2015. május 15., péntek

Megtaláltuk az eukarióták ősét?

Mindenki írt a Loki-ról elnevezett új archaea törzsről, amiről azt állítják a megtalálók, hogy az eukarióták őséhez közel áll. Lehozta az origo, a hirado.hu, az iPon, mindenki erről beszélt. Akkor mégis miért írok róla egy héttel később? (bár hivatalosan a Nature tegnapi számában jelent meg a cikk)

Azért mert a hurráoptimizmus mellett a valakinek a tudományos tisztánlátást is képviselnie kell a médiában (akkor is, ha ezt több nagyságrenddel kevesebben olvassák).

A felfedezés a következő: hajózzunk a tengereken, s mindenfelől vegyünk egy adag tengervizet. Ami DNS-t ebben a vízben találunk, annak állapítsuk meg a szekvenciáját, azaz az örökítőanyagokat szeretném megismerni. Ez egy csodálatos technika, s segítségével rájöttünk, hogy a földi élet sokszínűségének csak egy igen csekély töredékét ismerjük. Igen jelentős része még rejtve van előttünk. De legalább tudjuk, hogy ott vannak valahol. Ugyanis olyan szekvenciákat sikerül kihalászni, amelyek nem hasonlítanak semmire, amit eddig a laborjainkban elemeztünk. Új fajok az élővilág teljesen új csoportjai (hívhatjuk őket akár törzsnek is) várnak felfedezésre.

Van az élővilágnak egy kevesek által ismert csoportja, az archaeák. A nevük onnan ered, hogy felfedezésükkor (1977) ősinek tekintették őket. A keresztségben az Archaebacteria, azaz ősbaktérium(ok) nevet kapták, de felnőve a nevük Archaea-ra egyszerűsödött, ezzel végleg szakítva azzal az elképzeléssel, hogy ők csak egyfajta baktériumok (ami mint látni fogjuk akár még igaz is lehet). Ezekről az élőlényekről azt kell tudni, hogy nincs sejtmagjuk, nincs belső membránrendszerük, általában van sejtfaluk, de az más, mint a baktériumok sejtfala (legalábbis más, mint a jól ismert baktériumok sejtfala). Sejthártyájukban glicerin-1-foszfáthoz éterkötéssel kapcsolódó izoprén oldalláncok vannak. A baktériumoknak és nekünk eukariótáknak (sejtmagvas élőlények) viszont glicerin-3-foszfáthoz, észterkötéssel kapcsolódó zsírsavakból áll a sejtmembránunk (no meg sok minden másból is, de ez itt a lényeg). Ennek ellenére az archaeák a riboszómális génjeik tekintetében közelebb állnak az eukariótákhoz, mint a baktériumokhoz.

A riboszómák, ahol a fehérjéink szintetizálódnak, minden élőlényben megtalálhatóak, s elég hasonlóak maradtak az évmilliárdok során, hogy hasonlóságaikat összevetve mondhassunk valamit az egész élővilág leszármazási kapcsolatairól. Igaz vannak olyan gének, amelyek nem támogatják az archaeák és az eukarióták közelségét, de a tudományos közösség zöme (vagy a hangadók) úgy gondolja, hogy a fehérjeszintézisben és a DNS másolásában részt vevő gének fontosabbak, minden másnál, s ezek hasonlósága mutatja legjobban a leszármazási kapcsolatokat.

Akkor most már tudjuk, hogy kikről is van szó. A különböző tudományt népszerűsítő írások még egy mélytengeri füstölő képét is ide szokták rakni, hiszen az archaeák egy jelentős része kedveli az igen meleg sok esetben extrém meleg (80+ °C) hőforrásokat és más számunkra igen barátságtalannak tűnő környezeteket. A speciális membránszerkezetük is ezért alakulhatott ki.

Szóval kihalásztak géneket, amelyek alapján ez az élőlény elég messze van a többi archaeától, hogy saját törzset kapjon (ez lenne a Lokiarchaeota), és ráadásul még az eukariótákhoz is igen közel áll. Kimutatható volt a feltételezett genomjából, hogy számos olyan gént hordoz, amit az eukarióta sejtek a membránjuk alakjának átalakítására használnak. Miért is kell a membránt átalakítani? Például azért, hogy egy másik sejt köré fonódjon, s azt bekebelezze (például a fehérvérsejtjeink egyik fajtái a makrofágok ezt teszik mindenféle rossz dologgal, ami belénk kerül vagy bennünk képződik). Erre a bekebelezésre - szakszóval fagocitózisra - ismereteink szerint csak az eukarióták képesek. Igaz ennek egy egyszerűbb formáját, az endocitózist (kisebb molekulák bekebelezése) baktériumok esetében is megfigyelték (Lonhienne et al. 2010).

Az archaeáknál endocitózist még nem figyelték meg - tudtommal -, viszont igen tekintélyes számú és fajtájú génjük van, ami igen hasonló az eukarióták ilyen működésű génjeihez. Azaz egy fő gond van ezzel, hogy egy-egy ismert archaea mindig csak ezen gének egy részével rendelkezik, az összessel nem. Ez az új élőlény úgy tűnik többel rendelkezik, mint az eddigiek. S itt van a felfedezés igazi értéke. Van - vagy legalábbis lehet, hogy van - egy archaea, ami elég közel áll a feltételezett archaea őshöz, ami minden bizonnyal igen jól tudta változtatni a membránjának az alakját. Azt, hogy az archaeák őse ilyen volt, már egy jó ideje sejtjük (a következő ábra egy 2010-es tanulmányból van).
Archaeák törzsfája és a bennük megtalált fontosabb membrán átalakító fehérjék. Figyeljük meg, hogy egyikükben sincs meg mind, azaz a pöttyük közül nem mind van beszínezve egy-egy fajhoz tartozó oszlopban. (Makarova et al. 2010) A Lokiarchaea bal oldali részhez, a Thaumarchaeota, Aigarchaeota, Crenarchaeota és Korarchaeota (TACK) szupertörzshöz tartozik.
S akkor innen jön a kritika. Én nagyon hiányoltam a cikkből magát az élőlényt. Ugyanis őt magát nem ismerhettük meg. Nem sikerült kihalászni, mikroszkóp alá helyezni és megnézni. Annyit tudunk róla, hogy vannak génjei, amelyek hasonlítanak  az eukarióták génjeihez. Nem tudjuk mit kezd velük. Nem tudjuk hogy néz ki. Tudom, hogy főleg az archaeák esetében igen keveset tudunk tenyészteni, tehát életben tartani ahhoz, hogy alaposabban megvizsgáljuk őket, no de egy ilyen szenzációhajhász kijelentéshez, hogy megvan az eukarióták őse (illetve ahhoz hasonló élőlény) mégiscsak dukálna az élőlény bemutatása is!

A molekuláris módszerek előretörésével az évszázados múltra visszatekintő összehasonlító sejtmorfológiai tanulmányok háttérbe húzódtak. Néha-néha egy-egy biológus megjegyzi, hogy az egész vitába mégiscsak be kéne venni magukat a sejteket is, s azt, ahogy kinéznek (egyik ismert archaea sem néz ki távolról sem eukariótának). Thomas Cavalier-Smith, korunk egyik, ha nem a legnagyobb élő rendszertanásza (még akkor is, ha sokan nem értenek vele egyet), hívja fel erre rendszeresen a figyelmet. A sejtek alakja, jellegzetességei, működése és ezek hasonlósága van olyan fontos, ha nem fontosabb, mint egyes génjeinek hasonlósága. Persze megismerni egy élőlényt sokkal tovább tart, mint kihalászni a genomját az óceánból, berakni a szekvenátorba, majd az eredményre ráereszteni egy összehasonlító programot.

Mert mit is tudtunk meg most az eukarióták eredetéről? Semmit! Az archaeák olyannyira máshogy néznek ki és működnek, hogy a közös ősük az eukariótákkal nem egy archaea (Forterre 2013), hanem valami más. Ha viszont valami más, ami minden bizonnyal rendelkezett az eukarióták igen sok fontos újításával, ellentétben a mai archaeákkal, akkor mégis, hogyan jutottunk el egy egyszerű (baktériumszerű) őstől az eukariótákhoz? Mert ez a fő kérdés. És nekem - nem csak nekem - egyre inkább úgy tűnik, hogy az archaeák egy igen összetett élőlényből leegyszerűsödtek, hogy extrém élőhelyüket meghódítsák.
Cavalier-Smith szerint az élőlények fejlődésének vázlatos rajza. Ő legősibbeknek a két membránnal rendelkező Gram-negatív baktériumokat tekinti (Negibacteria), amelyekből fejlődtek ki az egy membránnal fedett, vastag murein sejtfallal rendelkező Gram-pozitív baktréiumok (Posibacteria). Ez az egy membránúság az archaeákra és az eukariótákra is jellemző. A neumura kifejezés, az új sejtfal féleségre utal, mert az archae-eukarióta vonalon a sejtfal (ha egyáltalán van) szerkezete teljesen más a bakteriumok sejtfalához képest. Figyeljük meg, hogy nem az archaeákból vezeti le az eukariótákat, hanem azok testvércsoportjaként mutatja be őket.
Ami nagyon izgalmas lenne, az egy belső membránrendszerrel rendelkező archaea felfedezése. De ilyen nem ismert. Szóval az eukarióták kialakulásának igen összetett és számos vitával és ismeretlennel terhelt kérdése még mindig nyitott. A kedves biológushallgatók M.Sc.-n evolúcióbiológiából bővebben is megismerkedhetnek ezen problémával (a vizsgára tudni kell ;) )

Hivatkozott irodalom

  • Woese, C. R. és Fox, G. E. 1977. Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms. Proceedings of the National Academy of Sciences 74(11): 5088-5090
  • Makarova, K. S., Yutin, N., Bell, S. D. és Koonin, E. V. 2010. Evolution of diverse cell division and vesicle formation systems in Archaea. Nat Rev Micro 8(10): 731-741
  • Lonhienne, T. G. A., Sagulenko, E., Webb, R. I., Lee, K.-C., Franke, J., Devos, D. P., Nouwens, A., Carroll, B. J. és Fuerst, J. A. 2010. Endocytosis-like protein uptake in the bacterium Gemmata obscuriglobus. Proceedings of the National Academy of Sciences 107(29): 12883–12888
  • Forterre, P. 2013. The common ancestor of Archaea and Eukarya was not an archaeon. Archaea 2013: 18
  • Spang, A., Saw, J. H., Jorgensen, S. L., Zaremba-Niedzwiedzka, K., Martijn, J., Lind, A. E., van Eijk, R., Schleper, C., Guy, L. és Ettema, T. J. G. 2015. Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes. Nature 521(7551): 173-179


     

2015. május 14., csütörtök

Kitől vennél használt iPhone-t?

Feladunk egy hirdetést, hogy eladnánk egy használt iPhone 5-öst. Az ár megfelel a szokásos helyi áraknak. A telefont az új tulajdonosnak az általa megválasztott helyen vagy a város valami jól elérhető, központi helyszínén adjuk át. Saját magunkról ezen online adok-veszek portálon egy valamit árulunk el: hogy mely városrészen lakunk.
Te kit választanál? :)
A hirdetések felében a kísérletben szereplő amerikai városok egy előkelőbb negyedét adták meg, míg a többiben egy szegényebb negyed nevét. A hirdetésekre a virtuális kihelyezést követő 60 órában általában jött valamilyen jelzés, csak 15%-uk szomorkodott érdektelensége okán. A hirdetések zömére (75%) 5 vagy kevesebb válasz jött. A válaszok átlagos számát hasonlították össze a városok és a gazdagabb és szegényebb városrészek között.
Általában a gazdagabb városrészből érkező hirdetésre jött több válasz/érdeklődés. Ez alól Seattle, Los Angeles és New York Manhattan volt kivétel. A különbség csak Atlanta esetében volt szignifikáns. Az összesített adatok viszont szignifikáns különbséget mutatnak: az emberek inkább vennének használt telefont egy módosabb környéken élőtől, mint egy szegényebb környéken élőtől.
Most mondhatnánk, hogy mi köze van ennek az egésznek a jövedelemhez? A használt iPhone az iPhone, mindegy, hogy mennyi pénze van az előző felhasználónak. Az igazság az, hogy nem a szegénység, vagy nem szegénység számít. Ami számít, hogy az adott szegény negyedben zömében feketék laknak-e vagy sem. A latinok által lakott szegénynegyedek esetében nem mutatható ki különbség a használt telefonok vásárlási hajlandósága tekintetében.
Szóval rasszisták az amerikaiak? Igen is, meg nem is. Ugyanis szinte bármelyik ilyen felmérést olvasom mindig az jön ki, hogy a feketékkel szemben van távolságtartás, míg a latinokkal, sárgákkal, ázsiaiakkal, stb. nincs. Talán van valami összefüggés azzal, hogy a négerek teszik ki a börtönlakosság 40%-át (2009-es adat), míg a lakosságon belül arányuk 12-13%.
Nem túl szívderítő a tény, hogy a lakóhelye alapján diszkriminálnak embereket (hiszen nem tudható, hogy a hirdető milyen bőrszínű, vallású, iskolai végzettségű, stb.). Viszont az embereknek döntéseket kell hozniuk az életükben, az idegen emberekről kell valamilyen előzetes képet alkotnunk, hogy viszonyulni tudjunk hozzájuk. Elértük, s tartsuk ezt hatalmas fegyverténynek, hogy az első reakció az idegenre nem az, hogy öljük meg. Az sem várható el, hogy mindig, minden körülmények között fenntartások nélkül közeledjünk idegenekhez. S itt az idegen nem bevándorló, külföldi, vagy akármi, hanem a szó eredeti jelentése: valaki, akit nem ismerek.
A tanulmány arra kereste a választ, hogy több gazdasági lehetősége van-e egy jobb környékről származónak, mint egy kevésbé jó környékről származónak. Hogy ezzel kapcsolatban mit mond a tanulmány az kérdéses. A rasszizmusról annál többet.

Hivatkozott irodalom

Besbris, M., Faber, J. W., Rich, P. és Sharkey, P. 2015. Effect of neighborhood stigma on economic transactions. Proceedings of the National Academy of Sciences 112(16): 4994-4998

2015. május 11., hétfő

Kitennél valakit több áramütésnek némi pénzért?

Vegyünk egy morális döntési helyzetet. Dönthetsz arról, hogy valaki több elektrosokkot kapjon és ezért cserébe te több pénzt kapsz. Mi tennél? Vagy inkább, mit tenne az átlag ember?



Elmélkedj egy kicsit a kérdésen!





Még egy kicsit!





Pontosítom a kérdést. Két opció között választhatsz. Az egyikben 7 áramütést kap egy számodra ismeretlen, téged nem látó személy (tényleg megkapja!), aki nem tud ellened semmit tenni (azaz nem fog ő dönteni a te áramütéseidről), te meg kapsz 10 angol fontot (3-4 sört azért lehet belőle venni). Vagy kap a másik 10 áramütést, s te meg is vacsorázhatsz (15 angol font üti a markodat).

Hogy lehessen mihez hasonlítani az eredményeket, ugyanezen döntési helyzetbe egyesek úgy kerültek, hogy a pénz is, de az áramütés is őket éri. Tehát maguknak okoznak több vagy kevesebb fájdalmat, kevesebb vagy több pénzért.

Volt még egy olyan csavar, hogy be volt állítva egy alap választás, s a döntőnek 6 másodperce volt, hogy a másikat válassza. Tehát volt, hogy eleve a több pénzt kapja, s dönthet, hogy pénzért csökkenti a elektrosokkok számát, vagy éppen kevés pénz volt az alapeset, s az elektrosokkok számával ez növelhető.

Az eredmény? Pont az amit vártam, s nem az, amit az emberek zöme (?) rávágna, hogy az eredmény lett: nem nagyon szeretünk másoknak ártani, akkor sem, ha pénzt vesztünk. Saját magunk bántása némi pénzért, az más kérdés, mi tudjuk, hogy mennyit bírunk el.

Az emberek 65-75%-a a mások bántásának elkerülését inkább kereste, mint a saját fájdalom elkerülését. Volt némi nemi különbség is, a férfiakat kevésbé érdekelte saját vagy a mások fájdalma. Minden összefüggött azzal, hogy kicsivel több pszichopata jellemzővel rendelkezünk mi férfiak, mint nők, s ez meg is magyarázza, hogy miért vagyunk kevésbé érzékenyek más/magunk fájdalmára.
A másokról való döntés mindig egy kicsit több időt vett igénybe. Az embereknek morális döntést kellett hoznia. Magunk esetében ez "csak" egy pénz/fájdalom csereviszony kiértékelése.

És itt a fájdalom okozás a lényeg. Mások pénze nem érdekel annyira, mint a sajátunk. Ha ez a döntés csak a pénzről szólna, akkor bizony - ahogy minden szentnek - magunk felé hajlana a kezünk. Akkor is adnánk másnak, de nem értékelnénk más anyagi igényeit előbbre a sajátunknál. A fájdalom okozás viszont más. Az tabu. Akkor is, ha nem látjuk az illetőt, ha sohasem fogunk vele találkozni.

Mi az emberi moralitás alapja? Ezt a kérdést boncolgatjuk, amióta ember az ember. Én személy szerint azt a definíciót szeretem, amit Frans de Waal propagál: Ne bánts másokat!

Azt hiszem van még remény az emberiség számára!

Felhasznált irodalom

Crockett, M. J., Kurth-Nelson, Z., Siegel, J. Z., Dayan, P. és Dolan, R. J. 2014. Harm to others outweighs harm to self in moral decision making. Proceedings of the National Academy of Sciences 111(48): 17320-17325

Megjegyzés: Tudom ez egy régebbi cikk, 2014. októberi, de elég sok cikk tornyosul az asztalomon, némelyik szerencsésen a kezembe kerül, s ha érdekes, akkor ide a blogra.

2015. május 8., péntek

Miért omlott össze a Maya civilizáció?


Valamikor i.sz. 800-1000 körül az alföldi Maya civilizáció összeomlott. Az időszámításunk előtt 2600-1800 évvel ezelőtt kiépülni kezdő, mezőgazdaságra áttérő, hatalmas városokat és épületeiket ránk hagyó civilizációval valami történt. Amikor Európa a Római birodalom összeomlását követő változások turbulens évszázadait élte és lakossága csökkenőben vagy éppen stagnálóban volt, akkor Közép-Amerikában 100 ezres metropoliszok terültek el.1 S mégis az évezredfordulóra a központi rész elnéptelenedett, városait benőtte a dzsungel, hogy majd egy évezreddel később fedezzék fel újra őket.

A Maya civilizáció a Yukatán félszigeten és Közép-Amerika ahhoz közel levő részén, a mai Mexikó déli felén, valamint Belize és Guatemala területén helyezkedett el. Mezőgazdaságuk kukoricára, babra, tökre és csilipaprikára épült. Saját írással rendelkeztek. Tehát egy fejlett kultúra volt itt.
A Yukatán félsziget és a Maya civilizáció kiterjedése. A bekarikázott régió a központi alföld, amiről az írásban szó van. A szürkített, partmenti részek, azok, ahol a lakosság a spanyol időkig is megmaradt. A modern állam- és régióhatárokat is jelzi a térkép.
A meleg, egyenlítői klíma általában kedvez a nagy emberi populációk kialakulásának, s itt is minden bizonnyal jócskán éltek vadászó-gyűjtögető törzsek. Az ásatások alapján nem egyszerre tértek át a letelepedett életmódra. Egyes ceremoniális épületek megjelentek, de a permanens lakóépületek száma sokáig igen csekély maradt. Minden bizonnyal a környező "törzsek" / csoportok gyűltek össze és építették fel a későbbi városok magját jelentő szakrális épületeket, de vándorló életmódjukat még évszázadokig megtartották (Inomata et al. 2015). Valahogy úgy, mint a dothrakiak Vaes Dothrak városa (nem ciki, hogy valószínűleg többen ismerik ezen kitalált népet és városát, mint a mayákat?). Ez azért érdekes, mert a vadászó-gyűjtögető, illetve pásztorkodó népek letelepedésének menetéről olyan sokat azért nem tudunk. Itt Közép-Amerikában a romok háborítatlansága és az időben hozzánk közelebb álló átmenet segíti az ilyen irányú kutatásokat.
Tikal
Douglas et al. (2015) üledékekben levő növényi viaszok izotópos elemzésével rekonstruálták a múltbeli klímát (a csapadék mennyisége nyomot hagy az izotóp összetételben), illetve a vegetáció változását (a növények viaszai eltérőek). Megállapításaik összecsengenek korábbi feltételezésekkel (Hodell et al. 1995; Kennett et al. 2012) egy csapadékost, majd azt követő igen száraz periódussal kapcsolatban. i.e. 700 - i.sz. 200 között viszonylag csapadékosabb periódus volt. Ez lehetővé tette a mezőgazdaság elterjedését és a populációméret gyors növekedését. Erre az időre tehető városok megjelenése. Az ezt követő, úgynevezett klasszikus korszak (250-950), a Maya kultúra virágkora. Ebben az időben (200-500) viszont már elkezdődött egy szárazodás. Ez eleinte erősíthette is a civilizáció megerősödését, mert az embereknek az égetéses-irtásos földművelésről át kellett térnie az intenzív mezőgazdaságra.

Tikal és környékének mezőgazdasága jó példa (Lentz et al. 2014). Az erdők évente fenntartható módon 39 millió kg fát adtak, aminek a nagy részét elégették főzéshez és agyagégetéshez (a becsült felhasználás 42 millió kg/év). A házak kertjeiben tököt, babot, édesburgonyát, rózsanádat (Canna indica) és malangát (Xanthosoma sagittifolium) termesztettek. Gyümölcsligetek is voltak, ahol kakaót is termeltek. A városon kívül helyezkedtek el a megművelt földek. Valószínűleg valamilyen vetésforgót és ugaron hagyást kellett alkalmazniuk, hogy a föld ne merüljön ki nagyon gyorsan. A vizet, ami egyes helyeken igen csekély mennyiségben állt rendelkezésre, felfogták, tárolták és öntöztek vele. A város a fenntarthatóság határán - talán egy kissé túl is azon - létezett.

Egészen addig, amíg már a szárazság következtében nem volt fenntartható tovább ez a populációméret. Az alföldi városok pár évtized alatt elnéptelenedtek (amihez persze háborúskodás is hozzájárult). A terület elhagyását követően 80-260 évvel az újra beerdősült, s 120-280 év alatt a talaj is stabilizálódott. Mégsem tértek vissza az emberek. A spanyol hódítók áthatolhatatlan dzsungelt találtak itt, s a mai napig gyérebben lakott, mint fénykorában.

Mint biológus, persze a környezet szerepét hangsúlyozom az összeomlásban, de természetesen megvannak a folyamat társadalmi és gazdasági vetületei is. A Maya civilizáció nem kihalt, hanem egyes területeket felhagyott. A part menti városok, bár lakosságuk csökkent, zömében megmaradtak. Turner és Sabloff (2012) például a vízi kereskedelem fellendülésében látja az okát, hogy az amúgy egyre rosszabb körülmények között levő belső városállamok lakossága elvándorolt, s nem is tért vissza. Az intenzív mezőgazdaság és az évszázados szárazság nehézkessé tette az élelemtermelést, a belső kereskedelmi utak leépülése pedig egyéb gazdasági lehetőségektől fosztották meg a belső nagy városokat.

Hivatkozott irodalom


1 Amikor sötét középkorról beszélünk, akkor persze nem volt annyira sötét, mint néha képzeljük. Ellenben az elnevezés - szerintem - jogos, mert Európa marginalizálódásának periódusa volt. Milliós települések voltak Indiában és Kínában. Százezres települések végig a Közel-Keleten (a Közel-Nyugaton, a Távol-Nyugat ugye Európa). Európában pedig inkább 10 ezresek, pedig a Római birodalom fénykorában akár 1 millió ember is élhetett a fővárosban. Amikor összeomlásokról beszélünk, akkor ilyen változásokra kell gondolni.