2005: az evolúció éve

A Science minden évben közzéteszi a szerkesztők által tíz legfontosabbnak tartott tudományos teljesítmény listáját. 2005-ben az evolúciós folyamatok kutatása vitte el a pálmát, nem véletlenül: a valóban nagyszerű eredmények mellett az egyik legrangosabb tudományos hetilap valószínűleg ezzel is állást akart foglalni az újra fellángoló evolúció kontra "intelligens tervezés" vitában. Évzáró tudományos összefoglalónk első részében az evolúciós kutatások legfontosabb felfedezéseit mutatjuk be, majd január első napjaiban sorra következnek a többi tudományterület eredményei.

Charles Darwin ismerte fel először, hogy a természetes szelekció alapvető szerepet játszik az evolúciós folyamatokban, és az azóta eltelt időszakban sok olyan példát sikerült találni, ami alátámasztja ezt a megfigyelést. Az evolúciós szemlélet a biológia minden ágában jelen van, a modern biológia egyik alapköve - az idei év pedig különösen eseménydús volt az evolúció különféle mechanizmusait feltáró új eredményeket tekintve. A már feltárt genomokból származó adatok lehetővé teszik azoknak a molekuláris szintű folyamatoknak a nyomon követését, amelyek a különféle élőlények evolúcióját "irányítják". Ilyen például az új fajok keletkezése (speciáció), egy már meglévő faj valamely populációjából.

Genomelemzések

Az egyik legjelentősebb idei eredmény a csimpánz genetikai állományának feltárása, amelyet az emberi genommal összehasonlítva számos új dologra derült fény. Az emberi és a csimpánzgenom az összevethető bázissorrend (szekvencia) szintjén mindössze 1%-ban tér el egymástól, a fehérjék szintjén pedig - egy átlagos fehérje felépítését tekintve - két aminosavnál is kevesebb a különbség. Ezek a genetikai különbségek felelősek azokért a tulajdonságokért, amelyek emberré tesznek minket. Ugyancsak idén találtak először fosszilis csimpánzmaradványokat (részletesebben lásd később).

Néhány, agyműködést vagy viselkedést szabályozó emberi génről már sikerült bizonyítani, hogy kedvezően hatott rájuk a természetes szelekció. Ilyenek például az agyi endorfinok termelődését szabályozó vagy a kisfejűség (mikrocefália) kialakulásáért felelős gének. A kutatók olyan adatbázisok létrehozásán dolgoznak, amelyben megtalálhatóak lesznek azok a természetes szelekció által "előnyben részesített" gének, amelyek a ma élő emberek genetikai változatosságáért (variabilitás) felelősek. Ilyen, már létező adatbázis például a nagyjából egymillió SNP-t (single-nucleotide polymorhism, egyedi mutációk) tartalmazó HapMap (Human Haplotype Map) is, amely négyféle emberi populációból származó adatokat tartalmaz. A kutatók részben ezektől az eltérésektől remélik annak megértését, hogy miért teszik a gének olyannyira különbözővé az egyes embereket, illetve hogy egyes emberek miért sokkal fogékonyabbak bizonyos betegségekre. Az SNP-k segítségével nyomon követhetőek az emberi genomban lezajlott közelmúltbeli evolúciós változások is.

Fajkeletkezés

Az új fajok keletkezésének (speciáció) vizsgálatában szintén több új kutatási eredmény született. Új faj akkor keletkezik, amikor egy már létező faj populációi eltérő módon kezdenek el alkalmazkodni a környezeti változásokhoz (adaptáció), majd idővel ezeknek a populációknak az egyedei már nem képesek egymással szaporodni. Ezekre a fajképződési eseményekre elég kevés gyakorlati bizonyíték áll rendelkezésre, de idén több ilyet is közzétettek. Ide tartoznak például az Ausztriában és Németország déli részén élő európai barátposzáták, egyes pillangók vagy a hawaii tücskök gyors ütemű fajképződési folyamatait feltáró kutatási eredmények. Az új környezeti feltételekhez történő adaptáció molekuláris mechanizmusairól tüskéspikóknál születtek új eredmények. Kiderült továbbá, hogy ecetmuslicáknál a nem-kódoló DNS szakaszok a génekhez viszonyítva jóval lassabb evolúciós rátával rendelkeznek, ami szintén szerepet játszhat a fajkeletkezés folyamatában.

Orvosi alkalmazások

Az evolúciós felfedezéseknek nemcsak elméleti, hanem komoly gyakorlati haszna is van, például egészségügyi szempontból. Az emberek - a csimpánzokkal ellentétben - érzékenyek olyan betegségekre, mint az AIDS, a szívkoszorúér-megbetegedés vagy a krónikus hepatitiszfertőzés. A két faj közötti genetikai eltérések alaposabb ismerete segíthet az emberi betegségek molekuláris hátterének jobb megértésében. A SNP-ket tartalmazó HapMap térkép felgyorsíthatja azokat a kutatásokat, amelyek az olyan összetett betegségekért felelős gének feltárását célozzák, mint például a cukorbetegség.

A madárinfluenza vírustörzseinek azonosításában és viselkedésük modellezésében szintén fontos szerepet játszanak az evolúciós kutatások. A legtöbb emberre nézve halálos influenzatörzs úgy jön létre, hogy egy állatokat fertőző vírus géneket cserél egy már létező emberi vírustörzzsel. Sikerült kimutatni, hogy az 1918-as influenzajárványt (spanyolnátha) okozó vírustörzs is egy korábban kizárólag madarakat fertőző törzs többszörös genetikai megváltozásával jött létre. A jelenleg fertőző madárinfluenza vírus (H5N1) emiatt szintén magában hordozza egy világjárvány lehetőségét.