iPon Cikkek

Infralátó lazacok és bifokális ökörbékák

Dátum | 2015. 11. 18.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

November környékén a lazacok elhagyják megszokott élőhelyüket, az óceánt, és folyókon, patakokon felúszva felkeresik világra jövetelük helyét, hogy lerakják, illetve megtermékenyítsék az új generáció ikráit. A kikelt állatok aztán egy darabig az édesvízben maradnak, majd a tengerbe vonulnak, ahonnan csak az ívási időszakra térnek vissza a szárazföld belsejébe. Attól függően, hogy melyik lazacfajról van szó, a párzás után az állatok vagy elpusztulnak, vagy visszatérnek az óceánba. A lazacok ívóhelyükre vonulásuk során komoly változásokon mennek át. A vörös lazacok testének színe például a korábbi szürkéből sötétebbé és vörösebbé válik, a hímek állkapcsa kampóssá, hátuk pedig időnként púpossá alakul. A hosszútávú óceáni úszásra alkalmas vörös izomrostok helyett a gyors mozdulatokhoz hasznos fehér rostok kerülnek túlsúlyba, amelyek lehetővé teszik, hogy az állatok a patakokon felfelé vándorolva akár három méteres ugrásokat is megtegyenek. A legfontosabb változások egyike azonban külsőre egyáltalán nem nyilvánvaló, ez ugyanis a szemekben zajlik le. Az édesvizekben egészen más megvilágítási viszonyok uralkodnak, mint a tengerben. Az algák és az iszap jelenléte miatt a folyók és patakok vízalatti világának fényei jelentősen a látható tartomány vörös vége felé tolódnak el a tenger tiszta kékjéhez képest, a lazacoknak pedig a többi kihívás mellett ehhez is igazodniuk kell. Ezt meg is teszik: egy egyszerű biokémiai kapcsoló révén retinájuk az ívás időszakában érzékenyebbé válik az infravörös sugárzásra. Az állatok szemüket gyakorlatilag éjjellátó üzemmódba kapcsolják, hogy messzebbre lássanak a zavaros vízben, ahol életük ezen szakaszát el kell tölteniük.
Vörös lazacok
A trükkhöz ráadásul nincs is szükségük különleges anyagokra, hanem a váltást két olyan molekulatípus révén oldják meg, amelyek minden állati szemben megtalálhatók, opszinok és pigmentek (kromofórok) révén. E két molekula együttese hozza létre a fotoreceptort, amelyben a beérkező fény hatására láncreakció indul be. A foton energiáját elnyelő pigment szerkezeti átalakuláson megy át, aminek hatására az opszin struktúrája is megváltozik. Ez a két átalakulás egy sor kémiai reakciót indít be, amelyek végső eredményeként egy elektromos jel indul el az agy felé. Bár sokféle különböző pigment létezik az eltérő látószervekben, a legtöbb ilyen molekula kémiai vázát az A-vitamin adja, amelyen aztán fajonként kisebb változtatások figyelhetők meg. Ezeken a piciny eltéréseken fog múlni, hogy milyen hullámhosszú fényt nyelnek el leghatékonyabban a fotoreceptorok, vagyis hogy milyen fényviszonyokra optimalizálódott a szem. A szakértők először 1896-ban figyeltek fel arra, hogy az édesvízi halak szeme sokkal érzékenyebbek a látható tartomány vörös felére, mint tengeri rokonaik látószerve. Az 1930-as években aztán egy amerikai tudós, George Wald igazolta, hogy ez az eltérés kizárólag a szemben található pigmenteken múlik: míg a tengeri halak szemében A1-vitamin található, az édesvízi halakéban A2-vitamin van. Az 1950-es évektől aztán Wald és kollégái lassacskán azt is igazolták, hogy a pigmentek jellege nem feltétlenül van kőbe vésve. Az olyan állatok, mint például a lazacok, vagy az ingolák, amelyek életük egy részét édesvízben, a többit pedig a tengerben töltik, képesek megváltoztatni fotoreceptoraik pigmentjeit, így alkalmazkodni tudnak az folyókat jellemző rosszabb látási viszonyokhoz. Egészen mostanáig senki sem tudta azonban, hogy ezt pontosan hogyan teszik, a Washington Egyetem kutatói viszont nemrégiben megfejtették rejtélyt. Jennifer Enright és Joseph Corbo zebradániókat tanulmányoztak kísérleteik során. Ezen halak szemében normális esetben A1-vitamin található, a szakértőknek azonban hormonkezeléssel gyakorlatilag maradéktalanul sikerült a pigmenteket ezt A2-vitaminra cserélni.
A kutatók ezt követően az ökörbékák szemét is megvizsgálták, a legtöbb kétéltű ugyanis A2-ről A1-vitaminra vált, amikor kinő az ebihal-korból, és ideje nagy részét a szárazföldön kezdi tölteni. Az ökörbékák azonban felnőve is sok időt töltenek a vízben, mégpedig sokszor úgy, hogy annak színén lebegnek, és szemük részben elmerül. Mint kiderült, ezek az állatok retinájuk felső részében megtartják az A2-vitamint, hiszen ide érkeznek be az alulról jövő fénysugarak, míg az alsó rész pigmentjeit A1-vitaminra cserélik. Az ökörbékáknak tehát bifokális éjjellátó szemük van. A vizsgálatokból az is világossá vált, hogy az A2-vitamin akkor és ott van jelen a retinában, ahol a Cyp27c1 nevű gén kifejeződik. Ez a DNS-szakasz kódolja ugyanis azt a hormont, amely az A1-vitamint A2-vé alakítja át. Azon halakban pedig, amelyek genomjában nem működik megfelelően ez a gén, sosem alakul ki az infralátás sem. Enright és Corbo úgy vélik, hogy hasonló módon folyhatnak le a változások a lazacok és az ingolák látószervében is. Bár közvetlen kísérleteket ezekkel az állatokkal még nem végeztek a teória igazolása érdekében, nagyon valószínűnek tartják, hogy esetükben is a pigmentek hormonális átalakítása történik meg, amikor az élőlények megváltozott környezetbe kerülnek. Hogy még izgalmasabb legyen a felfedezés, a Cyp27c1 gén egyik változatát mi magunk is hordozzuk, és egyelőre nem nagyon tudjuk, hogy a hormon mit csinál az emberi szervezetben. Egyes vizsgálatok alapján a bőrben található A-vitamin-származékok feldolgozásában vesz részt, így lehetséges, hogy valamiféle védelmet biztosít az ultraibolya sugárzás ellen, mondja Corbo. A látásban azonban jelenleg úgy tűnik, hogy nem játszik szerepet. Bár majdnem minden madár és emlős genomjában megvan ez a gén, az említett állatcsoportok egyike sem hordoz A2-vitamint vagy más infravörös fényre érzékeny pigmenteket a retinájában. Ennek oka talán az lehet, hogy tartósan magasabb testhőmérséklet mellett az A2-vitamin sokkal kevésbé stabil, mint az A1. Persze az is előfordulhat, hogy léteznek infravörösben látó emlősök, csak eddig még nem akadtunk rá ezekre. Corbo szerint a folyami delfineket, és a többi édesvízi környezetben élő emlőst mindenképpen érdemes lenne ebből a szempontból is tanulmányozni. Az A2 vitamin hiánya tehát megmagyarázza, hogy az elektromágneses spektrum infravörös része miért láthatatlan számunkra. Egy csapat biohekker ezen próbálna változtatni olyan módon, hogy A2-vitaminban gazdag táplálékokat fogyasztva igyekeznek éjjellátóvá válni. Az Egyesült Államok haditengerészetének kutatói valami nagyon hasonlóval próbálkoztak a második világháború alatt, végül azonban a biztató eredmények ellenére felhagytak a kísérletezéssel.
Ökörbéka
Corbo szerint lehetséges, hogy pusztán a hiányzó pigment bevitelével megoldható a szem áthangolása, a végeredmény azonban majdnem biztosan csalódást fog okozni. A változások ugyanis nagyon aprók, így a sikeres alanyok csak alig észrevehetően fognak jobban látni infravörösben, míg közben a látható tartomány többi részén vélhetően romlani fog szemük érzékenysége. A felfedezés azonban kiválóan használható lehet az optogenetikában, ahol opszinok és pigmentek révén teszik fényérzékennyé az idegsejteket, hogy azok aktivitása kívülről, fényjelekkel szabályozható legyen. A módszernek köszönhetően egészen új utak nyíltak meg az idegrendszer működésének tanulmányozására, és segítségével talán bizonyos agyat érintő betegségek is gyógyíthatóvá válhatnak. A legkorábbi optogenetikai kísérletek során kék és sárga fénnyel vezérelték a sejteket, ehhez azonban az kellett, hogy a fényjeleket egy optikai szálon keresztül bevezessék az agyba. Ha viszont az irányítást infravörösre érzékeny pigmentek révén valósítanák meg, a vezérlés kívülről, a csonton és a bőrön keresztül is megvalósítható lenne. Az ilyen pigmentek létrehozásához pedig talán csak némi A1-vitaminra és egy egyébként is meglévő génre van szükség, amely kifejeződve átalakítja a pigmenteket, mondja Corbo.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!