarmattartókra volt hatással a járvány, bár földrajzilag messzebb történt. Ez az európacentrikusság befolyásolhatja, hogy hogyan gondolkozunk a járványról, az újabb és újabb kitörésekről és arról hogy a kórokozó hol él túl a járványok között.



A molekuláris biológia egyik csodálatos vívmánya, hogy ha több millió éves borostyánba zárt rovarból nem is, de pár tízezer éves leletekből lehet örökítőanyagot kivonni, az elmúlt kétezer évből pedig pláne. Azaz nem csak királyaink etnikai hovatartozásán merenghetünk, hanem az embereket fertőző betegségekén is. Ugyanis ahol az emberi maradványok megmaradnak, ott a bennük levő baktériumok maradványai is jelen lehetnek. Egy ideje már gyűlnek az elmúlt pár ezer (!) évből a pestisszekvenciák.



A tanulmány a következő új szekvenciákkal járul hozzá, az egyre növekvő adatbázishoz:
  • Egy svéd szekvencia az 1710–1711-es járványból. Bár ebből az időből pontos egyházi feljegyzés is lehetne az elhunytakról, sajnos azok egy 1800 körüli tűzvészben odavesztek. A holtest mellett talált érmék viszont 1667–1710 között lettek verve így az ezt követő pestis pontosan beazonosítja a maradványok korát. Láthatjuk, hogy a történelmi tudás mennyit segít az ennél pontatlanabb kormeghatározás tekintetében!
  • Hat dél-tiroli mintából izolálták a pestisbaktériumot. Ez a járvány 1636-hoz köthető. Ezt a temetőt a VI. és a XVII. század között használták.
  • Egy csecsenföldi minta jelentette az egyetlen Európán kívüli mintát, és mint ilyen a XVI–XVIII. századból egyedülálló.
  • Egy olasz, középkori – 1363-as járványhoz köthető – tömegsírból is sikeresen izolálták a pestisbaktérium genetikai állományát. Ez a Fekete Halál idejéből való minta.

A pestisbaktérium-szekvenciák törzsfája. A szürkített részen a második járványból származó szekvenciák vannak. A zöld rész a harmincéves háborúhoz kapcsolható, míg a kék a XVIII. századi utolsó nagy kitörésekhez. A lilával jelölt német és olasz lelet a Fekete Halál időszakából való


A meglevő pestisszekvenciákat egy úgynevezett törzsfán ábrázolva azt látjuk, hogy mely szekvenciák állnak legközelebb egymáshoz. Már az önmagában megnyugtató, hogy a második pestisjárvány idejéből származó európai minták mind közel vannak egymáshoz, azaz tényleg egy járványként tekinthetünk erre az eseménysorozatra. Jól elkülönül az első pestisjárvány szekvenciájától, de a történelmi idők előtti mintáktól is (amelytől időben és így a genetikai térben is messzebb áll).


A XVII. századi olasz minták egybeesnek a korban hasonló német mintákkal (az ábra középső zöld része). Ezek a harmincéves háború (1618–1648) alatt pusztító pestisjárványhoz kapcsolhatók.



A XVIII. századi minták egybeesése külön érdekes. Svédországba feltételezhetően az Ottomán birodalomból került a 1710–1711 évi járványt okozó fertőzés. Marseille-be Szíriából került tengeri úton a ragály 1722-ben. Az időben és a törzsfán is utolsó leágazás (lásd kék rész) a csecsenföldi minta, ami így 1720 utánra tehető. Mivel itt történelmi alátámasztás nincs, ellenben feltételezhető, hogy a pestisbaktérium hasonló ütemben változik, így 1729-re tehető ez a minta (1613–1836 közé, a bizonytalanság elég jelentős). Mivel az első kettő egyértelműen a Közel-Kelethez köthető, és a csecsenföldi járvány fizikai közelsége és a történelmi ismeretek alapján inkább köthető szintén valamilyen közeli forráshoz, mintsem a francia királyságból való importnak, így kimondhatjuk, hogy ez a fertőzéshullám Ázsiából származik. Ezzel elvethetjük azt a feltételezést, hogy valahol Európában volt olyan rágcsálópopuláció, amelyben a pestis folyamatosan jelen volt a második járvány ideje alatt és forrása lenne minden kitörésnek a következő évszázadokban.


A XVIII. századi behurcolások forrásai és célpontjai a feltételezett csecsenföldi forrással együtt.


Egy korábbi tanulmány is a mellett érvel, hogy a pestis mindig valahonnan (közép) Ázsiából lett behurcolva Európába. Ezen területek (a Kaukázus és a Kaszti-tenger környéke), ahogy a csecsenföldi lelet környéke is, ma is otthont ad olyan rágcsálópopulációnak, amelyben a pestisbaktérium jelen van. Ezen helyek többségében található pestisbaktériumok az Európában a második pestisjárvány alatt keringő törzshöz hasonlók. Ez a régió lehet tehát a természetes gyűjtőhelye a pestisbaktérium rágcsáló gazdáinak.


Pestisbaktériumot hordozó rágcsálópopulációk a Független Államok Közösségén belül. A MED-el jelölt területekről, így a sárga részekről és a kaukázusi 1-es és 2-es számmal jelöltekről kimutatható a második pestisjárványt okozóhoz hasonló baktériumtörzs.


Az európacentrikus történelemszemlélet és kutatás is félrevezető lehet, amikor egy sokkal tágabb földrajzi kiterjedésű eseményt, a pestisjárványokat szeretnénk értelmezni. A korábbi jellemzően Európai minták alapján akár lehetséges is lehetett volna egy helyi gyűjtőterület (rezervoár). Az új adatok, amelyek genetikai és történelmi adatok összegzéséből jöttek, az Ázsiából való behurcolást támasztják alá.



Persze, most mondhatjuk, hogy „lám, lám ez is Ázsiából jött”. Európa viszont – legyünk őszinték – Ázsia távolnyugati csücske. Így ezen tágabb földrajzi skálán érdemes minden folyamatot vizsgálni, és nem szorítkozni Európára, annak is a nyugati részére.



A pestis lehet, hogy számunkra csak egyike a történelmi járványoknak, amelyek ma nem léteznek. A pestis azonban ma is létezik. A WHO adatai szerint a pestis által jelenleg legérintettebb államok a Kongói Demokratikus Köztársaság, Peru és Madagaszkár. A fekete himlővel ellentétben ez a betegség nem lett kiirtva, és bár korán felismerve gyógyítható, a létező rezervoárok miatt (beleértve a szibériai talajba fagyott, de felolvadóban levő kórokozókat is!) okozhatnak gondot, így folyamatos monitorozásuk erősen ajánlott.


Hivatkozott irodalom

Guellil, M., Kersten, O., Namouchi, A., Luciani, S., Marota, I., Arcini, C. A., Iregren, E., Lindemann, R. A., Warfvinge, G., Bakanidze, L., Bitadze, L., Rubini, M., Zaio, P., Zaio, M., Neri, D., Stenseth, N. C. és Bramanti, B. 2020. A genomic and historical synthesis of plague in 18th century Eurasia. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 117(45): 28328–28335

Kutyrev, V. V., Eroshenko, G. A., Motin, V. L., Nosov, N. Y., Krasnov, J. M., Kukleva, L. M., Nikiforov, K. A., Al’khova, Z. V., Oglodin, E. G. és Guseva, N. P. 2018. Phylogeny and classification of Yersinia pestis through the lens of strains from the plague foci of Commonwealth of Independent States. Frontiers in Microbiology 9:1106

Schmid, B. V., Büntgen, U., Easterday, W. R., Ginzler, C., Walløe, L., Bramanti, B. és Stenseth, N. C. 2015. Climate-driven introduction of the Black Death and successive plague reintroductions into Europe. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 112(10): 3020–3025



2020. szeptember 29., kedd

A nátha elleni viszonylagos védettségünk 1 mutáción múlik

A rhinovírusok a megfázás egyik okozói. Ezek a pozitív szálú RNS vírusok alapvetően aprók. Három "fajuk" ismert, amelyeket az A, B és C betűkkel jelölnek (teljes nevük így például emberi rhinovírus C). A C variánst 2006-ban fedezték fel (Lamson et al. 2006). Kései felfedezésének egyik oka nem elterjedésében, hanem "tenyészthetőségében" (sejtkultúrában szaporíthatóak) rejlik: a szokásos sejtkultúrákban nem nőt. A másik két náthát okozó rhinovírussal szemben ez néha, gyerekeknél súlyosbíthatja az asztmát.

A vírus az emberi kadherinnel rokon családba tartozó 3-as fehérjén (CDHR3) keresztül kapcsolódik a sejthez (Bochkov et al. 2015). Ezen sejtmembránban levő fehérjének több változata ismert emberi populációból: a leggyakoribb verzióban az 529. pozícióban cisztein van, míg a súlyosabb asztmával összefüggő változatban itt tirozin van. Ez a 7. kromoszómánk 106018005. pozícióján levő guanin → adenin (G→A) nukleotidcsere következménye. A tirozint tartalmazó változat mellett a vírus gyorsabban sokszorozódik.


Rhinovírus

A történet itt véget is érne azzal, hogy találtunk egy betegséget okozó mutációt. Sajnos léteznek ilyenek. Ellenben furcsa, hogy egyes afrikai népcsoportokban 30% feletti gyakoriságú az elterjedése. Ázsiában viszont 5% alatti az előfordulása. Egy új és hátrányos mutációval kapcsolatban azt várjuk, hogy igen ritka legyen.


Mivel szerencsénkre sok más élőlény teljes genetikai állománya rendelkezésre áll, így megnézhetjük, hogy megtalálható-e bennük ez a gén és milyen formában. A gén megtalálható minden gerincesben, amelynek tüdeje van, sőt a bojtosúszós halakban is, és az ősi formájában tirozin van ebben a pozícióban (Bønnelykke et al. 2014). Egyedül emberben található meg a ciszteint kódoló változat, és minden ismert főemlősben a tirozint kódoló változat van jelen. Sőt a neandervölgyiekben és a gyenyiszóvai emberben is ez a változat található meg. Tehát az súlyosabb gyerekkori asztmával összefüggésbe hozott változat nem új mutáció, hanem az az ősi változat, amit egyes népességekben az már lényegében leváltott az új – ciszteint kódoló – változat.


Az emberi rhinovírus C – nevéhez híven – egy emberi kórokozó, s mint ilyen koevolúciós kapcsolatban lehet velünk. Változásai, esetleges patogenitásának növekedése elterjeszthet új változatokat, amelyek ellenállóbbak a vírussal szemben. Ez játszódhatott le ebben az esetben is (Palmenberg 2017). Ez az evolúciós változás is mutatja, hogy az ember is folyamatosan evolválódik: pár ezer év távlatából az evolúciós folyamat eredménye is igen jól látszik.


A történet viszont itt nem ér véget. Nem csak az ember evolúciójára vagy az egy bázis mutációja okozta jelentős fenotípusos változásra példa ez a rendszer, hanem arra is, hogy egy egyik fajról a másikra átugró betegség mennyire veszélyes is lehet. Az emberek és a csimpánzok, közeli rokonságunk dacára (vagy inkább a miatt), igen ritkán kerülnek közel egymáshoz: más életteret töltünk be. Így kórokozóink is mások. De mivel annyira hasonlítunk egymáshoz, így bizony elképzelhető, hogy kórokozóink képesek megfertőzni a másik fajt is. A betegség kimenetele viszont nem ismert előre. Nem következtethetünk az egyik fajban mutatott enyhe lefolyásból arra, hogy a másik fajban is enyhe lesz a betegség.


A csimpánzok megfertőződhetnek az emberi rhinovírus C-vel. Kanyawara (Uganda) 56 főből álló csimpánzközösségét három hullámban érte egy emberi rhinovírus C okozta járvány (Scully et al. 2018). Az elsőben 24-en betegedtek meg és egy gyerekcsimpánz halt meg, a második hullámban 40-en betegedtek meg és 4 felnőtt meghalt, míg az utolsó hullámban 31-en betegedtek meg és senki nem halt meg. A járvány mortalitási rátája 8,9%-os volt.


Betty az emberi náthába meghalt kiscsimpánz. Forrás: Leakey Alapítvány

Az elhunyt 2 éves kiscsimpánz tetemét felboncolták és mintát vettek belőle. A kiscsimpánz tüdőgyulladásban halt meg. Szervezetéből rhinovírus C-t izoláltak. A PCR teszttel megerősített eredmény nem azért biztos, mert erre a vírusra pozitív eredmény adott, hanem mert egy tucat másik légúti betegséget okozó kórokozóra negatívat adott.


Minden csimpánz homozigóta volt a CDHR3-Y529 allélra (azaz az ősi tirozint kódoló változat van bennük) csakúgy mint az összes ismert csimpánzgenom. Ez lehet az egyik oka a súlyos betegségnek. Nem véletlen, hogy maszkot kell hordani a turistáknak, ha csimpánzok közelébe mennek. A mi inkább csak kellemetlenséget okozó kórokozóink megölhetik az amúgy is veszélyeztetett állatokat. És viszont se csodálkozzunk, hogy mindenféle vadállat kórokozója világjárvány okozhat emberben.


A cím, ahogy a címek általában, túloz, hiszen nem minden nátháról van szó, csak egy bizonyos vírus okozta nátháról. De remélem nem bántad meg, hogy elolvastad a bejegyzést!


Hivatkozott irodalom


2020. augusztus 13., csütörtök

Galléros páviánok komplex rendszertana

Vannak dolgok, amiket illetlenség megkérdezni egy biológustól, ilyen, hogy mondja meg mi az élet, mi az a faj, mi az a gén vagy mi az az egyed. Azaz lényegében azokat az alapfogalmakat, amelyekre a tudományunk épül (erős költői túlzás, lásd Pásztor Erzsébet megjegyzését lent). A faj tekintetében, amiről ez a bejegyzés szól, a probléma az, hogy a skatulyázás, amit mi emberek annyira szeretünk, nem mindig működik. Óvodásként megtanuljuk elkülöníteni a kutyát a macskától, az oroszlánt a tigristől, a zebrát a zsiráftól (sőt egyeseknek még a liba és a kacsa megkülönböztetése is megy) és így tovább. Ezen állatok jól elkülöníthető jegyekkel rendelkeznek, amelyek valahogy azt mondják nekünk, hogy ők egy egység, és más élőlényektől különböznek.


Vegyük észre, hogy a fenti (szaknyelven morfológiai) fajfogalom alkalmazhatósága nem egyértelmű. A kutyákat, amelyeknek morfológiai sokszínűsége megdöbbentő egy fajnak tekintjük (jogosan), de bevallom én nem tudom elkülöníteni az alföldi- (Equus quagga), hegyi- (Equus zebra) és Grévy-zebrát (Equus grevyi) egymástól. Rovarfajok elkülönítése pedig sokszor még a szakértőknek sem egyértelmű pusztán a kinézetük alapján.


Hasonló testfelépítésű egyedek összessége, amelyek egymás között szaporodva termékeny utódot hozhatnak létre.


Manapság a legelterjedtebben alkalmazott fajdefiníció a fenti biológiai fajfogalom, amit Ernst Mayr propagált. Ez szerepel a 10-es biológiakönyvben, így legtöbben ezzel találkozhattak. Alkalmazni viszont az egyszerű földi halandók számára lényegében lehetetlen. Ehhez ugyanis az lenne szükséges, hogy szaporítsunk egyedek, amelyek, ha erre képesek és az utód is képes szaporodni, akkor egy fajba tartoznak, különben nem. És bár a tigris és az oroszlán különbségét óvodás korunk óta tudjuk, azt kevesebben, hogy képesek egymással szaporodni és a hibridek is szaporodóképesek (bár ezt az állatkertek nem szeretik tesztelni érthető okokból). A két faj elterjedése az Indiai szubkontinensen fed csak át.


Ha az oroszlán és tigris képes egymással szaporodni, akkor miért nem egy faj? - tehetnénk fel a kérdést és az én nem taxonómus agyamban csak az a válasz fogalmazódik meg, hogy "hogyan mondanánk el az óvodásoknak, hogy két ennyire különböző állat mégse különbözik egymástól, hogy külön nevük legyen?". Az evolúcióbiológus énem folyamatokban gondolkodik, és egy faj elválása igen ritkán egy pillanat műve (a biológiában persze mindenre és az ellenkezőjére is van példa, ez benne a szép). A teljes elválás előtt bizony egy ideig még előfordulhatnak hibridek. Ahogy az ember (Homo sapiens) is hibridizált a neandervölgyivel vagy a gyeniszovai emberrel. Mindezek után érezzük, hogy bár van egy definíciónk, de alkalmazása hagy teret az önkényességnek, és így a vitáknak, hogy mit is tekintünk egy fajnak.


A páviánoknak öt morfológiailag elkülöníthető típusa van, ezeket hol alfajoknak, hogy fajoknak tekintjük




A páviánok (Papio sp.) nagytestű óvilági majmok, amelyeknek a következő hat morfológiailag és társadalmi szerkezetükben eltérő típusa létezik: anubisz-pávián (Papio anubis), galléros pávián (Papio hamadryas), guineai pávián vagy vörös pávián (Papio papio), medvepávián (Papio ursinus), sárgás babuin (Papio cynocephalus) és kinda pávián (Papio kindae). Ezek jelenleg hat külön fajként tartják számon, bár egymással képesek szaporodni és szaporodóképes utódot létrehozni. Így vannak, akik egy faj alfajaiként tekintenek rájuk (a Papio hamadryas azaz a galléros pávián alfajai).


A pávián (al)fajok elterjedése Afrikában. Forrás


Magyar névLatin névTömeg (kg)
Bunda színeTársadalmi szerkezet
Anubisz-pávián
P. anubisFf: 22,8
Nő: 12,5
sötét szürkétől olívabarnáig, a kölykök feketékTöbb nő és hím együtt, nőstények maradnak helyben
galléros pávián
P. hamadryasFf: 20,9
Nő: 12,0
a nőstények szürkés-barnák, a hímek szürkés-barnától szürkés fehérig terjedő színnel. Jól látható gallér. A kölykök feketék.
Egy hím és háreme az alap, amely egységekből egy magasabb egység is összeáll
vörös pávián
P. papioFf: 20,2
Nő: 11,8
Vöröses barna. Rózsaszínes lila arcszín. A kölykök feketék.Több szintű, ahol az alacsonyabb szinteken egy hímes és több hímes egységeket is találunk.
medvepáviánP. ursinusFf: 28,1
Nő: 15,9
Világos barnától a szürkés barnán át a nagyon sötétig. A kölykök feketék.Többnyire több hím és nőstény együtt, de ritkábban egy hím és háreme felépítésű.
sárgás babuinP. cynocephalus
Ff: 22,5
Nő: 12,4
Sárgás barna, világos hasi tájékkal. A kölykök feketék.Több nő és hím együtt, nőstények maradnak helyben
Kinda pávián
P. kindaeFf: 16,0
Nő: 10,3
Sárgás barna. A kölykök gyakorta fehérek
Több nőstényből és hímből álló nagy csoportok


Manapság a törzsfák, azaz a rendszertani csoportok közötti kapcsolatok feltérképezésének bevett módszere valamilyen genetikai szekvencia hasonlósága alapján épülő törzsfa. Ezek a törzsfák nem mondanak önmagukban semmit a csoportok egymással való szaporodóképességéről, bizonyos csoportokat el lehet velük különíteni, amely elkülönítés az alapja az úgynevezett filogenetikai fajfogalomnak. Az első szekvencia alapú törzsfákat mitokondriális DNS-re végezték. Mérete és kinyerésének egyszerűbbsége okán ez 20 éve még inkább elérhető módszer volt, mint a manapság elérhető akár teljes genom alapú összehasonlítás. Ezek a törzsfák bizonyos szintig igazolták a morfológiai elkülönítést, de nem minden esetben (Newman et al. 2003, Zinner et al. 2009). Több esetben ugyanis egyes morfotípuson belül levő egyedek mitokondriális DNS-e egy másik páviáncsoportéra hasonlított. Ez úgy lehetséges, hogy valamikor korábban a két vonal között volt hibridizáció (ez sokszor most is megfigyelhető (igen úgy, hogy látják ki kivel játszik papás-mamást)). Mivel a mitokondriális DNS anyai ágon öröklődik, de a morfológia inkább a sejtmagban tárolt DNS-től függ, így egy genetikailag távolabbi "faj" (vagy alfaj) DNS-e továbbadódhat, miközben az alak a helyi populációra hasonlít. A(z) (al)fajok közötti hibridizációt az így kapott törzsfák jól mutatja, de a(z) (al)fajok elkülönítésére nem alkalmas. Ez a gyakori hibridizáció az oka, hogy a morfológiai csoportok külön faji státuszát megkérdőjelezik.


A biológiai fajfogalmat szigorúan véve nem tekinthetnénk külön fajnak a páviánokat.


Egy tavalyi tanulmányban teljes genom alapján próbálták a páviánok belső kapcsolatait feltérképezni (Rogers et al. 2019). Legtöbbször visszakapják az észak-dél fő elválást, amiben az Afrika északi részén élő Anubisz-, vörös- és galléros pávián elkülönül a délebbre előforduló sárgás babuint és Kinda- és medvepáviánt magába foglaló csoporttól. A morfológiai elkülönülésen alapuló (al)fajokat tisztán visszakapják ezen törzsfákon, már a hibridizáció genetikai jelei érzékelhetőek.


Páviánok törzsfája Rogers et al. 2019 alapján


A páviánfajok elválása és elterjedése a parafiletikus fajképződésre példa. Ezen földrajzi fajképződési mód során egy fajt átterjed egy másfajta élőhelyre, ahol helyben adaptálódik a környezethez ezáltal különböző lesz az eredeti fajjal való összehasonlításban. A fajok viszont egymás mellett helyezkednek el, erre utal az ógörög eredetű para- előtag (ahogy a párhuzamost jelentő paralel szóban is). Az egyes páviántaxonok élőhelyeinek összehasonlítása alapján (Fuchs et al. 2018) a vörös páviánok a kimondottan meleg, esős, erdős helyeket kedvelik, míg a Kinda páviánok a hűsebb, de csapadékos területeket, amelyek között nyílt és zárt vegetációjút is találunk. A sárgás babuinok a többiekhez képest hűsebb éghajlatot kedvelik és erdős szavannákon élnek. A medvepáviánok a hűsebb és magasabban fekvő vidékekhez alkalmazkodtak, bár Dél-Afrikában szinte minden élőhelyen, beleértve az emberlakta területeket, is megtalálhatók. Az Anubisz-páviánok sokféle élőhelyen élnek, amelyekre jellemző, hogy alacsony az éves hőingás és nem túl sok a csapadék (de nem félsivatagokról van szó!). A galléros páviánok félsivatagokban és füves szavannákon élnek jellemzően, bár egyesek erdős élőhelyeken is megtalálhatók.


Az akár nem (genus) szinten elváló taxonok (valamilyen rendszertani csoport) között is lehet géncsere. A páviánok legközelebbi rokonai a hegyi páviánok (Theropithecus gelada) (Jolly et al. 1997), amelyek kinézetre átmenetek a páviánok és a mangábék között. Ezen faj egyedei a galléros páviánokkal képesek élet- és szaporodóképes hibrideket létrehozni. Továbbá egyes sárgás babuin populációkban az igen ritka hegyi mangábé (Rungwecebus kipunji) mitokondriális genomjából van részlet, míg egy hegyi mangábé populációban sárgás babuinokra jellemző mitokondriális géneket találtak (Zinner et al. 2018). A mitokondrium anyáról gyerekére öröklődik, így egy ilyen mintázat létrejötte feltételezi, hogy a sárgás babuin mitokondriumot hordozó hegyi mangábék egyik ősanyja sárgás babuin volt, míg a fordított esetben fordítva. A hibrid biztosan nem hasonlított tökéletesen egyik szülőjére sem, de életképes volt, hiszen genetikai állományát tovább tudta örökíteni. Később mivel jellemzően az egyik faj egyedeivel szaporodott, így külsőre már azon fajra hasonlítanak (ezek a jegyek nem a mitokondrium génjeitől függenek). Már csak a genetikusok eszköztára mutatja a régmúlt "félrelépés" jeleit. Bár jelenleg hibridizálást (fajok közötti szaporodást) nem ismerünk ezen két faj tekintetében, de a tény, hogy ez a két faj elkülönülését, ami olyan három millió évvel ezelőttre tehető, követően a szaporodás lehetséges. Az affért az egyik esetben 50 ezer évvel ezelőttre, míg a másikban 240 ezer évesre teszik.


A fentiekből következik, hogy az alkalmazott fajfogalmak sajnos egészen kuszák tudnak lenni. Mivel nemcsak a nemen (genus) belül képesek egymással szaporodni, de a közeli más fajok egyedeivel is, így a faji elkülönítést én nem tartom megalapozottnak. Sőt lehet, hogy egyes nemeket is össze kéne vonni. A nemek összevonása viszont a kettős nevezéktan (genus név + fajnév, embernél a Homo a nem megnevezése és ezen belül a sapiens fajba tartozunk) miatt nehézkes, hiszen meg kéne változtatni egyes fajok nevét. A kladisták már elég régóta szorgalmazzák, hogy felejtsük el a Linné-i rangokat (faj-nem-család-rend-osztály-törzs-királyság-birodalom) és helyette csak egymásba ágyazott csoportokról (taxonok) beszéljünk.


Hivatkozott irodalom

  1. Zinner, D., Chuma, I. S., Knauf, S. és Roos, C. 2018. Inverted intergeneric introgression between critically endangered kipunjis and yellow baboons in two disjunct populations. Biol. Lett. 14(1): 20170729
  2. Rogers, J., Raveendran, M., Harris, R. A., Mailund, T., Leppälä, K., Athanasiadis, G., Schierup, M. H., Cheng, J., Munch, K., Walker, J. A., Konkel, M. K., Jordan, V., Steely, C. J., Beckstrom, T. O., Bergey, C., Burrell, A., Schrempf, D., Noll, A., Kothe, M., Kopp, G. H., Liu, Y., Murali, S., Billis, K., Martin, F. J., Muffato, M., Cox, L., Else, J., Disotell, T., Muzny, D. M., Phillips-Conroy, J., Aken, B., Eichler, E. E., Marques-Bonet, T., Kosiol, C., Batzer, M. A., Hahn, M. W., Tung, J., Zinner, D., Roos, C., Jolly, C. J., Gibbs, R. A. és Worley, K. C. 2019. The comparative genomics and complex population history of Papio baboons. Science Advances 5(1): eaau6947
  3. Newman, T. K., Jolly, C. J. és Rogers, J. 2004. Mitochondrial phylogeny and systematics of baboons (Papio). American Journal of Physical Anthropology 124(1): 17–27
  4. Zinner, D., Groeneveld, L. F., Keller, C. és Roos, C. 2009. Mitochondrial phylogeography of baboons (Papio spp.) – Indication for introgressive hybridization? BMC Evolutionary Biology 9(1): 83
  5. Jolly, C. J., et al. 1997. Intergeneric hybrid baboons. Int. J. Primatol. 18(4): 597–627
  6. Fuchs, A. J., Gilbert, C. C. és Kamilar, J. M. 2018. Ecological niche modeling of the genus Papio. Am. J. Phys. Anthropol. 166(4): 812–823

     

2020. július 13., hétfő

A nyakkendőcsomók matematikája

Nyakkendőtekergetés közben egy ideje azon elmélkedem, hogy ennek kell lennie valami matematikai (topológiai) leírásának. A csomók kétféleképpen kezdődnek és mindegyik azzal fejeződik be, hogy középen kifelé áthúzzuk a szélesebb részét és az ott levő hurokba beillesztjük. Mielőtt még újra felfedeztem volna a kereket (csomótant?) ráleltem Thomas Fink és Yong Mao (1999) tanulmányára, amely a nyakkendőcsomók matematikai leírását adja, egyben felsorolja az összes lehetségeset.


Nyakkendőcsomónak tekintsük azokat a csomókat, amelyekben a keskenyebb vég köré tekerjük a vastagabbat (a hagyományosabb, klasszikus csomók ilyenek). A vékonyabb vég így mindig kihúzható a csomóból, így lazítjuk meg a nyakkendőt és vesszük le azt.


Tegyük fel továbbá, hogy amikor a nyakkendőt megkötés előtt magunkra helyezzük a szélesebb fele van a jobb oldalunkon, a vékonyabb a balon. Minden ismertetett csomó tükörszimmetrikusan is megköthető az így új csomófajtát nem eredményez. Ezen alapállást követően minden csomó úgy kezdődik, hogy keresztezzük a két szárát a nyakkendőnek. Amennyiben a nyakkendő színe van előre (azaz az látszik), úgy a vékony szár előtt azt balra húzva keresztezzük őket. Amennyiben a varrás van előre (ne lepődjünk meg, sok csomó tényleg így kezdődik), úgy a vékony szár mögött balra húzva keresztezzük a vastagabb szárat. A vékony szárhoz képest így a vastag szárat vagy balra húzva, a mögé írányítjuk, vagy mögüle balra előrefelé. Ezt a két mozdulatot rögtön nevezzük el Balra-mögé (Left-in, Li) vagy Balra-előre (Left-out, Lo).




Ezt követően két lehetőségünk van vagy jobbra (Right) húzzuk a vastag szárat, vagy középen átbújtatjuk (Centre). Ha először előre húztuk, akkor most hátra fele mozgatjuk (in), ha először hátrafelé mozgattuk, akkor most előre (out) fogjuk. Ezekkel a mozdulatokkal fogjuk leírni a csomó kötésének folyamatát. A szabályok így azok, hogy két azonos irány egymás után nem ismételhető (nem tudjuk kétszer balra mozgatni a szárat), és minden előre után hátra jön és viszont.


A nyakkendő befejezésére két lehetőség van: jobbra ki, balra hátra (ez ugye lényegében a csomó előtt tett majdnem teljes kör), középen előre és hurokba bebújtatjuk a szárat ezzel befejezve a csomót. A hagyományos nyakkendőcsomót pontosan így fejezzük be. Másik lehetőség, hogy balra ki, jobbra hátra, középen előre és bebújtatjuk a hurokba. Tehát a legvége mindig az, hogy középen előre és bebújtatjuk a hurokba.


Minden mozdulatnak adtunk egy jelet: Lo (bal előre), Li (bal hátra), Co (közpen előre), Ci (középen hátra), Ro (jobb előre), Ri (jobb hátra). Ezeknek a sorozata egy csomó, úgy, hogy vagy Lo-val vagy Li-vel kezdődik, illetve RoLiCoT-vel vagy LoRiCoT-vel végzőik (a T a hurokba illesztés és befejezés, későbbiekben nem tekintjük külön lépésnek). A kettő között annyi a megkötés (ahogy korábban írtam), hogy L után R vagy C jön, R után L vagy C, és C után L vagy R. Illetve minden i után o, és o után i. Mivel ezek mindig váltakoznak, és mindig Co-val végződik a csomó, így a páratlan lépésből álló csomók Lo-val kezdődnek, míg a párosok Li-vel.


Az egyszerű csomó (keleti csomó) az egyetlen 3 lépéses csomó, ami lényegében az egyik befejező szekvencia: LoRiCoT. Teljesíti az Lo vagy Li kezdést és az LoRiCoT befejezést. Formájára nézve hasonlít a hagyományos csomóra, aszimmetrikus.




A hagyományos csomó "képlete" LiRoLiCoT. Mivel a csomók mindig L-lel kezdődnek, így egy közvetlenül utána jövő befejezés R-rel kell kezdődjön. Ez az egyetlen 4 lépésből álló csomó. A leggyakrabban használt csomó, eredete a XIX. század közepéig nyúlik vissza. Egészen apró csomót is tud képezni, aszimmetrikus.




Az 5 lépéses csomóknál már több lehetőség van. Az LoRiCoT befejezés elé két betűt rakhatunk, de az első mindig L, és mivel páratlan lépésből áll, így Lo-val kezdődik. Tehát LoXiLoRiCoT az általános képlet, ahol az Xi lehet Ri és Ci is. Lehet továbbá befejezés az RoLiCoT, viszont az  LoXiRoLiCoT képletben az Xi csak Ci lehet, mert két R vagy két L egymás mellett nem lehet. Tehát így összesen három 5 lépéses csomó van.


Formula Név
Lo Ri Lo Ri Co T Kelvin
Lo Ci Ro Li Co T Nicky
Lo Ci Lo Ri Co T Pratt


Kelvin csomó


Nicky csomó


Pratt csomó


A hat hosszú csomóból öt darab van, mindegyik Li-vel kezdődik. A hármas befejezés mellett két mozdulat ékelődik a kezdet és a befejezés közé. Innen már egyszerűbb egy gráfon szemléltetni a lehetséges lépéseket.




Formula Név
Li Ro Li Ro Li Co T Victoria
Li Ro Ci Lo Ri Co T Fél Windsor
Li Ro Ci Ro Li Co T Fél Windsor szerű (alternatív, önkioldó)
Li Co Ri Lo Ri Co T -
Li Co Li Ro Li Co T -


Victoria csomó


Fél Windsor csomó


A fél Windsor alternatív formája


A névtelen 9-es csomó. Alapvetően aszimmetrikus, hosszúkás csomó. Lehet, hogy egy szétálló gallérral még jól is nézhet ki.


A névtelen 10-es csomó. Alapvetően aszimmetrikus, hosszúkás csomó (az előzőhöz képest a másik oldal fele dől). Lehet, hogy egy szétálló gallérral még jól is nézhet ki.


Az első kettő ténylegesen elnevezett csomó. A harmadik egy – szerintem – rossz megkötési módja a fél Windsor-nak. A miért viszont már képek nélkül nehezen megmutatható, sőt inkább egy videót igényelne. A harmadik csomó előnye viszont, hogy önkioldó. Ez azt jelenti, hogy amikor a keskeny végét kihúzzuk a csomóból, a csomó szétesik és a nyakkendő egyszerűen levehető / eltehető. Minden RoLiCoT-re végződő csomó ilyen (a hagyományos és a Nicky volt ilyen eddig). A többi csomót, beleértve a fél Windosr-t is, viszont levételkor ki kell bogozni. Ez már topológia. Az egyik topológiailag csak egy körbetekerése a keskeny szárnak, míg a másik ezen felül egy tényleges bog is (a szó köznapi értelmében, azaz, hogy nem jön szét).


A következő érdekes kérdés, hogy miért nem neveztek el minden csomót? A tanulmány szerzői kritériumot állítottak fel, hogy mely csomók esztétikusak. A kritérium olyan volt, hogy a jobbra és balra lépések száma közel azonos legyen (ez egyfajta szimmetriát ad a csomónak), illetve a középen való áthúzás nagyjából egyenletesen legyen elosztva a szekvenciában. A két névtelen 6 lépéses csomó teltebb, de igen aszimmetrikus csomót eredményez. Aki szereti a hagyományos csomó féloldalasságát, de egy kicsit teltebb csomóra vágyik, az szerintem simán alkalmazhatja. Ezekben én elsőre nem látom a használhatatlanságot.


Van még egy érdekesség, amivel a csomók kinézete jelentősen változtatható ugyanazon szekvencián belül. Amenyiben egy szekvenciában van LRLRCT (vagy RLRLCT) úgy két hurok van a csomónkon és dönthetünk, hogy a vastag szár előrehozásakor a felső vagy az alsó mögött fejezzük be a csomót. Az alap legyen, hogy mindig a legfelső csomó mögött bújtatjuk át a vastagabb szárat. És jelöljük TT-vel azt a befejezést, ha kívülről a második alatt bújtatjuk át a szárat. Az eredeti tanulmányok erre nem térnek ki, de honlapjuk már igen. Párat ezek közül már el is neveztek, mint a Prince Albertet (Li Ro Li Ro Li Co T T), ami a Victoria változata vagy a van Wijk-et (Li Ro Li Ro Li Ro Li Co T T T).


Prince Albert csomó


Bár a 7, 8, 9 lépéses csomóknál még vannak érdekesek (például a 8 lépéses Windsor), de ezek felsorolásától most eltekintek. Kilenc lépés felett pedig már túl nagy lesz a csomó és egyszerűen elfogy a kötni való szár, miközben alakban és főleg szimmetriában javulást nehéz elérni.


Ami miatt nagyon megtetszett ez a tanulmány, az a matematika kompakt és egzakt nyelvén való leírás. Miközben a nyakkendő kötési videókat sasolva bizony figyelni kell, hogy ki merre tekeri a nyakkendőjét (és például a Windsor esetén többféle megoldást lehet látni), addig egy ilyen szekvencia videók nélkül is tökéletesen mutatja, hogy mit kéne csinálni és nagyban leegyszerűsíti a csomókról való beszélgetést.


Hivatkozott irodalom

Fink, T. M. és Mao, Y. 1999. Designing tie knots by random walks. Nature 398(6722): 31–32

Fink, T. M. A. és Mao, Y. 2000. Tie knots, random walks and topology. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 276(1): 109–121

2020. július 4., szombat

COVID-19: Hol tartunk az első és második hullámmal Európában?

Ahogy a lezárások megszűntek a legtöbb országban nem nőtt meg azonnal, még a két hetes eltéréssel sem az esetszám. De most, nagyjából egy-két hónappal később több országban újból egyre több fertőzöttet találtak.


A vírus nem tűnt el, csak nagyon lelassult az átadása itthon


Magyarország eddig alapvetően megúszta a járványt. Ez is hozzájárul, hogy többet beszélünk arról, hogy volt-e járvány vagy szükséges volt-e egyáltalán a lezárás. Ezzel szöges ellentétben az egyetem majd csak augusztus végén fog újból kinyitni, s bár személyes jelenlét mellett tervezzük elkezdeni a következő félévet, de felkészülünk, hogy bármikor vissza kell térnünk a távolsági oktatásra. Mindenki döntse el, hogy a megmondóembereknek vagy a természettudósoknak hisz.


A járványgörbének megfelelően az esetszám a járvány elején meredeken (exponenciálisan) emelkedik, majd a korlátozó intézkedések következtében csökken (az is exponenciális, ezért tűnhet úgy, hogy csak úgy eltűnt a vírus). Ez volt az első hullám. Viszont mivel a vírus nem tűnt el, csak a fertőzöttek száma lett nagyon alacsony, illetve a nemzetközi forgalom visszaállásával újból van honnan importálni a betegséget, így újabb gócok alakulhatnak ki. Kialakulhat egy második hullám, azaz megint emelkedhetnek az esetszámok.


A napi adatokat február-márciusban még naponta többször is megnéztem. Ekkor ez előbb csak a kínai járvány alakulását mutatta, a világ többi országában levő pár megbetegedés egy apró zajként adódott erre. Majd az olaszországi járvány dominálta a számokat. Most USA és Brazilia a dobogós a napi új felderített fertőzöttel. Tegnap (július 3) több mint 50 ezerrel nőtt a fertőzöttek száma az USA-ban, ez több mint ahány fertőzöttje összesen volt több európai országnak együtt. Éppen ezért az egész világra aggregált adatok már semmit nem jelentenek. Országonként kell megnézni, hogy mi történik.


Kontrollált járvány, második hullám vagy még az elsőnek az utóélete?


Osszuk az országokat három csoportba: amelyekben a járvány kontroll alatt van, második hullám van és nem volt kontroll alatt (lényegében az első hullámnál tartanak). Mi például kontroll alatt tartjuk a járványt, nem szökött fel a napi új esetszám.


Napi új esetszám Magyarországon (forrás Worldometers)


Második hullám van több szomszédunknál is, például Horvátországban. Horvátországban egy teljes elfojtást követően durrant be újból a járvány. Május második felében alig volt új fertőzött, de június vége óta emelkednek a számok.


Napi új esetszám Horvátországban (forrás Worldometers)


A nem csillapodás esetére Románia példa. Májusban is napi 200 esetet regisztráltak, ami körülbelül fele-harmada az első hullám csúcsának. Most viszont újból emelkedő esetszámokat jelentenek.


Napi új esetszám Romániában (forrás Worldometers)


A fenti önkényes és kvalitatív felosztást alkalmazom európai országokra.


Ország Járvány alakulása Forrás
Ausztria kontroll alatt
Belgium kontroll alatt
Bulgária emelkedőben
Horvátország második hullám
Ciprus kontroll alatt
Csehország második hullám
Dánia kontroll alatt
Észtország kontroll alatt
Finnország kontroll alatt
Franciaország kontroll alatt
Németország kontroll alatt
Görögország kontroll alatt
Magyarország kontroll alatt
Írország kontroll alatt
Olaszország kontroll alatt
Málta kontroll alatt
Lettország kontroll alatt
Litvánia kontroll alatt
Luxemburg emelkedőben
Hollandia kontroll alatt
Lengyelország kontroll alatt, de nem volt jelentős csúcs korábban sem, napi 200-400 eset
Portugália Alacsony csúcsot követően beállt napi 300-400-ra
Románia nem volt kontroll alatt
Szlovákia emelkedőben, bár alacsony bázisról
Szlovénia emelkedőben
Spanyolország kontroll alatt
Svédország nem volt kontroll alatt
Nagy Britannia csökkenőben az első hullám után
Szerbia második hullám
Ukrajna nem volt kontroll alatt és emelkedik
Norvégia kontroll alatt
Svájc kontroll alatt


A szomszédaink, akiket hozzánk hasonlóan az első hullámnak csak a szele csapott meg, most kezdenek visszaesni. Nem szeretnék riogatni, de a maszkviselést nem viccből tették kötelezővé egyes helyeken, sem a távolságtartásra való felszólítást.