A következő címkéjű bejegyzések mutatása: integratív biológia. Összes bejegyzés megjelenítése
A következő címkéjű bejegyzések mutatása: integratív biológia. Összes bejegyzés megjelenítése

2022. szeptember 4., vasárnap

A hímek a természetüknél fogva dominánsak?

Rövid válasz: Nem

Hosszú válasz: A fizikai dominancia nem azonos a hatalommal és a vezetőképességgel



Kép: A képen Mama az Arnhem-i Állatkert (Hollandia) alfa nősténye, aki ezt a pozíciót 40 évig tartotta


Nem fordítom le Frans de Waal primatológus (főemlőkutató) facebook bejegyzését szóról-szóra. Imádom a könyveit, nagyon jól ír és nagyon sokat tanultam tőle az emberekről. Most kérdezhetitek, hogy ha az emberről szeretnék többet tudni, akkor miért nem pszichológiát olvasok. Sajnos az emberkutatás alaptézise, hogy különlegesek vagyunk. Ennek megfelelően egy légüres térben vizsgáljuk az embert, ahol mindenről nehezen eldönthető, hogy az társadalmi konstrukció vagy ennél sokkal mélyebb, a génjeinkbe ivódott tulajdonság. És bár az emberről a legtöbbet tényleg az ember megfigyelésével lehet megtudni, nagyon sokat tanulhatunk magunkról a hozzánk közel álló emberszabásúak megfigyelésével is.



A domináns, erőszakos hím képe a saját világképünket tükrözi és nem szükségképpen a világ objektív valóságát (és pláne nem saját fajunk objektív valóságát). Vannak persze kimondottan erőszakos élőlények. A galléros páviánok például kimondottan erőszakosak. Nem csoda, hogy amikor egy állatkertbe összeraktak egy 90%-ban hímekből álló csoportot, akkor ott bizony annyi erőszak volt, hogy előbb a nőstények, majd a hímek is mind kihaltak. A páviánoknál az ivari dimorfizmus (azaz a hímek és nőstények közötti különbség) igen nagy. A hímek jól fel vannak fegyverezve óriási agyarakkal. Ebből nem szabad viszont levonni, hogy minden főemlőstársadalom, pláne az emberi, ilyen. Az a túlságosan berögzült elképzelés, hogy az emberi faj alapvetően hierarchikus, és mindig egy apafigura van a társadalom tetején, teljesen hamis.


A legközelebbi rokonaink a csimpánzok és a bonobók. Mindkettő ugyanannyira közel áll hozzánk genetikailag. Társdalamuk mégis igen különböző. A csimpánzok patriarchálisak (társadalmuk hímközpontú) és erőszakosak. A bonbobók pedig matriarchálisak (nőközpontúak) és békések. Sohasem figyelték meg, hogy egy bonobó egy másik bonobót megölt volna. Csimpánzoknál ez a megfigyelés eléggé gyakori.


A patriarchális kifejezést, avagy egy társadalom férfi vagy nőközpontúságát sajnálatosan túl sokan félreértik. Egy patriarchális társadalomban az alfa hím vagy a hímek egy csoportja határozza meg, hogy a hímek mit csináljanak. Röviden szólva, a hímek nyomják el a hímeket. Nincs szó arról, hogy miként bánnak a nőkkel (nőstényekkel).


Mama jelleme és története azért is fontos számunkra, mert jól mutatja a nőstények hatalmát egy alapvetőn patriarchális társadalomban. Az állatkerti csimpánzkolóniának ugyanúgy megvolt a maga alfa hímje, mint minden más csimpánzcsoportnak. Az alfahím (de amúgy a hímek közül több is) lényegesen erősebb volt Mama-nál vagy bármelyik más nősténynél a csoportban. Mama fizikailag semmilyen „hatalmat” nem gyakorolt sem a többi nőstény, sem a hímek felett. Akkor mégis hogyan lehetett, hogy a csoport alapításakor, amikor először próbáltak négy hímet hozzáadni az addig csak nőstényekből álló csoporthoz, a hímek az első pár hetet bizony a fák tetején reszketve töltötték, mert Mamának valamiért nem tetszettek az új betolakodók?


Az állati társadalmak fejlődésének egy foka, amikor már nem az egyéni erő számít, hanem a koalíciók ereje. Nem az a fontos, hogy egyénileg ki az, aki mindenki mást képes legyőzni egy-egy-elleni küzdelemben. Az a kérdés, hogy kinek vannak barátai és szövetségesei, akikkel együtt képes más szövetségeket legyőzni. Így lehetett az, hogy Mama irányítása alatt az egyenként gyengébb nőstények együtt bizony meghátrálásra kényszerítették a hímeket.


Maga de Waal írja egyik könyvében, hogy a vadonban ez kevéssé tud érvényesülni, mert a csimpánz nőstények kevesebb időt töltenek együtt, leginkább messzebb próbálnak élelmet szerezni maguknak és kicsinyüknek. Az állatkertben nincs élelemhiány, ahogy a bonobók élőhelye is gazdagabb és lehetővé teszi a nőstények közös fellépését. A fenti történetben a megoldás az lett, hogy Mamát elkülönítették a csoporttól egy időre, mert a többi nőstény nem volt ellene a hímek jelenlétének. Az alfa hatalma nem abszolút, kénytelen volt elfogadni, hogy mások máshogy állnak a jövevényekhez.


Az alfa a társadalmi piramis tetejét jelenti és egy alfa hím és egy alfa nőstény van. Az alfa nem egy személyiségtípus (ahogy azt félreértelmezve emberekre alkalmazzák). A „Csimpánz politika” című könyvében az állatkerti csoport életéből több alfahímet is jellemez. Volt, aki a dörzsölt politikus személyiségét testesítette meg, volt amelyik a közkedvelt, igazságos vezetőét és volt, amelyik nem volt összetettebb egy kétajtós szekrény méretű vadállatnál. Az alfaság fajtól, nemtől és csoporttól függően sokfélét jelenthet. Csimpánzoknál alapvetően az alfa férhet hozzá a fogamzóképes nőstényekhez. Élelem szempontjából viszont tudtommal nincs olyan, hogy az alfa csimpánzok ennének előbb. A nőstényeknél ugyanúgy van hierarchia, mint a hímeknél. Ne feledjük, hogy a „csípésrend” kifejezést tyúkok megfigyelésével alkották és nem kakasokéval! A csimpánz, bonobó vagy ember nősténykenél (nőknél) a rang inkább a korral és nem az erővel, vagy a koalíciók erejével függ össze. És van faj, például a szurikáták, ahol a matriarchális társadalom pontosan azt jelenti, mint másoknál a patriarchális: az alfa nőstény szaporodik, a többi nem. Amennyiben mégis teherbe esne egy szurikátanőstény az alfa akarata ellenére, akkor bizony addig lesz zaklatva, amíg el nem vetél, vagy el nem megy a csoporttól (ami végeredményben hasonló eredményre vezet, esetleg az adott nőstény is belehal).


A dominancia tehát mást és mást jelent fajtól, nemtől és körülményektől függően. Érdemes megismernünk az emberszabású társadalmakat, hogy lássuk mi az, amiben hasonlítunk és miben nem.


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



2018. február 19., hétfő

Az elméleti biológia és a fekete halál

A pestist okozó Yersinia pestis baktérium többféleképpen is terjedhet az emberi populációban. Leggyakoribb formái a bubópestis, amelyet rágcsálók vagy bolhák / tetvek terjesztenek, és a tüdőpestis, ami cseppfertőzéssel terjed. Ezen terjedési módok elkülönítésében lehet segítségünkre az elméleti biológia, egészen pontosan a fertőzés matematikai leírása, mivel a fertőzés dinamikája más és más.


Három nagy pestis-járványt különböztetünk meg. Az első a VI–VIII. században folyt, a 541–542 közötti bizánci járványban a lakosság 40% veszett oda. A második pestisjárvány a 1347–1352 között tomboló Fekete halál, ami Európa lakosságának 30–60%-át elpusztította. Ez a járvány - kisebb intenzitással - a XIX. századig tartott. A harmadik járvány az azóta eltelt időről szól. Ma is vannak lokális járványok, amelynek halálos áldozatai vannak, de - szerencsére - messze nem olyan mértékűek, mint a korábbiak.
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 jelenlegi járványokat főleg patkányok terjesztik (patkányokon élő bolhák). A második járvány, időszakában azonban ez az átadási mód nem lehetett gyakori, Észak-Európában kevés patkány élhetett és a főleg családokban terjedő betegség közvetlenebb átadásra utal. A mai pestisjárványokban viszont az emberi bolháknak és tetveknek van nagyon csekély szerepe, így azok analógiaként nem használhatóak. A bőrünkön élő paraziták (ektoparaziták) visszaszorulóban vannak, csak nagyon fejletlen és/vagy a higiéniát figyelmen kívül hagyó helyeken jellemzőek.


A történelmi adatok egyes helyek esetében elég pontosak ahhoz, hogy napi szinten ismerjük a meghaltak számát. Ez már egy adat, amivel lehet valamit kezdeni. Egy norvég kutatócsoport a járványtanban bevett SIR modell három változatának illeszkedését vizsgálta a halálozási adatokra, hogy ez alapján eldöntse, hogy milyen átadás volt jellemző a második pestisjárványban.


A SIR modell alapja, hogy a populációt három részre osztja: azok, akik fogékonyak a betegségre (Susceptible), akik fertőztek és képesek fertőzni (Infected) és azok, akik gyógyultak (Recovered). Ez utóbbi csoport nem terjeszti a betegséget és nem is képes megfertőződni.
Legyen a fenti három differenciálegyenlet. Elsőre lehet, hogy félelmetesek, de megérthetőek. Az első egyenlet azt mondja, hogy a betegségre fogékonyak számának változása (ez ugye a dS/dt) egy negatív szám, azaz csak fogynak. Ez egybevág azzal, amit várunk. Amikor egy fertőzött és egy fogékony találkozik (ennek a valószínűsége arányos a két darabszám szorzatával, S*I, a teljes populációmérettel (S+I+R) való osztástól lesz ez találkozási gyakoriság) fertőzés történhet. Feltételezzük, hogy nagyjából véletlenszerűen találkoznak a személyek. A β paraméter adja meg, hogy milyen valószínűséggel történik fertőzés átadás találkozáskor. A második egyenlet a fertőzöttek számának változását írja le. Egyrészről itt pozitív előjellel szerepel az előbbi kifejezés, azaz, aki meg lett fertőzve, az a fogékonyak népességéből átkerül a fertőzöttekhez. A fertőzöttek a gyógyulással fogynak. Minden időintervallumban alatt a fertőzöttek (I) egy része (γ) meggyógyul. A gyógyultak pedig a fertőzöttekből "keletkeznek" (ez a harmadik egyenlet).
A járvány egy lehetséges lefolyása β=0,5 és γ=0,2 paraméterek mellett. Kezdetben 1000 fogékony egyed és 1 fertőzött volt a populációban.
A pestis, főleg az emberről-emberre közvetlenül terjedő tüdőpestis, elég halálos. Itt nem gyógyultak, hanem halottak vannak az egyenlet utolsó részében. A R helyett legyen D (Death=halottak) és ők természetesen nem számítanak az élők közé, amikor a találkozások valószínűségét osztom a teljes populációmérettel.
Ugyanazon paraméterek mellett a halálozást feltételező modell eredménye. Mindenki kihal. Itt ugyanis az immúnis gyógyultak nem védik a még meglevő fogékonyakat.
Ez utóbbi egyenletrendszer a tanulmányban is szerepel: leírja a tüdőpestis lefolyását. A paraméterek persze mások, a fertőzi együttható, β, 0,001 és 1 között lehet valahol, a betegség 2,5 nap alatt átlagosan elviszi a fertőződött személyt, így 1/γ=2,5.


A bubópestis bolhákon keresztül adódik át, ehhez a bolhának akkor kell a beteg vérét szívnia, amikor abban sok baktérium kering. Ekkor a bolha hordozóvá válik, s fertőzhet egy következő embert, amikor arra átkerül. A bubópestisből ki lehet gyógyulni. Lefolyása lassabb. Így 7 differenciálegyenlettel modellezték ezt a rendszert, ahol a bolhák népességét is külön figyelembe kell venni. Ezek leírásától a kedves olvasót megkímélem most.


Hasonlóan a 10 egyenletet tartalmazó rágcsáló - bolha - ember átadási út egyenleteit is mellőzöm. Ebben az esetben a patkányok között is terjedhet a betegség, amit a bolháik adnak tovább. Egy halott patkányon levő bolhák új gazdát keresnek, s véletlenül emberre is kerülhetnek. Ott szaporodni nem képesek, de megfertőzni az embert igen. Tehát lényegében egy patkánypestis-járvány csordul túl az emberi populációra.


Mindhárom rendszer egyes paraméterei jól becsülhetőek, másokat illesztettek a halálozási adatokra (ez az egyetlen, amit pontosan ismerünk). Majd megállapították, hogy mely egyenletrendszerrel kaphatjuk vissza legjobban az ismert halálozási számokat. Az adatok francia (1348), olasz (1400), spanyol (1490), angol (1563-1564), lengyel (1709), svéd (1710-1711), Orosz (1771) és máltai (1813) adatokra illesztették (zárójelben a járvány ideje).


A legtöbb esetben a bolha/tetű általi átadás modellje jobban illeszkedett az adatokra, mint a többi modell. Két esetben (a francia Givry és az angol Eyam település adatai) nem tudtak szignifikáns különbséget kimutatni, bármelyik modell jól (vagy éppen nem jól) illeszkedett az adatokra.


Ezek az egyenletek nem bonyolultak. Főleg, mert a megoldásukat a számítógépre lehet hagyni (a fenti görbéket én gyártottam le egy rövid kis programmal). Tehát egy nem túl nehéz módszert alkalmaztak kreatívan a szerzők egy történelmi / járványtörténeti kérdés megválaszolására. Hogyan terjedt a közép- és újkorban a pestis? A válasz úgy tűnik, hogy az embereken élő bolhák és tervek terjesztették azokat, s nem a patkányok (bolhái), mint manapság.


Ritkán szólok arról, hogy miért is választok egy cikket a bejegyzéseimhez. Ebben az esetben két oka volt: (1) Az elméleti biológia a szakmám és szeretném megmutatni milyen kérdésekre lehet választ adni modellezéssel. (2) A tanulmány egyik szerzője, a norvég tudományos akadémia volt elnöke, Nils Stenseth, múlt héten Magyarországra látogatott. A norvég és magyar kutatóintézetek keresik a kapcsolatot közös kutatásra. Volt nagyszabású előadássorozat az MTA épületében csütörtökön (feb. 15). Pénteken (feb.16) viszont az Ökológiai Kutatóintézetbe látogatott beszélgetni a kutatókkal, ahol én is jelen lehettem. És ha már pár héttel korábban volt egy érdekes cikke a PNAS-ban, így ez megerősített a választásban, hogy erről írni kell.

Hivatkozott irodalom

Dean, K. R., Krauer, F., Walløe, L., Lingjærde, O. C., Bramanti, B., Stenseth, N. C. és Schmid, B. V. 2018. Human ectoparasites and the spread of plague in Europe during the Second Pandemic. Proceedings of the National Academy of Sciences 115(6): 1304–1309



Egy apró Python program az alapmodell tanulmányozására:
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
import matplotlib.pyplot as plt

def f(s,t):
    b = 0.5;
    g = 0.2;
    Susceptible = s[0]
    Infected = s[1]
    Recovered = s[2]
    dSdt = - b * Susceptible*Infected/(Susceptible+Infected+Recovered);
    dIdt = b * Susceptible*Infected/(Susceptible+Infected+Recovered) - g*Infected;
    dRdt = g*Infected;
    return [dSdt, dIdt, dRdt]

t = np.linspace(0,200)
start0=[1000,1,0]

s = odeint(f,start0,t)

plt.plot(t,s[:,0],'r--', linewidth=2.0)
plt.plot(t,s[:,1],'b-', linewidth=2.0)
plt.plot(t,s[:,2],'g-', linewidth=2.0)
plt.xlabel("Idö, t")
plt.ylabel("Egyedszám")
plt.legend(["S","I","R"])
plt.show()

2017. március 17., péntek

Mezőgazdaságot családok hozták, a sztyeppéről férfiak törtek be Európába

Európa benépesítése több hullámban történt. Az első hullámmal vadászó-gyűjtögető emberek érkeztek ide éztízezrekkel ezelőtt. A mezőgazdaság kifejlődésével (9000 évvel ezelőtt) a Közel-Kelet felől elindult egy újabb migrációs hullám, amely jelentősen átírta Közép-Európa genetikai térképét. Végül úgy 5000 éve a sztyeppékről jött egy újabb emberhullám. Sokan az indo-germán törzsek európai megjelenését teszik erre az időpontra.


Felmerül a kérdés, hogy főleg férfiak jöttek ezekkel a vándorlási hullámokkal, vagy nők is. A kérdés megválaszolásához egyrészt sok régi DNS-re van szükség, másrészt elég komoly populációgenetikai számolásra. Itt az alapok megtanításához is több táblányi - amúgy egyszerű - képletet kell levezetni, s általában nem kedvelik a hallgatók. Pedig az utóbbi évek izgalmas eredményeihez ezekre is szükség van, csakúgy, mint az egyre jobban fejlődő DNS szekvenálási technikákhoz.


A kérdés boncolgatásához az X kromoszómákat és autoszómákat (nemet meg nem határozó kromoszómák) hasonlítottak össze populációk között. Az elgondolás a következő: a X kromoszómát főleg az anyák adják tovább. Egy fiúnak bizonyosan, hiszen ők az apjuktól Y-t kapnak. A lányok mindkét szülőjüktől kapnak X-et. Autoszómákat viszont mindig mindkét szülőtől kapnak az emberek. Amennyiben nagyjából egyenlően jönnek egy helyre férfiak és nők, úgy egy másik populációhoz képest mind az X, mind az autoszómák összetételében hasonló változást várunk (nem mutációkról beszélünk, hanem egyes variánsok gyakoriságának a megváltozásáról). Viszont, ha mondjuk zömében férfiak jönnek az adott helyre, akkor az X kromoszóma inkább a helyiekét tükrözi, s kevésbé változik populációs átlagban, míg az autoszómák jelentősebben keverednek.


Bár korábban a mezőgazdaság megjelenését követő bevándorlással kapcsolatban is felmerült, hogy főleg férfiak hozták be az új technológiát, ez a tanulmány az ellenkezőjét állítja: 1:1 arányban jöttek férfiak és nők. Azaz teljes családok, népek vándoroltak új helyre.


A sztyeppei nomádok beáramlásakor viszont inkább férfiak jöttek, s terjedtek el új Y kromoszómás haplotípusok (R1a és R1b).


Az genetikai adatok ÉS a populációgenetikai számolások egyre többet segítenek az ember korai történelmének feltárásában. Hangsúlyozom ez utóbbit. A bonyolult gépek mindig jobban megfogják az ember fantáziáját, s ezért érezzük azt inkább tudománynak. De a molekuláris biológia csak nyers adatokat szolgáltat. A száraznak tűnő számolások nélkül az adatokból sohasem lesz megértés, új ismeret.

Hivatkozott irodalom

Goldberg, A., Günther, T., Rosenberg, N. A., Jakobsson, M. 2017. Ancient X chromosomes reveal contrasting sex bias in Neolithic and Bronze Age Eurasian migrations. Proceedings of the National Academy of Sciences 114(10): 2657-2662.

2016. április 6., szerda

A közös hitvilág tartja össze a nagy társadalmakat

Mikor és miért alakultak ki azok az Istenek, akik az emberek cselekedeteit állandóan megfigyelik, a rosszakat büntetik és a jókat jutalmazzák? Miért érdekli az Isteneket, hogy mit is csinálunk?
Tegyük ezt ellentétbe azokkal a helyi természetfeletti lényekkel, akik hozhatnak jó időt, de rosszat is, szerencsét és szerencsétlenséget, ki lehet esetleg engesztelni őket, de akik alapvetően nem határozzák meg, hogy hogyan kell a mindennapokban viselkedni. Azt régen még az emberek mondták meg, s mivel mindenki mindenkit ismert egy közösségen belül, így a normák betartása is a közösség feladata volt. A megfigyelést és büntetést nem szerveztük még ki (vagy esetünkben föl).


Az emberi közösségek egyre nagyobbak lettek, s messze túlnőttek azon a méreten, amit egy-egy ember át tud látni. Már a közösségünk nagy részét nem ismerjük, nem tudjuk mit csinál vagy mit nem csinál. S valamikor ekkor alakultak ki a moralizáló Istenek (vagy mondjuk inkább úgy a moralizáló Istenkép, maguk az Istenek persze sokkal régebbiek, mint az emberek).


A közös vallás is egyfajta együvé tartozás jelzés. Ahogy a közös nyelv, a közös szokások, úgy a közös vallás is azt jelzi, hogy "egy csoportban vagyunk, megbízhatsz bennem". Az együttműködés rendkívül fontos az emberi társadalmakban!


Vegyünk egy nagyon egyszerű játékot. Egy ember beül egyedül egy szobába. Van előtte két csupor, egy dobókocka és 30 pénz. A kocka három oldala egyféle színű, a másik három oldala másfajta színű. Megkérjük az illetőt, hogy dobjon, döntse el, hogy az adott szín melyik csuprot fogja jelenteni, s ennek megfelelően a 30 dobás alapján ossza el a pénzt. A csuprok, amely tartalmát végül valaki meg fogja kapni, a kísérleti felállástól függően máshoz és máshoz tartoznak.


Az egyik kísérletben maguk és egy távoli, de azonos vallású személy között osztottak (azonos ország és nemzetiség). A másik esetben pedig egy helyi azonos vallású személy és egy távoli, azonos vallású személy csupra között kellett osztogatni a pénzt. A kockadobások alapján átlagosan 15-15 pénznek kéne lenni a két csuporban. Ha ettől jelentősen eltér a kapott végeredmény, akkor a kockadobó nem biztos, hogy teljesen őszintén hajtotta végre a kocka utasítását.
(a) A kísérleti felállás. A két csupor, a 30 pénz, a kocka és a személy, aki dobálni fog. (b) a két csupor tartalma kihez fog kerülni a két elrendezésben.
A kísérletben keresztény, buddhista, hindu és helyi vallású személyek vettek részt  a világ eldugottabb részeiről (Tuva köztársaság, Vanuatu, Fiji, Mauritius, Brazil őserdő, Hadzaföld (Tanzánia)). Erre azért volt szükség, hogy ne a szokásos fehér, keresztény népességet mérjék föl, akik esetleg máshogy viselkednek, mint a világ többi része. A kísérlet kimenetele nem függött az emberek nemzetiségétől.

A kísérletben résztvevő személyektől megkérdezték (egy kérdőíven keresztül), hogy szerintük mennyire büntet az ő Istenük. Akik úgy feleltek, hogy nagyon, azok bizony minkét kísérleti elrendezésben, átlagosan az elméletileg elvárt 15 pénzt rakták a csuprokba (átlagban, ha teljesen őszintén dob az ember, akkor is kijöhet nem pont 15-15). Minél kevésbé ítélték büntetőnek Istenüket az emberek, annál kevesebbszer "jelezte" a kocka, hogy a távoli azonos vallású személyt jelző csuporba kéne pénzt helyezni (azaz kissé csaltak a pénzosztáson). Azért jegyezzük meg, hogy itt is átlagosan 13 pénz landolt abban a csuporban, még akkor is, ha a másik csupor tartalmát maga a játékos kapta meg. Az eredmények szóra sem túl nagy: 4 pénzegység körül van (az elméletileg várt szórás 1,936).


A mindent látó és büntető Isten sikeresen megakadályozza, hogy csaljunk az azonos vallásúakkal szemben.


Hivatkozott irodalom


2015. december 11., péntek

Miből készült a pergamen?

Szeretem azokat a tanulmányokat, amelyben az egyik tudományág kisegít egy másikat, hogy azok régi kérdéseit nyugvóra helyezhesse. Ebben éppen a biológia siet a történelem segítségére. A kérdés pedig az, hogy miből is készültek a pergamenek? Persze tudjuk, hogy állati bőrből. Elsősorban borjúból. De alkalmaztak juh és kecskebőrt is. De egyes elnevezések és források ennél egzotikusabb bőrfajtákat is felvetnek. A nagyon finom, vékony pergamenekre az "uterine vellum" kifejezést alkalmazták, amelyből az uterine a méhre (uterus), míg a vellum speciálisan a borjúra vonatkozik. Azt gondolták, hogy még meg nem született borjak bőrét használták. A szarvasmarha bőr csak a fiatal állatok esetében alkalmas pergamen készítésre, felnőtt szarvasmarha bőréből nem lehet pergament előállítani. Az újszülött vagy még méhen belüli állatok bőre még vékonyabb, s így még alkalmasabbak a pergamen előállítására. Mások kisebb testű állatok, mint a mókusok vagy nyulak, bőrének alkalmazását vélik, ami szintén vékony pergament eredményezne.

Egy hordozható Biblia. Minden lap pergamen, amire szorgos kezek kézzel írták át a szent szöveget.

A papír és a nyomtatás elterjedése előtt, a XIII. században szinte nagyüzemben készítettek "zsebbibliákat", azaz viszonylag hordozható méretű bibliákat. Olyan számban állították elő ezeket a könyveket, hogy ha mindet - vagy akárcsak többségüket - állati magzatok vagy kis testű állatok bőréből készítik, akkor az ökológiailag nem kivitelezhető. Márpedig sem a háziállattartás nem omlott össze a késő középkorban, sem a nyulakat és mókusokat nem sikerült kipusztítani, s a bibliák is szép számmal fennmaradtak akár a mai napig is. A molekuláris biológia mai technikáival egy adott szövetdarab fehérje-összetétele alapján el lehet dönteni, hogy az milyen fajból ered. Sőt azt is meg lehet mondani, hogy méhen belüli vagy már megszületett, pár hónapos állatról (borjú) van szó. Maga a technika egy ideje már rendelkezésre áll, viszont csak úgy tudták elvégezni, ha a vizsgálandó könyvből/lapról egy pár milligrammos darabkát lecsippentenek. Érthető okokból a könyvtárosok nincsenek odáig az ilyen ötletekért.

S itt jön az egyszerű de nagyszerű megoldása a szerzőknek: töltéssel rendelkező PVC radírokkal vettek mintát (vagyis vetettek) a lapokról. Az elektrosztatikusan töltött (dörzselektromos) radírral a port szokták eltávolítani a lapokról. A porral együtt némi fehérje is tapad a radírreszelékre, ami azon lényegében akár meddig tartható. Szóval megkérték a könyvtárosokat, hogy a következő tisztogatásnál a radírmaradékot (radírt is küldtek nekik) gyűjtsék össze és küldjék vissza a kutatóknak. Ebből a fehérjéket kinyerve azok összetétele összehasonlítható friss bőrmintákkal. 220 lapot vizsgáltak így 72 zsebbibliából. A lapok 68%-a borjúból, 26%-a kecskéből, míg 6%-a juhból származott. A könyvek zöme azonos fajú állatból készült pergamenből készült, de volt olyan könyv is, amelyben keveredtek az ilyen-olyan eredetű lapok. Más állat bőrét nem találták ezek között a lapok között. Magzatokra utaló fehérjemintázatot egyik esetben sem találtak, pedig a bibliák lapjai a nagyon vékony pergamen kategóriába tartoztak. Egy mítosszal kevesebb.

Egyes időszakból és helyről származó pergamenek eredete. Jól látszik, hogy Franciaországban jellemzően borjút, Olaszországban (a mai Olaszország helyén levő államokban) főleg kecskét, míg Angliában vegyesen, de más helyekhez képest több juhbőrt alkalmaztak.
Az egyes helyek és az ott elérhető állatok befolyásolják, hogy miből is állították elő a pergameneket. Egyes dokumentumok vagy könyvek pergamenjének fajösszetétele kissé eltérhet a helyi átlagtól, mert egyes pergamenfajtákat nemesebbnek, jobbnak tartottak másoknál. Például a XIII. századi bibliák esetében inkább találunk borjúbőrt, míg más dokumentumokhoz juh- és kecskebőrt is nagyobb arányban alkalmaztak. Az alkalmazott állatokról eddig volt némi ismeretünk, egyrészt magából a történelmi leírásokból, másrészt a lapok mintázatának elemzéséből, amely megtarthat faji jellegzetességet az előkészítést követően is. Például a szőrtüszők helyének mintázata lehet faji jellemző, de egyes papírokon ez nem látszik. Másrészről a juh- és a kecskebőr egymástól nehezen elkülöníthető. Továbbá a morfológiai elemzés nem tudta eldönteni a állatmagzatok alkalmazásának kérdését. A molekuláris biológia viszont pontosabban és a könyvek rongálása nélkül is lehetőséget ad ilyen és ehhez hasonló kérdések vizsgálatára.

Hivatkozott irodalom

Fiddyment, S., Holsinger, B., Ruzzier, C., Devine, A., Binois, A., Albarella, U., Fischer, R., Nichols, E., Curtis, A., Cheese, E., Teasdale, M. D., Checkley-Scott, C., Milner, S. J., Rudy, K. M., Johnson, E. J., Vnouček, J., Garrison, M., McGrory, S., Bradley, D. G. és Collins, M. J. 2015. Animal origin of 13th-century uterine vellum revealed using noninvasive peptide fingerprinting. Proceedings of the National Academy of Sciences 112(49): 15066-15071