Magyarország, 1985. január-június (22. évfolyam, 1-26. szám)

1985-03-17 / 11. szám

Biokémia Quagga ,„összeszerelt” állatok A quagga (hegyi zebraféle) a múlt század végén kihalt; utolsó élő példánya 1883-ban múlt ki az amszterdami állatkertben. Nem elképzelhetetlen azonban — írja a New Scientist egyik utóbbi szá­mában —, hogy az ember a quag­­gát a molekuláris biológia leg­újabb eredményeire támaszkodva újraélessze. E merész és egyelőre inkább a tudományos-fantasztikus mesék birodalmába tartozó, de nem teljesen abszurd feltevés egy kaliforniai kutatócsoportnak a Nature-ben nemrégiben közre­adott eredményein alapszik. Rus­sel Higuchi és munkatársai Berke­­leyben egy 140 éves, sórban tartó­sított múzeumi guaggaizom-min­­tából DNS-t vontak ki. S mivel a kihalt állat DNS-részlete csak kis mértékben különbözik a ma élő hegyi zebra DNS-ének megfelelő részletétől, el lehet játszani a gondolattal: egy zebrazigotába (megtermékenyített petesejtbe) be­ültethető a quagga örökítő anya­ga, s végül is a zebra nem zeb­rát, hanem quaggát ellik • ■ ■ Három gramm kellene A gondolat érdekes, de éppen ilyen érdekes a módszer is, amellyel a kutatók a quagga-DNS részletéhez jutottak. Higuchi a Mainzból (NSZK) kapott izomszö­vetmintából a szokásos eljárással vonta ki a DNS-t. A művelet eredményeként a friss izomból ki­nyerhető nukleinsav-mennyiségnek csak körülbelül egy százalékához jutott. A DNS-töredékek kicsik voltak, átlagosan 500 bázist tartal­maztak. És egyáltalán nem volt biztos, hogy a guagga-mintából származnak. Származhattak az el­kerülhetetlen baktériumszennye­zésből is. A kérdés eldöntése cél­jából a tartósított mintából kivont DNS-töredékeket reagáltatták ma élő hegyi zebra DNS-ének tiszta kivonatával. Mivel a két állat a feltevések szerint egymás közeli rokona, a két DNS-nek csak kis mértékben szabad különbözni egy­mástól, s így a DNS-töredékeknek az azonos pontokon reagálniuk kell egymással. A várt biokémiai reakció le is játszódott, a kutatók tehát meggyőződtek arról, hogy az előállított DNS valóban a quaggá­­tól származik. A mennyiség azonban rendkívül csekély volt, alkalmatlan a to­vábbi részletes vizsgálatok el­végzéséhez. Tehát a DNS-t szapo­rítani kellett. Erre szerencsére már vannak módszerek. A quagga DNS-töredékét beültették egy bakteriofág DNS-ébe. Megjelölték, hogy a továbbiakban elkülöníthe­tő legyen majd a bakteriofág vek­tortól (hordozótól). Ezzel a bak­teriofággal (lényegét tekintve ví­russal) Escherichia coli baktériu­mokat fertőztek meg, s így e bak­tériumok szaporodásuk során sza­porították a vírus által „beléjük csempészett” quagga DNS-töredé­­ket is. Hogy mely sejttenyészetek „fertőződtek” valóban a quagga DNS-sel, azt ismét a hegyi zebra DNS-ével való reakció útján el­lenőrizték. Ezután a már meg­felelő mennyiségű quagga DNS- nek feltárták a szerkezetét, összesen 229 bázispár helyzetét sikerült meghatározniuk, össze­vetve az eredményeket a hegyi zebra DNS-ének szerkezetével, megállapították, hogy mindössze 12 esetben észlelhető eltérés, s ezek közül is 10 a töredék végén volt, ami pedig nem lényeges a DNS által irányított aminosav­­szintézis szempontjából. A csekély eltérés egyben igazolta a hegyi zebrával való rokonságot, hiszen ilyen eredmény várható az egy­máshoz közelálló fajok esetében. Felvetődhet tehát az ötlet: a he­gyi zebra zigótájának a klónozá­sa. A kutatók becslése szerint a preparált quagga-izomból három grammra lenne szükségük ahhoz, hogy úgy 30 milliónyi DNS-töre­­déket gyűjthessenek össze, amely­ből — mint egy könyvtárból — összeállíthatják a quagga teljes genomját (örökítő anyagát). A DNS-töredék „könyvtárból” a he­gyi zebra DNS-ét használva temp­­látként (olyan mintaként, amely­nek segítségével a quagga DNS- töredékek helyes sorrendben len­nének polimerizálhatók) előállít­hatnák a géneket. S ezt a teljes genomot lehetne beültetni a he­gyi zebra zigóta kioperált sejt­magja helyébe. Molekuláris óra A kutatások célja, persze, nem a hegyi zebra újjáélesztése, sem pedig a mammuté. Amikor ugyanis előkerül egy-egy jó álla­potban lévő mammuttetem — mint például néhány évvel ezelőtt a szibériai mammutbébi —, felve­tődik az újraélesztés gondolata is. A mammutbébiből is megpróbál­tak kivonni DNS-t, de kevés si­kerrel. Hiszen a tetem 40 000 évet töltött Szibéria jegébe fagyva. Ez alatt az idő alatt DNS-e nagy mértékben lebomlott, a kivont DNS túlnyomó része bakteriális eredetűnek bizonyult. Így felte­hetően véglegesen le kell mon­dani arról, hogy egy szép napon egy elefánttehén „összeszerelt” mammutbébinek adjon életet. A kihalt állatok, illetve a kövületek szerves anyagainak vizsgálata azonban értékes adatokkal szol­gálhat a törzsfejlődésre vonatko­zó ismeretek pontosítását illetően. Higuchi és munkatársai a quag­ga és a hegyi zebra örökítő anya­gának vizsgálatával megállapítot­ták, hogy a két faj 3—4 millió év­vel ezelőtt válhatott el egymástól. Ez a következtetés a páratlanujjú patások közé tartozó zebrák, va­lamint a párosujjú patások közé tartozó szarvasmarha, illetve a főemlős ember DNS-ének összeve­téséből vonható le az ősrégészeti leletek alaktanának és a ma élő állatfajok DNS-szekvenciás elté­réseinek alapján. A szarvasmarha és az ember DNS-e között 230 el­térés figyelhető meg. A paleozoo­­lógia szerint a szétválás 80 mil­lió évvel ezelőtt következett be. E kalibrált „molekuláris óra” sze­rint a quagga és a hegyi zebra esetében talált 12 eltérés 3—4 millió évnek felel meg. Kollagén a kövületekben Hasonló következtetések egyéb­ként nemcsak a DNS, hanem a fehérjék vizsgálatából is levonha­tók. Sőt ez utóbbi módszer ha­marabb született meg. Jerold Lowenstein San Franciscóban már 1980-ban alkalmazta a radio­­immuno-analízist a kövületekből kivont minimális mennyiségű fe­hérje vizsgálatára. Az a tény pe­dig, hogy a kövületekben bizo­nyos mennyiségű szerves anyag található, már a század eleje óta ismeretes volt. Felfedezték, hogy egyes halkövületek fogához szer­­vesanyag-maradék tapad. Később kimutatták a csontokban lévő kol­lagén (fehérje) jelenlétét kövüle­tekben is; a vékony metszeteken felismerhető volt a kollagén köte­­gek helye. Sikerült is kinyerni a kollagént a kövületekből, csak természetesen sokkal kisebb mennyiségben, mint a friss cson­tokból. Míg a friss csontnak 20 százaléka kollagén, a „fiatal”, mindössze az egymillió évvel ez­előtti pleisztocénből származó csontokból már csupán 0,01 szá­zaléknyi kollagén nyerhető ki. Ennek ellenére már a hatvanas években vizsgálták egy pleiszto­cén lelőhelyen talált csontokban lévő kollagén összetételét. Megál­lapították, hogy az aminosavak aránya hasonló a modern kolla­génben észlelthez. Nehezebb a helyzet a régebbi leletek vizsgálatakor. Mivel a csontok az évmilliók során reak­cióba lépnek a környezettel, erő­teljes kicserélődés megy végbe a talajban és a csontokban található aminosavak között. Ezen felül az aminosavösszetételt a bakteriális hatások is megváltoztatják. Négy­száz millió éves leleteknél például a környezet és a leletek amino­­savösszetétele teljesen azonos volt, és bakteriális hatásra volt visz­­szavezethető. Fiatalabb leletek esetében azonban reális esély van az eredeti fehérje egy részének kinyerésére. Így például nincs ki­zárva, hogy a 150 millió éves di­noszauruszcsontokból — ha DNS nem is — fehérje vonható ki. (A DNS egyébként „könnyűszerrel” nyerhető ki a 25 millió éves, bo­rostyánba dermedt rovarokból.) Lowenstein módszere a szerve­zet immunreakcióján és a radio­aktív méréstechnikán alapszik. A porrá őrölt csontokból kivont kol­lagénnel nyulakat oltott be. Azok szervezetében az idegen fehérje ellen antitest képződött, amely a továbbiakban felismerte ezt a kollagént, s annak összegyűjtésére biokémiai reagensként volt al­kalmazható. Ha a nyulakat a kö­vületekből nyert, illetve az ősál­lat ma feltételezett rokonának a kollagénjével oltotta be, akkor — ha a feltételezett rokonság való­ban fennállt — a két antitest bi­zonyos mértékig reagált mindkét fehérjével. A reakció — azaz a rokonság — mértékét radioaktív atomokkal jelzett antitestekkel mérték meg. Hibás feltevés volt Lowenstein tavaly az ember törzsfejlődésének ellenőrzésére al­kalmazta a radioimmuno-analízist. Vizsgált 3000 éves egyiptomi mú­miát, 1,9 millió éves Australopi­­thecust, embert, ma élő majmo­kat. Mérései szerint az ember és a majom csupán 5—10 millió év­vel ezelőtt különült el egymástól, nem pedig 15—30 millió évvel ez­előtt, mint azt a kövületek alap­ján vélték. Nemrégiben kihalt állatokkal kapcsolatosan is végzett hasonló vizsgálatokat. A száza­dunk harmincas éveiben kihalt tasmániai farkasról (amely csak külsejében emlékeztet farkasra, valójában erszényes) megállapítot­ta, hogy az állat inkább az auszt­ráliai erszényesek rokona volt, semmint a Dél-Amerikában élt, mára már kihalt kutyaszerű er­szényeseké. A vizsgálatokhoz egy kitömött példány izom- és bőr­mintáját használta fel. Kimutatta továbbá, hogy a tengeri tehén a dugongtól 4—8 millió évvel ez­előtt különült el — a korábbi, pa­­leozoológiai adatok az elválást 20—­30 millió évre tették. Figyelemre méltó, hogy az im­munológiai adatok szinte minden esetben későbbi, hozzánk közelebb eső időpontra hozzák a szétválást. A komplex vizsgálatok például kimutatták, hogy a Ramapithecus nem emberelőd, mint vélték, ha­nem a főemlősök közös őse, tehát a legalább 14 millió évvel ezelőtti elkülönülés hibás feltevés volt, az immunológia adatai látszanak helytállónak. Hasonló a helyzet a tengeri tehenekkel is: a 45 millió éves, és már dugongnak tartott állat az újabb morfológiai vizsgá­latok szerint „általános” tengeri tehén volt. A molekuláris bioló­gia legújabb eredményei tehát az ősrégészettel együtt alkalmasak a törzsfejlődés állomásainak ponto­sítására. Hogy a nemrégiben ki­halt állatok „feltámasztására” is alkalmasak-e, azt egyelőre még nem tudjuk. ZÁDOR ERIKA : AZ 1883-BAN KIHALT AFRIKAI QUAGGA öt-tíz millió évvel ezelőtt különült el egymástól magyarország 1985/11

Next