Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1986. július-december (14. évfolyam, 27-52. szám)
1986-07-11 / 28. szám
ÚJ szú 17 1986. VII. 11. TUDOMÁNY TECHNIKA Halak és halbiológusok Azoknak a kutatásoknak, amelyeket a Szovjet Tudományos Akadémia Általános Genetikai Intézetének és a Moszkvai Egyetem biológiai karának a munkatársai végeztek sok éven keresztül, a kékhátú lazac, az egyik csendes-óceáni lazacfajta volt a tárgya. A lazacok életük első felét tavakban töltik, két-három éves korukban pedig „kimennek“ a tengerre. Miután két-három évig itt kóboroltak és nemi érettségre tettek szert, a halak visszatérnek ugyanazokba a vízmedencékbe, ahonnan valamikor vándorútra indultak. A tudósoknak mind ez ideig nem sikerült teljesen kideríteniük, mi idézi elő a lazacok ilyen erős ragaszkodását ívási helyeikhez. Tény azonban az, hogy ezeknek a halaknak az utolsó, mert a lazacok az ívás után nemsokára elpusztulnak. Egyes tavakban a közönséges lazacokon kívül még törpelazacok is tanyáznak. Ezeket nem „vonzza“ a hosszú vándorút, és egész életükben sohasem hagyják el a csendes édesvizet. A szovjet kutatók néhány kam- csatkai tóban mindkét lazacfaj rajait tanulmányozták. A legfontosabb, amit sikerült megállapítani: a törpelazacok száma évről évre növekszik. A fehérjékben „rögzített“ öröklődő információ Az állatvilágban a külső változatosság mögött mindig öröklődő változatosság rejlik. Mostanáig azonban ezt nem nagyon tanulmányozták. és ez nem meglepő. A gének a közvetlen megfigyelés számára hozzáférhetetlenek, igy rendkívül nehéz felfedezni a külső ismertetöjelek és az egyes gének közötti összefüggéseket. Az ilyen kapcsolatot ott is nehéz megtalálni, ahol állandó megfigyelést lehet végezni. De mitévőek legyünk, ha alig megkülönböztethető lazacokkal van dolgunk? Mégis kiderült, hogy ez esetben is lehetséges a genetikai elemzés, de csak sejtés molekulaszinten végezhető. Mit jelent ez? Minden gén egy bizonyos fehérjének a sejtben történő előállításáért felelős. Molekuláinak szerkezetében azonban különbségek vannak. Éppen ezek a különbségek szállnak át az öröklődés általános törvényei szerint a szülőkről az utódokra (és hordozzák magukban az egyed számára lét- fontosságú információkat). A tudósok ma meg tudják fejteni ezeket az információkat, mégpedig az úgynevezett elektroforézia-mód- szer alapján szerkesztett, egyszerű készülék segítségével. A vizsgált halból vett vért vagy különböző szövetkivonatot speciális berendezésben helyezik el, s a fehérje-molekulák itt az elektromos erőtér hatására az öröklődő ismertetőjelek szerint osztályozódnak. Az expedíció hajója olyan területen halad át, ahol a halak népes csoportja él. Eközben szüntelenül fenékhálóval halásznak. Mindegyik fogásból kiválasztanak néhány halat, hogy örökletes és biológiai ismertetőjelei (például a test hosszúsága, a nem, életkor, s nemi érettség) alapján osztályozzák őket. Jó néhány expedícióra volt szükség, amíg világossá vált: minden nagyobb halcsapat rajokra vagy szubpopulációkra oszlik, amelyek saját génalapjuk révén különböznek egymástól.- Sikerült összeállítanunk a lazacraj „portréját“, vagyis feltárnunk belső genetikai szervezetét. Ezáltal felfedtük a halak növekedésének gyorsasága, érése és a szervezetükhöz tartozó bizonyos fehérjék szerkezete között levő világos kapcsolatot - mondta Jurij Altuhov professzor, a biológiai tudományok doktora, a Szovjet Tudományos Akadémia Genetikai Intézetének igazgatóhelyettese. - Ez azt jelenti, hogy a genetikai tényezők határozzák meg a külső ismertetőjeleket. De akkora halrajok miért tömörültek egységes csoportokba? Most már nincs kétség afelől, hogy ez egy évszázados történelmi folyamat eredménye. Ezek a halak annyira szükségesek egymás számára, hogy elszigetelten és önállóan aligha létezhetnek sokáig. A dolog úgy áll, hogy minden élő közösséget az elkorcsosulás és a teljes kipusztulás veszélye fenyegetné, ha nem rendelkezne elegendő öröklődő változatossággal. Az egyes szubpopulációk éppen ezért kénytelenek - ha ezzel a kifejezéssel lehet élni - támogatni egymást oly módon, hogy géncsere útján állandón együttműködnek. Úgyhogy a „lazacközösség“ általában véve igen megbízható rendszer, amely ellenállóképes marad mindaddig, amíg valamilyen rendkívül erős külső befolyás szét nem rombolja belső genetikai szerkezetét. A halászat következményei A halászat egyáltalán nincs tekintettel a halrajok belső szervezetére. Először keresőhajók kutatják fel a legsűrűbb halcsoportokat, amikor pedig felfedezték őket, az egész halászflottilla ezekre a helyekre siet és megkezdődik a fogás. A lazacrajok ökológiai szempontból két további fajtára oszthatóak: a tavaszira, amely júliusban, patakokban és folyókban ívik, és a nyárira, amelynek ívása augusz- tusban-szeptemberben történik. Az intenzív halászatot elsősorban azok sínylik meg, amelyek korábban Ívnak. Emellett a halászok főként a nagy hímeket igyekeznek kifogni. Azelőtt, természetes viszonyok között, a kis hímek aránya a halrajban csekély volt, génalapjuk azonban a tartalék szerepét játszotta a genetikai változatosság fenntartása szempontjából. Amikor azonban a halászat következtében a nagy halak hányada a rajban csökkenni kezdett, ennek megfelelően a törpehalak viszonylagos létszáma növekedésnek indult. Azokban a nagy halcsoportokban, amelyeket nem befolyásolt a halászati tevékenység, a hímek és a nőstények száma egyenlő volt. Ez az arány most megbomlott, és ugyanakkor a rajok szapo- rasága is csökkent. Ha ez a folyamat tovább folytatódik, akkor végeredményben a lazacrajok elkor- csosulásához, s ahhoz vezethet, hogy csupán a tavakban tanyázó törpelazacok maradnak életben, és az ember számára elvész egy a halászat szempontjából értékes fajta. A távlatok Lehet-e megfelelő intézkedéseket tenni avégből, hogy a lazacrajok évszázadok során kialakult genetikai struktúrájába történő emberi beavatkozás ne vezessen jóvátehetetlen következményekre? - Lehet - válaszolják erre a kérdésre a tudósok. Korlátlan ideig megőrizhetjük és felhasználhatjuk a biológiai erőforrásokat, - ha helyesen szabályozzuk a halászatot. Mindenekelőtt felül kell vizsgálni a halászat időtartamát, mégpedig úgy, hogy egyenlő arányban fogják ki azokat a lazacokat, amelyek ívása júliusban történik, és azokat is, amelyek augusztus- ban-szemptemberben ívnak. A biológusok jelenleg megfelelő eszközökkel rendelkeznek arra, hogy közvetlenül a tengerben felismerjék az egyes rajokat és felbecsüljék létszámukat. Tehát lehetőség van arra, hogy egyenletesen végezzék a fogást. A halászok eddig a legnagyobb lazacokat igyekezték kifogni, a kis halak pedig átcsúsztak a hálókon, és elmenekültek. Meg kell oldanunk azt a kérdést, mekkora legyen az ívással összefüggő halvándorlás során változtatható, optimális hálószem nagysága. Azonkívül ügyelni kell arra, hogy a hal kifogásával egyidejűleg mindegyik raj bizonyos részét a folyókba engedjék, az egész ívás idejére. A lazacfélék megőrzése persze csak egy része annak az általános problémának, miként lehet megőrizni a természetben levő élő halvagyon sokféleségét. Ma azonban nemcsak a halkészletek kimerülése miatt vagyunk kénytelenek aggódni. 25 ezer magasabbrendű növényfajtát és több mint ezer gerinces állatfajtát fenyeget a kihalás veszélye. A problémák megoldásával kapcsolatban pedig csak egyféle szemlélet lehetséges. Ennek a lényege az, hogy fenn kell tartani minden nagyobb közösség genetikai struktúráját. És ha tudjuk, milyen intézkedéseket kell tenni, és milyen irányban kell a további kutatásokat végezni, akkor tőlünk függ az, meg tudjuk-e őrizni bolygónk állat- és növényvilágának egész sokféleségét. J. B. Dinoszaurusz-pusztító tűzkatasztrófa A dinoszauruszok 65 millió évvel ezelőtt bekövetkezett hirtelen kipusztulását minden valószínűség szerint egy meteoritbecsapódás kiváltotta gigantikus méretű tűzvész okozta - állítják az agyagrétegek vegyelemzése alapján a chicagói egyetem kutatói. A K-T- rétegben (a krétakor-harmadkor átmenetben) a Földön ritka iridium szokatlanul nagy koncentrációját már eddig is a meteoritbecsapódás bizonyítékának tartották, és most a nemesgáznyomokat kutatva, szokatlanul nagy mennyiségű szénre bukkantak a kutatók, méghozzá olyan koromszemcsék formájában, amilyenek csak az erdőtüzek vagy a fosz- szilis fűtőanyag eltüzelése során keletkeznek. A chicagói kutatók úgy vélekednek, hogy ezt az óriástüzet egy tűzgömb, továbbá forró porszemcsék felhőjének hője lobbantotta lángra és roppant sebességgel terjedt szét a Föld felszínén. A feltevések szerint a meteor a Bering-szorosban csapódott be, és az általa okozott óriás tűzvészt csak az üral-hegység tartóztatta fel Szibériában és a Sziklás-hegység az amerikai kontinensen. Az áramló szelek azután gyakorlatilag a földgömb minden részébe elvitték a kormot, ahogyan ezt a távoli Dániában és Uj-Zélandon végzett elemzések bizonyítják. A becslések szerint ebben a tűzvészben a Föld teljes szénbiomasszájának 2-4 százaléka megsemmisült, és mert a koromszemcsék jobban akadályozzák a napsugárzás áthatolását, mint a porszemcsék, már közvetlenül az óriás tűzvész után jóval jelentősebb volt a lehűlés. Ez a hatás jóval elnyújtottabb is volt, mert a korom lassabban mosódik ki a levegőből, mint a por. A szénmo- noxid és a pirotoxinok azonnal halálra mérgezhettek számos állatfajt, és számos továbbival végezhetett a gyors lehűlés, a hirtelen jégkorszak. A kutatócsoport vizsgálati adatai a nukleáris tél veszélyeinek felbecsülése szempontjából is jelentősek, mert ebben eddig nem túlságosan fontos szerepet tulajdonítottak a nukleáris csapásokat követő A biotechnológia és a látványosan fejlődő géntechnológia fantasztikusnak tetsző távlatokat nyit meg napjainkban az állattenyésztésben. A kívánatos genotípusok elszaporításához hozzájáruló klónozás azáltal is megoldható lesz, hogy az örökítő anyagnak csak a felét tartalmazó petesejt magjának helyére átültetik a donorállat testi sejtjeinek teljes génkészletű magját, majd embrióátültetéssel a kívánt génkészletű állatokból, azokkal azonos értékű ivadéksorozatot hozhatnak létre. Fontos felismerés, hogy az embriók vagy felezett embriók - adott esetben mélyhűtöttek - hasznosíthatok sejtmagdonorként, mert a kifejlett egyedek sejtmagvai a megfigyelés szerint nem alkalmasak az átültetésre. Ezt a forradalmi jelentőségű eljárást eddig békákon és legújabban egereken alkalmazták sikerrel. Néhány évtizeden belül azonban az állatnemesítés hétköznapi eszköztárába is bevonulhat a klónozás módszere. Az érett petesejtek laboratóriumi manipulálása lehetővé teszi, hogy a géneket (DNS-szakaszokat) mikroinjekció- zással juttassák a sejtmagba. Megvalósulhat a génátültetéssel előállított termékek, például hormonok és oltóanyagok gyártása. Génsebészeti beavatkozással megváltoztatható a bendó mikro- flórája, s így például a kérődzőkben irányítottan befolyásolható a cellulózbontás. tűzben keletkező koromnak. A jelek szerint az atomháborút követő lehűlés jóval hosszabb időtartamú és intenzívebb lenne annál, mint eddig feltételezték. A Szahara tavai A Szahara nem volt mindig sivatag, hanem átmenetileg dúsan burjánzott az élet a területén. Erre az utolsó jégkorszak alatt került sor, amikor Európa északi részét vastag jégpáncél borította, az időszámításunk kezdete előtt 25 és 10 ezer év között. Kőkori sziklarajzok bizonyítják, hogy a mai csupasz kő és tiszta homok helyén egykor szarvas- marhák legelésztek. A vég azonban nem egyetlen éjszaka alatt következett be. Az átalakulási folyamat évezredekig tartott, amint francia kutatók legújabban megállapították. A paleontológusok rekonstruálták az északnyugati Szahara klímatörténetének egyik metszetét. Ennek során az Algéria fővárosától 500 kilométernyire délre fekvő egykori tavak és mocsarak maradványait vizsgálták. Három helyen is négy méter vastagságú lerakódási rétegre bukkantak. A főként karbonátokat tartalmazó üledékréteg korát radioizotópos vizsgálatokkal határozták meg. Ebből az elemzésből kiderült, hogy annak idején gyakori lehetett az esőzés ebben a térségben. Az üledék tanulmányozása arra vall, hogy a csapadék nem a 200 kilométer távolságra levő Atlasz-hegységben hullott, hanem a környéken, és az összefolyó felszíni víz kitöltötte a bemélyedéseket. Az egyes növény- és állatfajok különböző módon alkalmazkodtak a sókoncentrációhoz. Találtak édesvízi és tengeri élölánymaradványokat is, gyakran mindkettőt ugyanabban a rétegben. A tavak tehát sekélyek lehettek, vizük nagy része gyorsan elpárolgott, a maradék sós tóvá koncentrálódott, míg azután a következő esős évszakban újra feltöltődött a tó. Azután nagy változások kezdődtek - kiszáradt és elsivatagosodott a táj. Manapság már 50 méter mélységben van a talajvíz szintje ezen a vidéken. Az utolsó nagy Szahara-tó, a Csád-tó sorsa is rövidesen megpecsételődik. Amíg lehet, érdemes lenne részletesen tanulmányozni, mert felvilágosítást adhatna a Szahara egykori tavainak történetéről is. Új és egyre jelentősebb területe a kutatásnak a génvadászat, vagyis a géntechnológiai alkalmazásban hasznos gének lokalizálása és mikrosebészeti átültetése. Izgalmas fejezete lehet a kutatásnak, bizonyos kedvezőtlen hatású gének elnyomása (szupressziója) olyan NDS segítségével, amely ezeket a géneket közömbösítő RNS-t produkál. Lehetségessé válik úgynevezett ranszgénikus állatok létrehozása a növekedést szabályozó emberi vagy állati hormon termelését szabályozó géneknek más fajú embriókra történő átültetésével. Elméletileg annak a lehetősége is fennáll, hogy olyan transzgé- nikus állatokat hasznosítsanak (gene-harming), amelyek tejükben, vérükben vagy egyes szerveikben, meghatározott géntermékeket, például humáninzulint, interferont produkálnak. További perspektívát nyit meg az az eljárás, amellyel úgynevezett kimérák (különböző eredetű sejtpopulációkból alkotott, azaz sejthibrid egyedek) hozhatók létre. Teremthetők a nemesítés lehetőségeit minőségileg magasabb színvonalra emelő, esetleg fajhibrid egyedek is. Közelebbi biotechnikai lehetőség az ivart meghatározó (X és Y) kromoszómahordozó spermiumok szétválasztása és annak alapján az ivararányok befolyásolása. (<mp) 99 Stoplámpa“ a sejteken Az algák színekben gazdag pigmentjeit - amelyeknek a fotoszintézisben van szerepük - újabban gyógyászati, diagnosztikai és kutatási célokra használják, jelzőanyagként. Számos esetben pótolhatnak olyan radioaktív anyagokat, amelyek bizonyos sejtek és fehérjék azonosításához szükségesek. Sejtekre vagy molekulákra „akaszkodva“ ezek a különböző színekben ragyogó pigmentek parányi fluoreszkáló jelekként teszik lehetővé rendkívül kis koncentrációjú anyagok felismerését. A Stanford Egyetemen már kipróbálták a fluoreszkáló molekulákat véradók vérében olyan rendellenes alkotórészek kimutatására, amelyek AIDS-fertőzésre engedhetnek következtetni. Ezek a pigmentek fikobiliproteinek, tíz- szer-hússzor intenzívebb fluoreszkálnak a legtöbb, jelzésre alkalmazott egyéb fluoreszkáló anyagnál. Ezért bizonyos sejtek és molekulák vizsgálatánál versenyképesek lehetnek a nagy érzékenységű radioaktív indikátorokkal. A diagnosztikai alkalmazás során e proteinek az általuk kimutatandó anyagokkal kötést létesítenek, ami létrejöhet például egy antitest-molekulával, azaz egy, a test immunrendszere által termelt fehérjével. Olyan antitestek után kutatva, amelyek rákos sejtekre utalnak, az orvos mikroszkóp alatt észreveheti a fluoreszkáló egységeket. Antitestek és más specifikus fehérjék megjelölése már három fikobiliproteinnel sikerült. Ezek a narancsszínű és a piros tartományban fluoreszkálnak. További jelző- pigmentek alkalmazási lehetőségeit még kutatják. Mivel a fikobiliproteinek egymástól kis mértékben eltérő színárnyalatokban fluoreszkálnak, amikor fénysugár gerjeszti őket, különböző sejtek vagy molekulák egyidejű megfigyelésére is alkalmasak. Génvadászat
