A Hét 1982/1 (27. évfolyam, 1-26. szám)
1982-01-30 / 5. szám
Tudomány-technika SEJTRITMUSOK Minden élőlényt a ritmusok egész hierarchiája jellemez, éves, évszakos, egy napot átfogó, és persze rövidebb — órás, perces, másodperces ... Eddig főként a naponkénti, az árapályra jellemző hatórás és a szezonális ritmusokat tanulmányozták a kutatók. A rövidebb periódusokat meglehetősen mostohán kezelték. Az élő szervezet egyórás időtartam körüli változásait leíró első közlemények csak a hatvanas években jelentek meg. Az egy óra körüli periodicitást mutató ritmusok legelszántabb kutatója egy japán biológus: Manó. Kísérleteit már a hatvanas évek elején megkezdte, de csak 1968-ban jelentek meg első publikációi. Hallgatásának oka egyszerű: a kutatókat az egy óra időtartam körüli ritmusok létezése eleinte tanácstalanná tette. Hiszen a nap 24 órára bontása teljesen véletlenszerűnek tűnik, látszólag nem függ össze semmilyen valóságos megfigyelhető természeti ritmussal. A kutatóintézetben. ahol tudósunk dolgozott, külön bizottságot alakítottak, és csak miután e bi-' zottság is ellenőrizte az eredményeket, akkor mertek kirukkolni velük a nyilvánosság előtt. NEM LEHET ELRONTANI A japán biológus bebizonyította, hogy a tengeri sün megtermékenyített petéinek osztódási ciklusa 40 perces. Ebben első pillantásra nincs semmi különös. Miután azonban sejtmag- és sejtosztódást befolyásoló inhibitorokat adagoltak az osztódó sejthez, hogy „elrontsák" ezt az ütemet, bekövetkezett a meglepő tény : a 40 perces ritmus továbbra is megmaradt. Manó adatai szerint a ribonukleinsav és dezoxiribonukleinsav szintézise ebben a lényegében befolyásolhatatlan ütemben zajlik. Ebből az következik, hogy az embrió minden egyes alkotórésze még egymástól elkülönített állapotban is egy és ugyanazt a ritmust követi. Ez legalábbis érdekes fölfedezés. De a kutatás már jócskán túljutott a csodálkozáson. Időközben kiderült ugyanis, hogy a fehérjeszintézis sebessége, a sejthártya áthatolhatósága, a ribonukleinsav és a fehérje mennyisége, valamint más jellemzők közel egyórás ritmusban változnak számos specializált sejtben, Így a recehártya sejtjeiben, a kisagy sejtjeiben, a nyálmirigyek szekréciós sejtjeiben, a máj, és a hasnyálmirigy sejtjeiben. E vizsgálatokat a Szovjet Tudományos Akadémia fejlődésbiológiai kutatóintézetében végezték. De vajon ez az egy óra körüli ritmus állandó jellemzője a sejt életének, vagy csupán a külső fizikai vagy vegyi behatásra válaszoló sejtreakcíó különleges formája? E fontos kérdésre végül is az egér recehártyasejtjeiben végbemenő fehérjeszintézis ritmusának tanulmányozásával kapcsolatos ki sértetek során sikerült válaszolni. Bebizonyo sodott, hogy a külső hatás csupán a változások összehangolását segíti, „felhúzza az órát", de a ritmikus változatok üteme ettől a beavatkozástól függetlenül érvényesül. Vajon összefüggnek-e egymással az egy óra körüli ritmusok, melyek az élő szervezet különböző sejtjeiben tapasztalhatók? Vajon szinkronban vannak-é egymással például a májsejtekben, a hasnyálmirigyben, a nyálmirigyek elválasztó sejtjeiben megfigyelhető ritmusok ? Egy erre a kérdésre választ kereső kísérlet azt bizonyította, hogy a patkányok májában, hasnyálmirigyében és nyálmirigyében levő fehérjeszintézis ritmusa hasonlóságot mutat, annak ellenére, hogy például az emésztőnedvek szintézise és kiválasztása a nyálmirigyekben és a hasnyálmirigyben különböző módon szabályozódik. A RÁKSEJT ÓRÁJA SIET? A rosszindulatú sejtek általában ugyanúgy viselkednek, mint a normálisak. Amikor egyes, a fehérvérűséget jellemző sejtekben fölfedezték az egy óra körüli ritmusokat — 1964-ben a Szovjet Tudományos Akadémia biológiai-fizikai kutató intézetében végzett kísérletek során —, amikor még nem volt ismert az a tény, hogy létezik ilyen működési ritmus a normális sejteknél is — felmerült egy hipotézis. Feltételezték, hogy a rákos sejtekben a „biológiai óra" hússzor gyorsabban jár, mint a normális sejtekben, amelyekre az egy nap körüli ritmus jellemző. És az „órának" e felgyorsult járása okozza a szervezet betegségét, pusztulását. Tetszetős magyarázat, csak az a baj, hogy nem igaz ... Az utóbbi években széles körben alkalmazott módszer a sejtek szervezeten kívüli, táptalajon történő tenyésztése. Kiderült, hogy az ily módon „in vitro" növekvő sejtekben is megmaradnak az egy óra körüli ritmusok. Sikerült gondosan nyomon követni a szinkronizálódásukat: bebizonyosodott, hogy a sejttenyészet az első két nap után még nincs szinkronban. A harmadik napon a sejtek ritmusa között bizonyos kapcsolat alakul ki, a negyedik napon már a sejtek 60—80 százaléka működik azonos ritmusban (a szinkronizálódás folyamata valószínűleg azért ment végbe olyan lassan, mivel a kisérietet alacsony hőmérsékleten végezték). A közel egyórás ritmus szinkronitását még abban az esetben is megfigyelhetjük, ha a sejteket gyakorlatilag csaknem teljesen elkülönítjük egymástól, például ha a sejteket tartalmazó oldatot erősen hígítjuk. Sőt: minden egyes sejtben szinkronban változnak a legkülönfélébb működési paraméterek is. Ezek a változások megmaradnak a sejtmag nélküli sejtekben, sőt a sejt nélküli rendszerekben is. Az egy óra körüli változások lényeges sajátossága, hogy függetlenek a külső hatásoktól. Így e ritmusok periódusa csupán jelentéktelen mértékben változik például 18 és 37 Cesius-fok között. Bár az is igaz, hogy nulla fokon a ritmusok megszűnnek. A már folyamatban levő rezgésekre nem hat sem a besugárzás, sem a sejtek antibiotikumokkal történő kezelése, ami pedig megállítja az osztódást. SOKFÉLE MAGYARÁZAT Mi lehet az oka az egy óra körüli ritmusok keletkezésének? Nehéz lesz kidolgozni ennek magyarázatát. Nehéz, hiszen a 24 óra körüli ritmusokat is már 250 éve vizsgálják, keletkezésük okát azonban mind ez ideig nem sikerült megfejteni. Ez nem csekély vigasz az egy óra körüli változásokat tanulmányozó tudósoknak hiszen — eszerint — még több mint két évszázad áll rendelkezésükre. hogy a választ a kérdésre megtalálják. Persze vannak már próbálkozások, feltevések. amelyek ha nem is véglegesek, feltétlenül említésre méltók. Egy amerikai kutató hipotézise a biológiai órák genetikai modelljét feltételezi. A kronon-elmélet szerint a ritmusért a dezoxiribonukleinsav-fonalak biokémiai reakcióinak üteme a felelős. Esetünkben azonban ez a modell nem ad választ a kérdésre, hiszen az egy óra körüli ritmusok azokban a rendszerekben is fennmaradnak, amelyek nem tartalmaznak dezoxiribonukleinsavat. Másféle hipotézist fogalmazott meg 1973-ban a szovjet J. Szelkov. Lényege az. hogy a változások egynemű, homogén biokémiai rendszerben keletkeznek, ugyanúgy, mint az önrezgő vegyi rendszerekben, amelyekben a vegyi folyamatok ciklikusan folynak le, és ezért időmérésre szolgálhatnak. Az ilyen típusú biokémiai rezgéseket (periódusuk közel egy perc) kísédetileg fedezték fel egy élesztö-fermentumrendszerben; feltételezték, hogy hasonló rezgési folyamatok játszódhatnak le hosszabb (akár egy napnyi) periódussal is. Véleményünk szerint azonban a valóságos sejt szerkezeti sokfélesége némileg más típusú periodikus folyamatok lefolyásának feltételét is megteremti. Amennyiben valamilyen biokémiai reakció folyik egy félvezető membránnal elzárt sejtrészben — olyan hártyáról van tehát szó, amelyen bizonyos anyagok képesek áthaladni, mások pedig nem —, e membrán sajátosságai döntő módon befolyásolhatják a reakciókat. A membrán tulajdonságainak ugyanakkor függeniük kell azoktól a folyamatoktól, amelyeket a membrán irányit. Ennek eredményeképpen visszacsatolás keletkezik — ami végül is a rezgések kialakulásának alapvető feltételévé válhat. 1974-ben az amerikai John Hastings, a biológiai ritmusok egyik ismert kutatója érdekes modellt javasolt, amely szerint azt a sebességet, amellyel az ionok keresztülhaladnak a membránon, ugyanezen ionok koncentrációja határozza meg. Ha ez így van, azt várhatnánk, hogy ezekben a sejtstruktúrákban például a hidrogénionok koncentrációjának egy óra körüli változásai figyelhetők meg. És valóban: ezt a jelenséget később sikerült kísérletileg is bebizonyítani... TALÁN A NAP? Ezzel az egy óra körüli ritmusokkal kapcsolatos elmélkedéseink végére értünk. Létezésükben ma mór senki sem kételkedik. Keletkezésük okait azonban még alig ismerjük. A biológiai óra kutatóinak többsége úgy véli, hogy valamennyi ritmus — így az órás ritmusok is — belső eredetűek, magára az élő szervezetre jellemzőek. Nem szabad azonban kizárnunk annak lehetőségét sem, hogy talán mégis valamilyen külső ok idézi elő a „ketyegést". Ebből a szempontból figyelmet érdemel például az a tény, hogy bizonyos geofizikai jelenségek — egyebek mellett a geomágneses mező úgynevezett mikropulzációi — 40 perces ritmusúak. Ez a 40 perces mikropulzáció a feltételezések szerint a Nap átmérőjének 160 perces ritmikus kitágulásával függ össze. Ha pedig ez így van, akár arra is gondolhatunk, hogy az egy óra körüli biológiai ritmusokért a Nap a felelős... A nóniusz végnapjai — Már a hagyományos tolómércét is utolérte az elektronika. A svéd C. E Johansson cég tolómércéje világító számjegyekkel jelzi a munkadarab hosszúságát, méghozzá századmilliméteres pontossággal. Mikrokomputerének parányi emlékeztető egysége is van. Ha olyan helyen kell mérni, ahol nem olvasható le közvetlenül a hosszúsági érték, egy gombnyomás után nyugodtan összecsukható a „subler". A mérési helyről kiemelt tolómércén azután újabb gombnyomásra ismét megjelenik a keresett érték. Ha elsüllyed, az a jó — Akár karcsú hűtőtornyok is lehetnének ezek az építmények. de ez a négy, 145 méter magas vasbeton szerkezet valójában egy tengeri olajfúró-sziget talapzatát alkotja majd, ha a vízen úsztatva eljuttatják őket rendeltetési helyükre. A tengerfenékre állított lábakra egy kis mesterséges sziget kerül, amelyen a 38 ezer tonna súlyú fúróberendezés mellett helyet kap egy gépterem, egy anyagraktár és a személyzeti lakóház is. Hideg izzólámpák. A hollandiai Philips cég szakemberei összeházasították a fénycsöveket az izzólámpákkal, és azt remélik, hogy most már e hideg fényt sugárzó csövek mostoha sorsa is jobbra fordul. Az SL-jelzésű fényforrások ugyanis könnyen becsavarhatok a hagyományos izzók helyére, de csak negyedannyi áramot fogyasztanak: egy 18 wattos SL-lámpa például ugyanannyi fényt ad, mint egy 75 wattos izzó. De az sem közömbös, hogy 5000 órás élettartamával az új hibrid lámpa körülbelül öt régi izzót pótol. 18
