Február

A szanitéc hangyák

A genetika forradalma 1.

A zebrahal, az öngyógyítás mestere

Életnyomokat keres az ExoMars

Az aszteroidák, mint repülő űrbéli időkapszulák

A szanitéc hangyák

Az afrikai Matabele-hangyák szabályosan ellátják társaik harci sebesüléseit, s ezzel jelentősen javítják a sérültek túlélési esélyeit. Viselkedésük egyedülálló az állatvilágban.

A szubszaharai Afrikában elterjedten élő Matabele-hangyák (Megaponera analis) olyat tesznek, amilyet semmilyen más rovar sem: ellátják harcban megsebzett társaik sérüléseit. A kezelés ráadásul hallatlanul hatékony, hiszen elsősegély hiányában a sebesült hangyák 80 százaléka 24 órán belül elpusztul, míg az „orvosi” ellátásban részesülők mindössze 10 százalékos eséllyel halnak bele sérüléseikbe, ha a kezelést követően steril helyen tartják őket.

E megdöbbentő ténynek a bajorországi Würzburgi Egyetem kutatói akadtak nyomára és megfigyeléseiket a „Proceedings of the Royal Society B” című folyóirat legfrissebb számában tették közzé. A szerzők nem ismernek más olyan rovarfajt, amelynek egyedei ápolnák sérült bajtársaikat, sőt, véleményük szerint ez a viselkedés az egész állatvilágban példa nélkül való. Míg a saját sérülések gondozása általános az állatok körében, a mások sebeinek ellátásáról csak pár anekdotikus beszámolót ismerünk – például egy fogságban tartott nőstény kapucínusmajomról, akit megfigyeltek, ahogy kisbabájának fejsebét ápolja.

"Nem gondoltam volna, hogy hangyáknak ilyen kifinomult módjuk lehet a sebesültek gondozására, vagy hogy ez egyáltalán szükséges" – nyilatkozta Erik T. Frank kutató, aki pedig hangyaspecialistaként igazán szembesülhetett már e rovarok lenyűgöző képességeivel.

A háború pokla

A Matabele-hangyák körében a harci sérülés nem afféle hébe-hóba előadódó balszerencse. Igen militáns fajról van szó, melynek tagjai naponta 2-4 alkalommal kirajzanak, hogy a környéken bóklászó termeszekre vadásszanak. Hosszú, 200-600 egyedből álló menetoszlopban közelítik meg a termeszeket, sok dolgozójukat megölik, és az elpusztított prédát étkezési céllal hazahurcolják saját fészkükbe. A termeszek persze nem nézik mindezt ölbe tett kézzel: jól felfegyverzett katonáik pontosan az ehhez hasonló helyzetekre tartogatják félelmetes állkapcsaikat, amelyekkel megpróbálják elriasztani a támadókat. A kibontakozó csatában számos hangya is elesik vagy megsérül. Gyakran előfordul például, hogy a termeszkatonák leharapják a hangyák lábait. A harcban megsebesült hangyák egy speciális vegyi anyagot választanak el, amely odavonzza a társakat, és arra készteti őket, hogy visszacipeljék a sérültet a fészekbe. Erről a mentőszolgálatról Frank már írt egy tavalyi cikkében – és pont ez volt, ami felkeltette az érdeklődését a további részletek iránt.

„Hangyakórházak”

A würzburgi biológusok tehát végig akarták követni az eseményeket: kíváncsiak voltak, vajon mi történik azután, hogy a sérültet társai hazaszállítják a fészekbe. Megfigyelésük terepéül az Elefántcsontpart északnyugati részén fekvő Comoé Nemzeti Park kutatóállomását választották, ahol átlátszó borítással fedett mesterséges fészket építettek a hangyák számára, hogy infravörös kamerájukkal kikémlelhessék az ízeltlábúak magánügyeit. Kiderült, hogy a hangyák pórul járt társaikat csápjaikkal alaposan átvizsgálják, majd nyitott sebeiket kitartóan, olykor akár négy percen át is intenzíven „nyalogatják”, már amennyire ez a tevékenység kompatibilis a hangyák szájberendezésével.

„Feltételezzük, hogy ezzel megtisztítják a sebet, sőt, talán nyálukkal még valamilyen antimikrobiális anyagot is a sebbe juttatnak, amivel csökkentik a bakteriális- és gombafertőzések kockázatát” – vélekedik Frank.

A súlyos sérült nem akarja, hogy megmentsék

A JMU Biológiai Központjának kutatói egyéb izgalmas tényekre is fényt derítettek a Matabele-hangyák mentőszolgálatával kapcsolatban. Azok a súlyos sérültek például, akik öt vagy mind a hat lábukat elvesztik a csatában, nem kapnak segítséget a harcmezőn. A döntést, hogy kit mentsenek és kit hagyjanak hátra, sajátos módon nem a mentők, hanem maguk a sebesültek hozzák meg. A könnyebb sérülést szenvedett hangyák mozdulatlanok maradnak, és még be is húzzák maradék lábaikat, hogy megkönnyítsék a szállítást. A súlyos sebesültek viszont vadul vergődnek, amivel kimondottan akadályozzák a segítők munkáját.

„Egyszerűen nem működnek együtt segítőikkel, aminek az lesz az eredménye, hogy végül faképnél hagyják őket” – magyarázza Frank. Így a reménytelen esetek maguk gondoskodnak arról, hogy kolóniájuk ne fektessen felesleges energiát a mentésükbe.

Azok a sérültek azonban, amelyek még esélyt éreznek a gyógyulásra, sokkal lassabban mozognak a szokásosnál, amint potenciális megmentőik feltűnnek a színen. Ezzel a viselkedéssel valószínűleg növelik annak esélyét, hogy a menetoszlopban hazafelé igyekvő társaik észrevegyék őket, de az is lehetséges, hogy a segítők könnyebben lokalizálják a „ments-meg-engem” szagjel forrását, ha az nem mocorog túlságosan.

A sebápoló magatartás felfedezése számos újabb kérdést vet fel. Hogyan ismerik fel a hangyák, pontosan hol sebesült meg a társuk? Honnan tudják, mikor hagyják abba a seb ellátását? És vajon a kezelés pusztán megelőző jellegű, vagy egy már fennálló fertőzés leküzdésére is alkalmas? Frank immár a svájci Lausanne-i Egyetemen folytatja e részletek feltárását, ahol würzburgi doktori fokozatának friss megszerzése után posztdoktori kutatóként helyezkedett el.

Forrás: origo.hu

  

A genetika forradalma 1.

Új módszer forradalmasítja éppen a genetikát. A CRISPR-Cas9 lehetővé teszi kutatóknak a DNS célzott szerkesztését, pontosan és minden eddiginél rugalmasabban. Alig három éve jelent meg róla az első tanulmány, de máris felforgatta a génkutatás világát. Hatástalanított vírusok, felszámolt járványok, ellenállóbb növények ígéretét hordozza, de még kérdés, hogy a Teremtés motorja vagy mutánsgyártó szuperfegyver lesz-e belőle.

A módszer

A módszer neve CRISPR-Cas9, mert két összetevőből áll össze:

• a CRISPR az információt szállító és a célt belövő RNS,
• a Cas9 pedig az az enzim, amely magát a vágást végzi.

A CRISPR-szekvenciákat már 1987-ben felfedezték egyes baktériumokban. A kutatók először csak olyan ismétlődő szekvenciákat azonosítottak, amelyek megegyeztek a baktériumokat megtámadó vírusok egyes DNS-szekvenciáival. Azt vették észre, hogy ha egy adott baktériumban megtalálható volt ilyen egyező szakasz, akkor vissza is tudott támadni a vírus ellen. Ehhez a visszatámadáshoz van szükség a Cas9-re. Így működik:

• Amikor a baktérium érzékeli, hogy egy vírus DNS-e jutott a szervezetébe, a DNS-sel egyező RNS összeáll a Cas9 nevű DNS-elvágó enzimmel.
• Az RNS csatlakozik a vírus adott DNS-szakaszához, majd a CAS9 mindkét végén elvágja a DNS kettős spirálját. Ezzel semlegesíti a vírust.
• A DNS ezek után magától helyreáll; az eljárás azt is lehetővé teszi, hogy egy egészséges DNS-szakaszt illesszenek be a kimetszett rész helyére.

A CRISPR-Cas9 egyszerre több gént is képes célba venni, ami nagy előny az olyan összetettebb betegségek esetében, amelyeket nem egy, hanem több gén együttesen okoz.

Előnyök

A lelkesedés érthető, hiszen a CRISPR-Cas9 a genetika svájci bicskája, elvileg bármilyen élőlényen alkalmazható. Ezért a kutatások is hatalmas területet fednek le.

A mezőgazdaságban például folynak a kísérletek a növények ellenállóbbá tételére. A búzát már sikerült megvédeni a lisztharmat nevű gombás fertőzéstől. Ugyanígy invazív fajok visszaszorítására is alkalmazható lehet a módszer.

De a legfontosabb szerepe az emberre közvetlenül is alkalmazható kutatásokban lesz a CRISPR-Cas9-nek. Orvosbiológiai kutatások, arra keresik a választ, hogyan gyógyítható egy-egy betegség, vagy hogy miért működik egy gyógymód bizonyos géneknél, míg másoknál nem. Mindez hatékonyabb gyógyszerek létrehozásához vezethet. Az AIDS kezelésében is áttörést várnak tőle, akár azzal, hogy kiütik a gént, amely segít a betegség kialakulásában a HIV-vírusból; akár magának a vírusnak az eltávolításával. A módszer, a cukorbetegségtől az AIDS-en át a rákig számos súlyos betegség kezelésében vezethet áttöréshez a jövőben.

Veszélyek

A sok áttörés és forradalmi eredmény közepette azonban a CRISPR-Cas9 rengeteg súlyos problémát is felvet.

A legnagyobb veszélyt a beavatkozások nem szándékolt következményei jelentik. A CRISPR-Cas9 végre kivitelezhetővé tehet például egy először tíz évvel ezelőtt felmerült módszert, amellyel a kutatók bizonyos géneket szándékosan tudnak villámgyorsan elterjeszteni állatok egy egész populációjában. Ezzel az irányított láncreakcióval lehetővé válna a szúnyogok tömeges génmanipulációja, amivel a tudósok gyakorlatilag eltörölhetnének olyan súlyos betegségeket, mint a malária vagy a dengue-láz. Azonban nem tudhatjuk biztosan, hogy a bevezetett mutáció nem szabadul-e ki az adott populációból és terjed át másik fajra. További kockázat, hogy ha nagy számú szúnyog eltűnik, kérdéses, hogy a velük táplálkozó állatokra, például a denevérekre milyen hatással lesz a változás.

A génmódosítás még akkor is nagy rizikó, ha a berendezések hibátlanul dolgoznak, mert a módosított gén nemcsak a célszemély életére hatna ki, hanem generációkon át tovább öröklődne. Pedig a módszer legnagyobb előnye pont az örökletes betegségek gyógyítása lenne. Mégis, ha nem várt hiba lép fel, a régi betegség helyett egy vadonatúj génhibát fogunk tobb örökíteni. Ráadásul a rosszul elvégzett génmódosítás az egészséges géneket is károsíthatja.

És persze állandóak az etikai aggályok. Kikerülhetetlen, klasszikus vita a dizájnerbabák témája is, az önkényes nemi szelekciótól a szabadon választott szemszínig, arcformáig, stb. A kérdés itt is az, hogy hol a határ, hiszen hosszú az út a halálos betegségek kivédése és a szülők kénye-kedve szerint ki-bepakolgatott tulajdonságok között, és sok a köztes állomás. Persze a CRISPR-Cas9 egyelőre még nem áll azon a szinten, hogy ez valós probléma legyen.

Az első génszerkesztéssel kezelt beteg

A 44 éves Brian Madeux volt az első ember a világon, akit génszerkesztéssel kezeltek. Az orvosok 2017 novemberében javították ki az arizonai férfi DNS-én azt a hibát, amely a Hunter-szindrómát okozza. Ez egy igen ritka anyagcsere-betegség: a kórban szenvedők a hosszú cukormolekulák lebontásához szükséges enzim hibája miatt, ezek a molekulák, a mukopoliszacharidok nem bomlanak le, hanem felhalmozódnak a szervekben és károsítják őket.

A kezelés során a szakemberek Madeux véráramába juttattak két úgynevezett „molekuláris ollót”, amely a DNS-t két, pontosan meghatározott helyen „vágta el”. A terápiát úgy fejlesztették ki, hogy az „ollók” csak akkor kezdjenek működni, ha a páciens májsejtjeibe jutnak. A kezelést követően Madeux négy napig szédüléssel, hideg verejtékezéssel és gyengeséggel küzdött a beavatkozást követően, ám a tünetek végül maguktól elmúltak, nem jelentkeztek súlyos mellékhatások vagy az eljárás biztonságosságát megkérdőjelező komplikációk. A legfontosabb, hogy a férfin nem mutatkoznak a májkárosodás tünetei. Ez ugyanis komoly aggodalma volt az orvosoknak, mivel a májban bekövetkező változások arra utalhatnak, hogy az immunrendszer szembeszállt a kezeléssel, valószínűleg aláásva annak hatékonyságát.

A mindennapos emberi génmanipuláció végérvényesen átkerült a sci-fikből a valós lehetőségek körébe. Kathy Niakan őssejtkutató szerint ígéretes jelek utalnak rá, hogy a génmódosítással javítani lehet a génhibákat, ellenállóbbá válhatunk betegségekkel szemben, vagy akár vadonatúj képességeket fejlesszünk ki, amik alapvetően nem is találhatók meg az emberben.

A zebrahal, az öngyógyítás mestere

A regeneráció bajnokairól, az édesvízi hidrákról, amelyek képesek bármely darabkájuból regenerálni testüket, ezzel kvázi a halhatatlanságot elérve, egy korábbi összeállításban már esett szó. De mindenképpen figyelmet érdemel a zebrahal is, ami a legváltozatosabb módon képes újraépíteni szívét a legsúlyosabb sérülések esetén is.

A regenerálódás során a szívizomsejtek osztódnak, hogy pótolják az elvesztett szövetet. Nadia Mercader, a Berni Egyetem Anatómiai Intézetének munkatársa és kutatócsapata kimutatta, hogy a zebrahalak (Brachydanio rerio) szívizomsejtjei nagyon rugalmasak. A regenerálódó sejtek a kifejlett szívben képesek idomulni a megsérült szívfal különböző régióinak sejtjeihez. A zebrahalak szívizomsejtjeit a korai szívfejlődés idején is nagy mértékű rugalmasság jellemzi – mutatott rá a Berni Egyetem csapata.

Az embriók szívének fejlődése során először egy egyszerű tömlő alakul ki, amely azonnal elkezd vért pumpálni, hogy oxigénnel lássa el az organizmust. Ezzel egy időben kezd el növekedni a szív, ami a kezdetleges szívtömlő végein új sejtelődök folyamatos termelődése révén történik. A szívtömlő sejtjeiből alakul ki általában a kifejlett szív bal szívkamrája, a később kialakuló sejtek pedig a jobb szívkamrát és a pitvarokat alkotják. A most bemutatott tanulmány szerint ha a kezdeti szívtömlő izomsejtjei megsérülnek, a később keletkezett sejtek átveszik funkciójukat saját, más feladataik ellenére.

Az eredmények meglepték a kutatókat. „Az új ismeretek arra utalnak, hogy egy szív különböző módokon építhető újjá, valószínűleg nem csak egy fix menetrend szerint.” – mondta Mercader. A zebrahalszív regenerálódóképességének megértése hozzájárulhat ahhoz, hogy hasonló regeneráló eljárást fejlesszenek ki az emberi szív esetében is.

A zebrahalakról régóta ismert, hogy meglepő gyorsasággal és hatékonysággal képesek regenerálni szervezetüket. Képesek pótolni többek között uszonyaikat, látóidegüket vagy gerincvelőjüket is. A halak gerince mindenfajta állapotból képes meggyógyulni. A kutatás során megtalálták azt a fehérjét, amely megmagyarázza a hal és az emlősök gerincének regenerációjában észlelhető különbséget. Azt remélik, hogy ezen ismeretek alapján rövidesen gerincbalesetet szenvedett emberek gyógyítására is alkalmas módszert sikerül kidolgozni.

Forrás: hvg.hu   

Életnyomokat keres az ExoMars

Miután befejezte a Mars felső légkörében végrehajtott teljes fékezési manőverét, az ExoMars európai-orosz kutatási projekt szondája hamarosan megkezdi a metángáz utáni kutatást a vörös bolygó légkörében - közölte az Európai Űrügynökség (ESA).

Közös kutatás életnyomok után

„Most végre elkezdődhet a misszió. Csaknem kétévnyi kemény munka után megkezdődik a tudományos kutatás, és learathatjuk az eddigi előkészületek babérjait.” – mondta Paolo Ferri, az ESA missziójának vezetője.

A Roszkozmosz orosz űrhivatal és az ESA élet nyomait keresi a Marson. A szondát az ESA Darmstadtban lévő műholdirányító központjából vezérlik.

„Hihetetlenül nehéz vállalkozás légköri fékezések kivitelezése egy 220 millió kilométer távolságban lévő idegen bolygó körül.” – áll az ESA közleményében.

Összehasonlításképpen: ilyen körülmények között egy 50 kilométer per órás sebességgel haladó autó fékezését a kereszteződés előtt hat kilométerrel kellene elkezdeni.

Rover fogja követni az ExoMars szondát

A szondát 2016 októberében állították a Mars körüli pályára. A tervek szerint az utolsó manővert követően március közepén elkezdi a vörös bolygó légkörének elemzését. 2020-ban pedig egy távolról irányított járművet, egy rovert küldenek a Marsra.

Forrás: origo.hu

   

Az aszteroidák, mint repülő űrbéli időkapszulák

Az aszteroidák nem csak afféle repülő űrbéli kődarabok, hanem Naprendszerünk keletkezésének máig fennmaradt tanúi. Belőlük tudhatjuk meg a legjobban, milyen anyagokból építkezett a földi élet a kezdet kezdetén.

Aszteroidák, mint az élet motorjának beindítói

A hollywoodi filmek és a mindennapi hírek világában az aszteroidák leginkább az apokaliptikus fenyegetés szerepét játsszák. Legtöbben bizonyára tudjuk, hogy feltehetőleg egy ilyen égitest becsapódása okozta a dinók kihalását 65 millió éve. Azonban Nicholas Hud és a hozzá hasonló kutatók számára az aszteroidák teljesen más arcukat mutatják: ők úgy tekintenek rájuk, mint időkapszulákra, amelyekből kiolvasható az ősi Naprendszer molekuláris összetétele. Ez az ismeret ad támpontot a tudósoknak azon összetett kémiai útvonalak rekonstruálásához, amelyek a Földön az élet keletkezéséhez vezettek.

Hud, az NSF-NASA Kémiai Evolúciókutató Központjának igazgatója rámutat: ha egy molekulát megtalálunk az aszteroidákban, az a legjobb bizonyíték arra, hogy az adott vegyület már az élet keletkezése előtt is jelen lehetett a Földön. Ha megismerjük a kiinduló elegy komponenseit, jobban felvázolhatjuk azokat a kezdőfeltételeket, amelyek közepette az élet molekulái kialakultak. Elsősorban az aminosavak és velük rokon vegyületek az izgalmasak, mert ezekből álltak össze az első peptidek – kisebb fehérjére emlékeztető molekulák –, s ezek bizonyosan kulcsszerepet játszottak az élet motorjának beindításában.

A repülő űrbéli kövek molekuláris leltárja

„Az aszteroidákat tanulmányozva megtudhatjuk, milyen kémiai reakciók lehetségesek egyáltalán a világegyetemben.” – emeli ki Hud. – „Nekünk azért fontos az aszteroidákból, valamint a meteoritokból, az aszteroidák kisebb, földfelszínre lehulló változataiból, származó anyagok vizsgálata, mert támpontot nyújtanak az arról szóló elméleteinkhez, vajon hogyan játszottak közre az űrből érkező molekulák az élet elindításában. Fel kell vennünk továbbá az aszteroidákban és meteoritokban található molekulák teljes leltárját, mert előfordulhatnak bennük olyan vegyületek, amelyekről eszünkbe se jutott, hogy lényegesek lehettek az élet kezdeteinél.”

A NASA tudósai évtizedek óta végzik az aszteroidákban és meteoritokban található vegyületek elemzését, és az ő munkájuk nyomán rendelkezünk ma már világos elképzeléssel arról, milyen molekulák lehettek jelen a Föld keletkezésének idején.

„Ha egy prebiotikus, vagyis az élet keletkezése előtti kémiai reakciót modellezek a laboratóriumban, a többi tudós vitatkozhat velem, hogy a megfelelő kiinduló anyagokat tettem-e az elegybe.” – magyarázza Hud. – „Ha egy molekulát megtalálunk egy aszteroidában vagy meteoritban, az körülbelül az egyetlen hiteles, mindenki által elfogadott bizonyíték arra, hogy az adott molekula valóban prebiotikus. Ez az egy, amire igazán támaszkodhatunk.”

Nem csak a Földön keletkezhettek az élet építőkockái

Híres 1952-es kísérletük során, melyben a tudomány akkori állása szerint elképzelt korai Föld viszonyait próbálták szimulálni, Miller és Urey több mint 20-féle aminosavat állított elő. Az aminosavak az összefoglalóan peptideknek nevezett, a fehérjéket is tartalmazó szerves molekulacsalád alkotóelemei.

E klasszikus kísérletben egy vizet, metánt, ammóniát és hidrogént – a hajdani légkör vélelmezett összetevőit – tartalmazó edényben villámcsapásokat utánzó szikrák szolgáltattak energiát a kémiai reakciók beindításához.

A Miller-Urey kísérlet óta eltelt időben a tudósok megmutatták, hogy az aminosavak és az élethez szükséges más molekulák egyéb módokon is keletkezhettek. Hud meg van győződve róla, hogy az élet molekulái számtalan lehetséges módon képződhettek; egyáltalán nem szükséges úgy képzelnünk, hogy az elemek egy és csak egy úton rendeződhettek az élet számára kedvezően.

Nagyon más világ volt az ősi Föld

A geológia mai állása szerint az évmilliárdokkal ezelőtti Föld nagyon más hely volt, mint amilyennek most ismerjük: nagy kiterjedésű kontinensek helyett sok apró sziget emelkedett ki az óceánokból. Még a Nap is másképp sütött: kevesebb fényt és több kozmikus sugárzást produkált, mely utóbbi energiát szolgáltathatott a fehérjealkotó kémiai reakcióknak.

„A szigetek lehettek az élet inkubátorai; a molekulák folyamatosan záporoztak rájuk a légkörből.” – vázolja Hud. – „Szerintünk a kulcsfontosságú folyamat, amelynek révén e molekulák szintet léptek az élet keletkezése felé, a nedves és száraz periódusok ciklikus váltakozása lehetett, ezért mi ezeket a feltételeket szimuláljuk a laborban.”

Nem egyszeri szikraként pattanhatott ki az élet

A tudósok ma úgy képzelik, hogy az élet nem egy egyszeri szikra formájában pattant elő, hanem e folyamat feltehetőleg több helyszínen zajlott egyszerre, más és más sebességgel. Lehetséges például, hogy a mai sejtek különböző komponensei egymástól függetlenül fejlődtek ki, mindegyik a számára kedvező körülmények között, mielőtt összetalálkozva létrehozták volna a sejtek őseit. „De a korai Földön tetszőleges számú olyan kémiai folyamat is végbemehetett, amely az élet keletkezése szempontjából vakvágánynak bizonyult.” – hangsúlyozza Hud.

„Az aszteroidák valószínűleg még sok titkot rejtegetnek arról, milyen molekulák léteztek annak idején.” – mondta végül az intézetvezető. – „Talán nem is tudjuk, mit kellene keresnünk bennük, de ha alaposan végignézzük, milyen molekulákat találunk ott, több és korábban fel nem tett kérdést fogalmazhatunk meg arról, hogyan működhettek ezek közre az élet keletkezésében.”   

Forrás: origo.hu