Tudomány- Egyetem

Magyar történelem

Történeti életrajzok

Természettudomány

Tudósportrék

Venetianer Pál
Molekulák, gének sorsok...

A könyv elsősorban a biológia iránt mélyebben érdeklődő olvasóknak készült. Azoknak, akik szeretnék biológiai ismereteiket nem csupán a különböző médiumok és az internet híreiből meríteni. Az érdekes esettanulmányok olyan alapkérdésekkel foglalkoznak, mint Öröklés vagy környezeti hatások?  vagy Visszavezethetők-e bonyolult viselkedések az egyszerű molekulák szerkezetére? A szerző egy-egy általa érdekesnek tartott friss példa részletes ismertetésével illusztrálja a két fő kérdés különböző aspektusait..
Mivel a tudományos kutatás sokban hasonlít a bűnügyi nyomozáshoz, a fejezetcímek a híres és népszerű detektívregény-író, E. S. Gardner könyvcímeire rímelnek

Részlet a könyvből:
A hűséges pockok esete  

Közismert tény, hogy a magasabb rendű állatok, emlősök és madarak szexuális viselkedését, párválasztását, monogám vagy poligám voltát örökletesen meghatározott ösztönök alakítják. Ez az ösztönös viselkedés az állatvilágban meglehetősen nagy változatosságot mutat. A madarak nagy részére a monogámia a jellemző, az emlősöknél gyakoribb a poligámia, de mindkét csoportban bőven találkozunk kivételekkel. Egy-egy fajon belül azonban a tipikus viselkedésmód többnyire azonos és szigorúan meghatározott. Ha arra vagyunk kíváncsiak, mitől függ ez az ösztönös viselkedésmód, vajon tanult vagy örökletes-e, és milyen tényezők hatására alakul ki, akkor különösen tanulságos lehet olyan - egymáshoz közelálló - állatfajok összehasonlítása, amelyeknek különbözőek a párválasztási szokásai.
Erre találunk példát a madarak között is, de a következőkben emlősökkel, mégpedig a pockokkal, ezekkel az egérhez hasonló, vadon élő kedves kis rágcsálókkal foglalkozunk. Pockok Magyarországon is élnek, ez az eset" azonban amerikai rokonaikról szól. A domb- és hegyvidéken élő réti pocok (Microtus pennsylvanicus) magányosan élő, aszociális, poligám állat, mint rokonságának többsége. Ezzel szemben a nagy síkságokon élő préri pocok (Microtus ochrogaster) hűséges, életre szóló, monogám párkapcsolatban él, ahol a hím is részt vesz a kis pockok felnevelésében (ez a monogámia az emlősöknek alig 5 százalékára jellemző), és általában meglehetősen szociális természetű, társas hajlamú állatka.
A különbség természetének megértéséhez előbb meg kell ismerkednünk két egyszerű hormonnal, az oxitocinnal és a vazopresszinnel, amelyek szerkezete meglehetősen hasonlít egymáshoz, és mindkettőt az agyalapi mirigy (hipofízis) termeli. Mind a két hormont megtaláljuk az embernél is. Az orvostudomány is felhasználja őket, például oxitocinnal indítják meg mesterségesen a szülést, de ez a hormon segíti a tejelválasztást is vagy a vese sókiválasztását. Azt már régóta tudjuk, hogy a nemi aktus, a párosodás hatására (pockoknál is, embernél is) valóságos oxitocin- és vazopresszin-áradat indul el az agyalapi mirigyből, aminek van valamilyen szerepe abban, hogy kapcsolat alakuljon ki a párok között, de nem csak ebben, mert például önkielégítéskor is megnő az oxitocinszint mindkét nemnél. Hím patkányok agyába oxitocint fecskendezve azonnal erekciójuk lesz, továbbá megnő a szexuális étvágyuk és teljesítőképességük. A nőstények oxitocin injekció hatására azonnal párosodásra kész testhelyzetet vesznek fel. Ha egerekben kiütik" az oxitocint kódoló gént, akkor elvesztik társadalmi emlékezetüket, azaz nem ismerik fel a másik egeret, akár hím az, akár nőstény. Egy agyi oxitocin injekció helyreállítja ezt a társadalmi" memóriát. Romantikus lelkű szerzők nevezték már a vazopresszint Trisztán és Izolda szerelmi bájitalának is, de ez messzire vezetne, maradjunk egyelőre csak a pockoknál. A monogám préri pockoknál ugyanis a párkapcsolat kialakulását (plátói szerelem!) ki lehet váltani vazopresszin injekcióval akkor is, ha megakadályozzák a párosodást. Ha külön ketrecben a hím mellé teszik a nőstényt, és ugyanakkor beadják a vazopresszin injekciót; kialakul a szerelem első látásra, nemi érintkezés nélkül. Viszont ha vazopresszin-antagonistát (antagonista = egy gyógyszer vagy méreg hatását semlegesítő, ellentétes hatású anyag) adnak a hím préri pockoknak a szerelmi légyott előtt, akkor ugyan zavartalanul lezajlik az aktus, de utána ugyanúgy otthagyja a nőstényt, mint egy prostituáltat szokás. Azt gondolhatnánk tehát, hogy a poligám réti pocok agyalapi mirigye nyilván nem termel vazopresszint, vagy nem termel eleget, és ezért nem szeret bele élethossziglan nemi partnerébe. Ez azonban nincs így. A réti pocok agyát éppúgy elönti az oxitocin és a vazopresszin a párosodás alatt és közvetlen utána, mint erényes prérirokonáét, mégsem alakul ki a szerelem a szexpartnerrel. Vajon miért?
A dolog megértéséhez tudnunk kell - erről már esett szó a férgekről szóló fejezetben is - , hogy a hormonok hatásának kialakulásához mindig szükség van egy másik molekulára, a receptorra is. A receptor és a hormon közötti kölcsönhatás szigorúan specifikus, a két molekula úgy kapcsolódik össze, mint ahogy a kulcs illeszkedik a zárba, vagy az öntvény az öntőmintába. A hormon kapcsolódása a receptorhoz megváltoztatja annak állapotát, és ez az állapotváltozás indítja el azt az olykor igen bonyolult és messzire vezető jelátviteli folyamatot, amelyről összefoglalóan azt mondhatjuk, hogy a hormon "hat". A receptor is fehérje, ennek a fehérjének a szerkezetét is egy gén határozza meg. A két pocokfaj vazopresszin-receptorának szerkezetében sincs gyakorlatilag számottevő különbség, a két fehérje szerkezete 99 százalékban azonos. Különbség van ellenben a receptort kódoló gén működését szabályozó, úgynevezett promóterrégióban. A préri pocok receptorgénje előtt van egy kiterjedt, számos ismétlődő DNS-elemből álló szakasz, amely hiányzik a réti pocok receptorgénjénél. És van még egy különbség, a préri pocok receptorgénje megkettőződött, bár ez nem biztos, hogy fontos, mert a második génpéldányban van egy mutáció, amely ezt a gént valószínűleg inaktiválja. Mindenesetre az eredmény az, hogy a préri pocok vazopresszinreceptor génje nagyobb intenzitással működik a pockok előagyi régiójában. Biztos, hogy ez okozza a monogám párkapcsolat kialakulását?
A kérdés eldöntésére a génsebészet eszközeit használták. Képletesen szólva, megkísérelték monogámmá operálni a poligám réti pockokat. Azaz a préri pocok vazopresszinreceptor génjét egy, az idegrendszerben erőteljesen működő promóter irányításával bevitték egy vírus DNS-be, és ezt a vírusvektort injektálták a réti pockok előagyi régiójába, oda, ahol a receptortermelődés a legerősebb. Ezeket a hím pockokat tesztelték azután a házastársi hűség szempontjából. Hogyan? Egy háromosztatú ketrec középső rekeszébe tették a hím pockot, egyik oldalra a hites feleséget, vagyis azt a nőstényt, akivel a szűz hím első alkalommal együtt volt 24 órán át. A másik oldalra került a potenciális szerető, azaz egy idegen nőstény. Ezután számítógépes megfigyelő rendszerrel 3 órán át pontosan követték, mennyi időt töltött a hím a jobb, illetve bal oldali szomszéd ketrecben, mennyi ideig volt testi érintkezés az egyik, illetve másik nősténnyel (petting), illetve hány aktus zajlott le a két partnerrel. Nos, a normális réti pockoknál nem volt különbség, a hűség nyomát sem lehetett kimutatni. Azok a kísérleti állatok azonban, akik agyukban megkapták egy vírus közvetítésével a túlműködő vazopresszin- receptor-gént, közel tízszer annyi gyengéd percet töltöttek első szerelmükkel, mint az "új hússal". Ez a hűség megmaradt a két héttel később megismételt második és az újabb két hét múlva elvégzett harmadik kísérlet során is.
További érdekességgel szolgált, amikor megvizsgálták a két pocokfaj között normális körülmények között megnyilvánuló másik fontos szociális (etikai?) különbséget, az apai szeretetet. Ha ugyanis a monogám és gondos hím préri pockok agyának egyik régiójába (az amigdalába) juttatták a vazopresszin-receptor antagonistáját, akkor megszűntek apáskodni, de változatlanul hű házastársak maradtak. Ha viszont egy másik agyterületre, az úgynevezett ventrális pallidumba juttatták a receptorantagonistát, akkor poligámmá váltak, de megmaradt bennük az atyai szeretet. Ez annyit jelent, hogy bár mindkét viselkedésformát a magasabb vazopresszinreceptor-szint határozza meg, két különböző idegrendszeri mechanizmuson keresztül érvényesül ez a meghatározottság, és ezek megfelelő körülmények között elválaszthatók egymástól. Ezt nemcsak kísérletekben lehet előidézni, a természetben is előfordul. Kiderült, hogy bár a vadon élő préri pocok hímek mindenütt monogámak, de Illinois államban még jó apák is, míg Kansasban nem törődnek utódaikkal.
Természetesen az egyszerű genetikai különbség a receptorgén működésében itt is, mint minden eddigi példánkban, bonyolult módon, sok áttételen keresztül, a központi idegrendszer áramkörein és hálózatain keresztül fejti ki hatását a viselkedésre, és ennek részleteit homály fedi. Egyvalamit azonban tudunk. A pockoknál ugyanúgy, mint az embernél, ismerjük az olykor "boldogságanyagnak" nevezett vegyület, a dopamin szerepét. Az embernél (és a rágcsálóknál is), ha boldogság, öröm, kéj élményéről beszélünk, akkor az mindig ennek az anyagnak a felszabadulását jelenti az agy bizonyos részein. A különböző addikciók (drog-, alkoholfüggőség, játékszenvedély stb.) kialakulása azt jelenti, hogy az e tevékenységekkel járó dopamin-felszabadulás válik nélkülözhetetlen szükségletté.
Nos, a préri pockok monogámiája is ilyen addikciónak, függőségnek fogható fel, ugyanis ha a dopaminreceptor antagonistájával kezelték a préri pockokat, akkor megszűnt a monogámia, ugyanolyan hűtlenné és promiszkuussá váltak, mint a réti pockok. A dopaminreceptor- antagonista ugyanígy hatott a mesterségesen, génse- bészeti-úton monogámmá tett réti pockokra, ők is visszatértek a poligámiához. Mielőtt elhagyjuk a pockokat, még egy érdekes kérdésről érdemes beszélni. Szó volt arról, hogy a két pocokfaj vazopresszinreceptor génjének eltérő szintű működését az okozza, hogy a préri pocok esetében egy hosszabb, ismétlődő elemekből álló DNS-szakasz van a promóter régióban. Ezekre az ismétlődő elemekre általában jellemző, hogy meglehetősen instabilak, az ismétlődések száma elég könnyen megváltozik, ezért fajon belül a különböző egyedek között különböző lehet az ismétlődések száma és az egész szakasz hosszúsága. Ez a jelenség felelős például azért, hogy az emberek DNS-ujjlenyomata különböző, ez teszi lehetővé a DNS-mintázat felhasználását emberek azonosítására (a kriminalisztikában vagy tömegszerencsétlenségek áldozatai esetében). A várakozásnak megfelelően, amikor a préri pockoknál megvizsgálták, hogy ott is igaz-e ez, kiderült, hogy valóban, a különböző egyedeknél jellegzetes különbségeket találtak a vazopresszinreceptor-gént megelőző szakasz hosszában, amely 710 és 760 nukleotid között variált. Vajon van-e ennek az egyedek közti különbségnek jelentősége? Ezt először laboratóriumi kísérletben vizsgálták meg. Sejttenyészetben génsebészeti módszerrel hozzáöltötték a hosszabb, illetve rövidebb ismétlődő régiót a szentjánosbogarak világítását okozó luciferáz enzim génjéhez, és így egyszerűen a kibocsátott fény erősségét mérve megállapították, hogy a hosszabb forma valóban magasabb szintű génműködést okoz. A következő kérdés az volt, hogy élő, ép állatokban kimutatható-e viselkedésbeli különbség. Ehhez először többszöri keresztezéssel és szelekcióval létrehoztak homozigóta "rövid" és "hosszú" egyedeket, azaz olyanokat, ahol 710, illetve 760 nukleotid volt az ismétlődő DNS-szakasz hosszúsága a vazopresszinreceptorgén promóterrégiójában, és megvizsgálták a viselkedésüket. A nőstények magatartásában semmi különbség nem volt. A hímeknél azonban mind az apai ösztön (ezt azzal mérték, hogy mennyit nyalogatták, vakargatták a kölykeiket), mind a monogámia szempontjából kismértékben, de statisztikailag biztosan "erényesebbek" voltak azok a hímek, amelyeknek "hosszú" promóterváltozatuk volt. Sőt általános szociabilitásuk, barátkozási hajlamuk is erősebb volt, mint a "rövid" változatúaké. A vazopresszinreceptor-gén promoterrégiójának ez a "szociális" szerepe természetesen nem biztos, hogy csak a pockoknál érvényesül. Ugyanez a gén az embernél is megvan, az ez előtti régióban szintén vannak ismétlődő, változó számban előforduló DNS-elemek. Érdekes módon legközelebbi rokonaink közül a bonobónál vagy törpe csimpánznál (Pan paniscus) ez a szakasz nagyon hasonlít az emberéhez, míg másik unokatestvérünknél, a közönséges csimpánznál (Pan troglodytes) sokkal rövidebb. Noha ennek a különbségnek viselkedést determináló szerepét ebben az esetben még semmi sem bizonyítja, kétségtelenül figyelemre méltó tény, hogy a bonobo sokkal szociálisabb, társaságkedvelőbb és erősebb párkapcsolatot teremtő állat, mint a csimpánz.
A pockok esetében is - mint minden eddigi fejezetben - arra láttunk példát, hogy egyetlen gén különböző formái milyen mélyreható különbséget okoznak egy komplex, szociális viselkedésformában. A különbség az eddigi esetekkel szemben az, hogy itt nem mutációról, hanem két faj közötti különbségről esett szó, viszont - hála a génsebészeti technikának - bizonyítani lehetett, hogy valóban ez a genetikai különbség okozza az eltérő szexuális viselkedést, hiszen a gén (pontosabban egy gén promóterrégiója) átvitele megváltoztatta a másik faj viselkedését. Az is új tanulsága a pockok esetének, hogy fajon belül egy kvantitatív különbség (a promóterrégió hosszúságának természetes szórása) határozott arányosságot mutat a viselkedésbeli különbségekkel. Végül még egy érdekes tanulság. Ebben az esetben egyetlen gén két formája két különböző viselkedésre is hatott (monogámia és apai gondoskodás). A vizsgálatok azt bizonyították, hogy a két viselkedésformát két különböző agyterületen működő idegrendszeri kapcsolatok határozzák meg, tehát kísérletesen elvileg tetszés szerint előidézhető - ugyanazzal a génnel - a két hatás együtt vagy külön-külön aszerint, hogy melyik agyterületen engedünk teret a gén működésének.  

 

A kiadóban a magyar nyelvű kiadványok 20 %-os, az idegen nyelvű kötetek 10 %-os engedménnyel, készpénzért megvásárolhatók. A megrendeléseket postai szállítással is teljesítjük, ez esetben a postaköltség a vevőt terheli. A könyvek áráról és a postaköltségről előre küldjük a csekket, majd a pénz beérkezése után postázzuk a könyvet és számlát.