2023 állati felfedezései

A gyapjaslepke mérge

Gyapjaslepke-hernyó (Fotó: Wikipedia)

Bár az amerikai gyapjaslepkék hernyó állapotukban nagyjából úgy néznek ki, mint holmi ártalmatlan, sétáló parókák, nem érdemes simogatni őket, mivel puha és barátságos külsejük alatt fenyegető, méreggel teli tüskék hálózatát rejtik. Noha ezek az állatok alig nőnek nagyobbra két-három centinél, a mérgük akár egy felnőtt férfit is kórházba juttathat. De nem csak emiatt érdekesek: tudósok ugyanis kiderítették, hogy a hernyó mérge egy szokatlan, alakváltó fehérjét tartalmaz – derül ki a Proceedings of the National Academy of Sciences című szaklapban júliusban megjelent tanulmányból. Amikor a méreg eléri a sejt külső felszínét, a fehérje fánkszerű formát ölt, majd lyukat üt a sejtfalon.

A kólibaktériumok és a szalmonella által termelt toxinok hasonló módon jutnak be a sejtekbe. A tudósok tehát azt feltételezik, hogy valamilyen baktériumfajta már régen beillesztette génjeit a hernyó DNS-ébe; aztán, miután a hernyó kifejlett lepkévé vált, ezeket a géneket továbbadta az utódainak.

A hernyó fehérjéinek lyukasztó-jellegének utánzásával a mérnökök olyan gyógyszeradagolási stratégiákat fejleszthetnének ki, amelyek „a gyógyszereket közvetlenül azokba a sejtekbe juttatják, ahol hatniuk kell” – nyilatkozta el a tanulmány társszerzője, Andrew Walker, az ausztráliai Queenslandi Egyetem molekuláris biológusa az Australian Broadcasting Corporationnek. „Lehet, hogy képesek leszünk ilyen típusú toxinokat tervezni, amelyek a rákos sejteket vagy a kórokozókat célozzák meg, miközben az emberi sejteket békén hagyják.”

A medvék téli álma

Barnamedve Alaszkában (Fotó: Wikipedia)

Az ülőmunka vagy a tétlenség (mondjuk a műtét utáni kötelező ágynyugalom) növelheti a vérrögképződés vagy a mélyvénás trombózis kockázatát. Azonban a téli álmot alvó medvék, bár hónapokon át nagyrészt mozdulatlanul fekszenek, még sincsenek kitéve ennek a kockázatnak. Hogy kiderítsék, mégis hogyan csinálják ezt, a tudósok télen és nyáron is nyomon követték a barnamedvéket Svédországban. Elkábították az állatokat, és az év több különböző időszakában vérmintát vettek tőlük. A terepen kialakított rögtönzött laboratóriumban felfedezték, hogy egy fehérje jelentős szezonális változást mutat: a HSP47 nevű fehérje nyáron nagy mennyiségben volt jelen bennük, de téli álom idején szinte egyáltalán nem – olvasható a Science című szaklapban áprilisban megjelent tanulmányban.

Korábbi kutatások alapján a tudósok arra jutottak, hogy a HSP47-nek nagy szerepe van a vérlemezkék fehérvérsejtekhez való kötődésében, ami segít leküzdeni a fertőzéseket. Tehát a fehérje szintjének csökkenése a téli álom alatt a medvéknek védelmet nyújtott az esetleges vérrögképződés ellen. Az állatok esetében tapasztaltak alapján a csapat emberi alanyokon is kísérletezni kezdett. Megmérték a HSP47 szintjét gerincvelősérült páciensekben, akik hosszú ideig ülőhelyzetbe voltak kényszerülve, de nem küzdöttek trombózissal. Az ő HSP47-szintjük valóban alacsonyabb volt az átlagosnál. Amikor pedig tíz önkéntes összesen 27 napot töltött ágynyugalomban, megfigyelték, hogy a testükben csökkent a vérrögképző fehérje mennyisége.

A HSP47 feltérképezése tehát segíthet az orvosoknak meghatározni, hogy ki van fokozott trombózisveszélynek kitéve, vagy utat nyithat a megelőző kezeléshez a rákos betegek és a műtét után lábadozók esetében, akiknél nagyobb valószínűséggel alakulhat ki vérrög.

A láthatatlan garnélák

Az óceánban való túlélés érdekében sok élőlény választja az álcázást. Néhányan pedig egyenesen mesteri szinten művelik ezt: az üvegtintahalak például szinte teljesen áttetszővé tudnak válni, bár a módszernek van egy kis buktatója, ugyanis ezeknek az apró élőlényeknek a szemei visszaverik a fényt, ez pedig elárulhatja a helyzetüket a ragadozóknak. Mivel bizonyos sötét pigmentek elengedhetetlenek a látáshoz, a szemeket szinte lehetetlen teljesen elrejteni ezzel a trükkel.

Egyes garnélarákok azonban kifejlesztettek egy módszert ennek a hiányosságnak a kiküszöbölésére. Szemüket egy fényt manipuláló lapocska borítja, amely hatékonyan igazítja szemükből visszatükröződő fényt a környező víz színéhez. Így az apró rákok gyakorlatilag teljesen láthatatlanná válhatnak.

A Science februári számában megjelent tanulmányban a kutatók azt az összetett anyagot vizsgálták, amely a szemet védő réteget alkotja: valójában apró gömbökből áll, amelyek egy izoxanthopterin nevű anyagból épülnek fel. Ezek a gömbök, amelyek úgy verik vissza a fényt, mint a miniatűr diszkógömbök, rendezetlen, hézagokkal teli tömböt alkotnak, így a rákok kifogástalanul láthatnak. Az üvegszerű pajzs az állat álcázási igényei alapján különböző színű fényeket képes visszaverni – a mélykéktől a sárgászöldig. Laboratóriumi kísérletek során az órákig tartó napfénynek kitett garnélarákok szeme a sárga színt verte vissza, de az éjszakára sötétben hagyott példányok inkább a zöldet tükrözték. Érdekes módon a gömbök mérete és elrendezése szabályozta a fény visszavert színét, és ez a szín minden szögben állandó volt.
A további kísérletek segíthetnek abban, hogyan is lehetne javítani a fényt manipuláló technológiákat a napelemekben, a távérzékelésben és a kommunikációban – olvasható a tanulmányhoz csatolt összefoglalóban.

„Jelenleg nagy az érdeklődés a szerves, biokompatibilis, magas törésmutatójú anyagok iránt, amelyek a szervetlen anyagokat helyettesíthetik a pigmentekben, kozmetikumokban és más optikai anyagokban.”

A királylepke hosszú utazása

Pompás királylepke (Fotó: Wikipedia)

A pompás királylepke az egyik legnagyobb utazó a rovarok között: egyetlen más lepkefajról sem tudunk, amely télen délre indul, majd a hőmérséklet melegedésével északra tér vissza, mint a madarak. Ezek a rovarok egyetlen nap alatt akár 160 kilométert is megtehetnek, összesen pedig akár 5 ezret is, mielőtt elérik végső céljukat. Hogy energiát takarítsanak meg, gyakran a légáramlatokon utaznak. A PLOS One folyóiratban júniusban megjelent tanulmány szerint a pillangók szárnyának mintázata is segíthet nekik ebben. A tanulmány szerint a királylepkék repülése során a szárnyuk szélén lévő sötét és világos színek elrendezése lehet a kulcs. Mivel a sötét területek kissé melegebbek, a fehér részek pedig hűvösebbek, a foltok körül apró légzsebek alakulhatnak ki. Ezek az örvények némi extra felhajtóerőt biztosíthatnak a rovaroknak, és csökkenthetik a szárnyuk légellenállását azáltal, hogy megváltoztatják a levegő áramlását a rovar körül.

A királylepkék és más fajok foltméretének összehasonlítása alátámasztotta ezt az elméletet. A nem vándorló pillangóknak kisebb fehér foltjaik voltak, mint a királylepkéknek, akárcsak egyes nem vándorló királylepkéknek, amelyek a nyáron született generációkhoz tartoznak, és így nem élik meg az őszi vándorlás idejét.

A kutatók szerint a királylepkék fehér foltjainak utánzása segíthet a mérnököknek hatékonyabb drónok létrehozásában.
A kutatás azt mutatja, hogy még a színezés finom változtatásai is nagy különbséget jelenthetnek. A Mexikóig eljutott lepkék fehér foltjai mindössze 3 százalékkal voltak nagyobbak azokhoz képest, amelyek az Egyesült Államok déli részén fejezték be vándorlásukat. 

A vizelő kabócák

Kabóca (Fotó: Wikipedia)

A mezei kabócák egyik alfaja naponta akár a saját testsúlya háromszázszorosának megfelelő folyadékot is elfogyaszt. Ez az állatka kizárólag a növények xilémnedvét fogyasztja – egy alacsony energiatartalmú anyagot, amely 99 százalékban vízből áll –, így rengeteg felesleges folyadéktól kell megszabadulnia. Ennek eredményeként a bogarak szinte folyamatosan, de tényleg megállás nélkül vizelnek.
Ennek módja egészen szokatlan: ahogy az ipon.hu is írja, egy hegyes, szőrös függelék, az úgynevezett anális tüskén keresztül intézik folyó ügyeiket. Ez a szerv elfordul és kinyílik, hogy kipréseljen egy csepp vizeletet. Minden csepp nagyjából 80 ezredmásodpercig nő, majd a tüske kissé tovább fordul, hogy rugóerőt hozzon létre. Ezt követően a tüske gyorsan visszafordul eredeti helyére, és közben a cseppet a levegőbe katapultálja. Érdekesség, hogy a cseppek 40 százalékkal gyorsabban mozogtak, mint ahogyan a tüske kilőtte őket. Ezt a mechanikai jelenséget – amikor a kilőtt objektum gyorsabban mozog felfelé és kifelé, mint amilyen gyorsan az azt kilövő, forgó felület mozog – szupermeghajtásnak szokták nevezni. A koncepciót eddig csak ritka mérnöki konstrukciókban figyelték meg, élő szervezet kapcsán még sosem észlelték.

A kabócák számára ennek a furcsa taktikának van egy gyakorlatiasabb haszna is. Azzal, hogy pisilés helyett cseppeket hajigálnak, rengeteg energiát takarítanak meg. Ez akár a mérnököket is megihletheti: a bogarak által használt mechanizmusok jobb módszerekhez vezethetnek a víz eltávolítására az elektronikus eszközökből; például egy olyan okosórához, amely a hangszóró rezgésén keresztül képes a folyadékot kilökni. Talán a szupermeghajtás olyan technológiai fejlesztéseket is inspirálhat, amelyek rezgésükkel például párátlanítják a szemüvegek felületét.

A rákmentes bálnák és elefántok

Grönlandi bálna (Fotó: Wikipedia)

Az állatvilágban a rákos megbetegedések nem feltétlenül olyan arányban fordulnak elő, ahogy várnánk: a statisztika szerint a nagyobb állatoknak, amelyeknek több sejtjük van, gyakrabban kellene rákosnak lenniük, mint a kisebbeknek. De ha mondjuk az elefántokat és a bálnákat nézzük, ez egyáltalán nem így van – ezek a hatalmas élőlények hiába rendelkeznek százszor vagy ezerszer több sejttel, mint az emberek, a rákos megbetegedések aránya esetükben mégis sokkal alacsonyabb.

Ez a Peto-paradoxonnak nevezett ellentmondás régóta fejtörést okoz a tudósoknak. Korábbi kutatások kimutattak egy olyan gént az elefántokban, amely a jelek szerint jelentősen csökkenti a daganatok kialakulásának esélyét. A tudósok pedig most két olyan fehérjét találtak a bálnákban, amelyek a DNS-javításhoz kapcsolódhatnak, és növelik az állatok ellenállóságát a rákos megbetegedésekkel szemben.
A grönlandi bálnák a Föld leghosszabb életű emlősei közé tartoznak, élettartamuk meghaladhatja a 200 évet is. A kutatás szerint a bálnák DNS-javító képessége lehet a hosszú életük egyik kulcsa.

A Biorxiv-ben közzétett tanulmány szerint a kutatók a DNS-molekula mindkét szálát elvágták emberi, tehén-, egér- és bálnasejtekben.Ez a fajta károsodás, amelyet kettős szálszakadásnak neveznek, közismerten növeli a rák kockázatát. A grönlandi bálna sejtjei több mint kétszer akkora hatékonysággal voltak képesek megjavítani a DNS-üket, mint bármely más faj sejtjei. És a bálnasejtek sokkal jobban javították a DNS-t – az emberi, a tehén- és az egérsejtek gyakran hanyagul végezték a javítást, és helytelen kiegészítéseket vagy törléseket végeztek a DNS-szekvenciában. Az ilyen hibák a rák kialakulásának kockázatát is növelhetik. A kutatócsoport megállapította, hogy a CIRBP és az RPA2 nevű fehérjék sokkal gyakoribbak voltak a grönlandi bálnákban, és jelentős szerepet játszottak ebben a génjavításban. A tudósok szerint az ilyen fehérjék szabályozása az emberekben talán enyhíthetné a DNS-károsodást. „Valószínűleg a rákgyógyítás megoldása már ott van a természetben, csak meg kell találnunk” – nyilatkozta a Science Newsnak a francia Nemzeti Tudományos Kutatóközpont evolúciós ökológusa, Vincze Orsolya.

Nyitókép: Getty Images