Hallucinogén mellékhatása: evolúciót okozhat

Az elmúlt évezredekben is volt szelektív nyomás a különböző emberi populációkon. Ezek általában a táplálkozással vagy a helyi betegségekkel kapcsolatos szelektív nyomások és így helyről-helyre különbözőek lehetnek. A táplálkozással kapcsolatos evolúciós nyomások azért különösen érdekesek, mert több esetben a kultúra változása okozza a génekre ható szelekciós nyomást.

A vallási szertartásoknak gyakorta része a hallucinogének fogyasztása. Ezek azonban terhes nőknél születési rendellenességet, gyerekeknél fejlődési problémákat okozhatnak. Tehát lehetne szelekció arra, hogy a hallucinogéneket rendszeresen fogyasztó populációk valamellyest védettebbek legyenek a negatív hatásokkal szemben.

Dél-Amerikában az Andok mentén többféle hallucinogén kaktusz fogyasztanak az indiánok szertartásaik során. A fogyasztott kaktuszok jöhetnek például a Trichocereus nemzetségből, amelyek nevezetesek a magas meszkalin szintjükről. Ez a hallucinogén 1-2 órát követően fejti ki hatását és 4–12 órán át hathat.

A hallucinogén kaktuszokat főzetként, szárítva, nyersen, szivarként elfüstölve, beöntésként vagy bizonyos csigák fogyasztásával viszik be a szervezetbe. A Scutalus nembe tartozó csigák a kaktuszokkal táplálkoznak és szervezetükben felhalmozódnak az alkaloidok koncentrációja. Ilyen csigák házát több ásatásnál megtalálták, azaz korábban is fogyasztották ezeket.

A hatás tehát megvan, de hogyan lehetne utánajárni, hogy milyen gének vesznek részt a hallucinogén negatív hatásának csökkentésében és ezekre van-e szelekció az Andok középső részén élőkben?

Embereken elég nehéz kísérletezni és mivel alapvetően drogokról van szó, így adatot gyűjteni sem egyszerű. Így a kutatók állatmodellhez folyamodtak. Ez esetben a genetika egyik széleskörűen használt modellállatához az ecetmuslincához (Drosophila melanogaster). Illetve majdnem, mert végül a kaktuszokat fogyasztó Drosophila buzzatii-t használták. Ez a faj a vizsgálatban alkalmazott Trichocereus terscheckii kaktuszt is fogyasztja, ami Argentínában és Bolívia déli részén fordul elő.

Trichocereus terscheckii

Mivel az ecetmuslincát genetikusok már igen régóta kutatják, így ismert, hogy génjeik egy igen jelentős része bennünk is megtalálhatók. Pont ezt használták ki az éppen ismertetett kutatásban (Padró et al. 2022). Az összehasonlításban azt keresték, hogy mely gének fejeződnek ki inkább (vagy kevésbé), amennyiben a muslincának alkaloiddús étrendet kell elviselnie. Egyrészt megnézték a szokásos tápnövényén, a fügakaktuszok közé tartozó Opuntia sulphurea-n nevelkedett muslincákkal való összehasonlításban, másrészt az alkaloidot kétszeres koncentrációban tartalmazó oszlopkaktuszon.

Nem meglepően a magasabb szinten kifejeződő gének között a méregtelenítésben, lebontásban és neuroátvitelben szerepet játszó géneket találunk. Ezen génekkel ortológ, azaz azonos funkciójú és evolúciósan azonos eredetű emberi géneket kerestek. Egy adagot találtak is, amelyek szintén az előbb említett funkciókkal rendelkeztek. A kifejeződés növekedett a neurotranszmitter szabályzásban (ATF4, ASIC1), idegrendszer fejlődésében (ATF4, ATP2A1, PARD3, LSAMP, DSCAM, TENM3, EEF2, CTSV, CTSF), oxidatív stresszben (ALDH2, HPGD, DHRS11, PHYHD1, HMOX2, PRDX1), idegen anyagot lebontó folyamatokban (CYP4B1, EPHX1, GSTT1, GSTT2B, TBXAS1), alkaloid méregtelenítésben (CYP3 és CYP4 családba tartozó gének), általános anyagcserében (FADS1, HPGD) és narkotikumokkal kapcsolatos válaszreakciókban (ALDH2, ASIC1) részt vevő génekben. Az kevésbé kifejezett gének között szintén találunk neurotranszmitter szabályzókat (ACTB, PEBP1, DBI) és idegrendszer fejlődéséért felelőseket (APOB, ATP2A1, DSCAM, RIDA, SPINT2), de van izomösszehúzódásért felelős (ATP2A1, TPM1), mérgező vegyületekre való válaszreakciók (COX5A, LDHA, PEBP1, RIDA). Szóval az állatmodell bejött.

(Aki azonos génnevet (ATP2A1, DSCAM) talál a jobban és kevésbé jobban kifejeződő gének listájában az jól látja a dolgot. Amúgy a ATP2A1 a kalcium-ion szint fenntartásában vesz részt, ami fontos lehet az alkaloidok szívritmuszavart okozó hatásának csökkentésében. A DSCAM az idegrendszer fejlődésében vesz részt, a Down-szinfróma kialakulásában is lehet szerepe.)

Innentől viszont lehet emberi genomokban keresgélni. Alapvetően dél-amerikaiak örökítőanyagát nézték. Olyanokét, akik a hallucinogén kaktuszt fogyasztók leszármazottai lehetnek (Quechua és Aymara népcsoport) és olyanokét, akik messzebb élnek így ennek a szelekciós hatásnak nem voltak kitéve (például a Karib-tenger mellett élő Yukpa és Barí népcsoport tagjai).

A hallucinogén oszlopkaktuszok előfordulása az Andok mentén és a genetikai összehasonlításban alkalmazott populációk Dél-Amerika térképére vetítve.

A recens, azaz az utóbbi pár ezer évben történt erős szelekciót a homozigócia hosszával és a levezetett változat gyakori megjelenésével azonosítjuk. A homozigócia azt jelenti, hogy az apától és az anyától eredő kromoszómán is azonos változat van (azaz ugyanazt kapta mindkét szülőjétől). Amennyiben egy hosszabb kromoszómaszakaszon érzékeljük, hogy azonosak a változatok, de amúgy beltenyésztésnek nincs jele, úgy az erős szelekcióra utal. Erős a szelekció, mert mindig egyben adódott át az adott kromoszómaszakasz és a rekombináció nem tudta szétzilálni még. A közeli, de kaktuszt nem fogyasztó népekkel való összehasonlítással pedig ki lehet zárni, hogy esetleg valami másra való szelekciót találjunk.

Végül a következő génekkel kapcsolatban találtak pozitív szelekció nyomát: CYP3A43, CYP3A4 (alkaloid méregtelenítés), ALDH2 (oxidatív stressz, narkotikum anyagcsere), COX5A, LDHA (mérgező vegyületekre adott válaszreakciókban), HPGD, FADS1 (általános anyagcsere), TPM1 (izomösszehúzódás), ATP2A1, CTSF (idegrendszer fejlődése).

Összességében az allélgyakoriságokban tapasztalható szignifikáns elmozdulás arra enged következtetni, hogy az évezredeken át tartó hallucinogén-kaktuszfogyasztás bizony szelekciós hatást fejtett ki az ott élőkre.

Hivatkozott irodalom

• Padró, J., De Panis, D. N., Luisi, P., Dopazo, H., Szajnman, S., Hasson, E. és Soto, I. M. 2022. Ortholog genes from cactophilic Drosophila provide insight into human adaptation to hallucinogenic cacti. Scientific Reports 12(1): 13180

Az alfa farkas mítosza

Mindannyian hallottunk már az alfa farkasról, ugye? Az alfákat szeretjük emlegetni és hosszú biológiai-filozófiai-társadalomelméleti fejtegetésekbe bonyolódni arról, hogy miért is jó vagy éppen rossz, hogy úgy a farkasoknál, mint az embereknél van a falkavezér, az alfa hím. Ha egy kicsit többet tudunk a farkasokról, akkor lehet, hogy azt is tudjuk, hogy van alfa nőstény is. Aki természetesen az alfa hím párja. De mennyi igaz ebből?

Nem sok.

Az egész úgy kezdődött, hogy Rudolf Schenkel 1947-es cikke egy állatkerti farkascsoport megfigyelése alapján egy igen komplikált hierarchiastruktúrát tárt fel. A tanulmány elején a szerző kitér arra, hogy kevés dokumentált ismeret áll rendelkezésre a vadonból és írók leírásaira utal (pl. Jack Londonéra). Van mesébe illő elképzelésünk a „farkasordító hidegben” összeverődő óriási farkasfalkákról, amelyek vörösen izzó szemmel, vértől és savas nyáltól csöpögő agyarakkal, hörögve közelednek az emberi települések felé, hogy az ottlakókat felfalják. A világvégét is a Fenrir-farkas fogja elhozni (kivéve persze, amikor Hulk lebirkózza).

Az állatkertek viszont nem kimondottan természetes környezetek és az élőlények igen máshogy képesek viselkedni bennük, mint a természetben. A XX. század közepén (a vége felé is) az állatkertek inkább fura múzeumok voltak, élő kiállítási tárgyakkal. Egy „farkaskiállításhoz” sok helyről összeszedett farkast raktak össze. Ezen kényszerből kialakult csoportban tényleg kialakult egy rangsor. Tehát volt alfa hím és alfa nőstény, és volt béta hím és béta nőstény, és így tovább a görög ábécén. Schenkel már a tanulmány megjelenésének évében jelezte, hogy lehet, hogy a természetben máshogy van (a cikk alapjául szolgáló megfigyelést 1934–1942 között végezte).

Dave Mech 1970-ben megjelent „A farkas: Egy veszélyeztetett faj ökológiája és viselkedése” című könyve még tartalmazta az alfa farkas koncepcióját. A könyv óriási sikere okán újra és újranyomtatták, még akkor is, amikor a szerző már kérte, hogy ne tegyék, mert sok mindenről már régen nem úgy gondolkodik, mint a könyv írásakor. Dave Mech a farkaskutatás nagy öregje. Egy 1999-es cikkében (Mech 1999) szépen összefoglalja az ismereteket, amelyek igen más képet mutatnak.

A „farkasfalkák” inkább farkascsaládok, amelyekben a szülők és gyermekeik vannak

Leggyakrabban egy szülőpár és éppen felnevelés alatt álló kölykeik vannak egy falkában. Van, hogy a kölykök, akik egy éves korukra elvileg ivarérettek, egy-három évig a szüleikkel maradnak. Ekkor a falka lehet nagyobb is.

Egy családban a hierarchia elég egyértelmű: a szülők a kölykök felett állnak. Nem igazán szokta egyetlen apa sem alfahímnek nevezni magát csak azért, mert gyermeke született. A rang alapvetően az élelemosztásnál játszik szerepet. A szülők, amennyiben hiány van, úgy az azévi kölykök felé terelik az élelmet. A kölykök születése utáni pár hétben majdnem minden élelem a nősténynek jut, hogy tudja etetni a kisfarkasokat.

A közös vadászat is alapvetően a pár vadászatát jelenti, de ehhez a már vadászni képes idősebb kölykök csatlakozhatnak. Úgy tűnik, hogy a nagyobb falkák nem jelentik, hogy egy farkasra vonatkozóan több élelmet tudnának szerezni (Schmidt és Mech, 1997) és a vadászat sikeressége sem függ a csoportmérettől (Sand et al., 2006).

Egyes helyeken, ahol vagy emberi beavatkozás vagy igen jelentős forráskoncentráció okán lehetnek nagyobb, nem rokonokat is tartalmazó csoportok. Ezek működése ettől eltérő. De ezek inkább kivételek, mintsem a jellemző viselkedés.

És miért írok erről? Mert nekem is új volt. Egy facebook csoportban láttam berakva az angol cikket, ami az ismereteket összegezte. Gondolom, ha nekem új, akkor megosztom magyarul másokkal is. Tanulni jó!

Hivatkozott irodalom

• Mech, L. David 1999. Alpha status, dominance, and division of labor in wolf packs. Canadian Journal of Zoology 77:1196–1203
• Paul A. Schmidt és L. David Mech. 1997. Wolf pack size and food acquisition. The American Naturalist 150(4): 513–517
• Sand, H., Wikenros, C., Wabakken, P. és Liberg, O. 2006. Effects of hunting group size, snow depth and age on the success of wolves hunting moose. Animal Behaviour 72(4): 781–789