Látásért szaglást – az evolúció csereüzlete

A németországi, lipcsei Max Planck Evolúciós Antropológiai Intézet és az izraeli Weizmann Tudományos Intézet közös kutatása során Yoav Gilad és Svante Pääbo igazolták, hogy az evolúció során amikor a főemlősök kifejlődtek, jelentősen változtak érzékszerveiket, érzékelésüket meghatározó génjeik.

A törzsfejlődés során a szaglásért felelős génjeiket elvesztették, de nyertek egy olyan retinális fehérjét, proteint, amely lehetővé tette számukra a színes látást. (Az emberi szem retináján képződik a kép, vagyis, ha egy fényképezőgéphez hasonlítanánk a szemünket, a retina felel meg a „filmnek”. Minderről lásd keretes írásunkat.)

A kutatók eredményeiket a Public Library of Science Biology című szaklapban tették közzé. Az ABC Science Online szakújságírója a felfedezés nyomán felidézi, hogy a kutatók már korábban tudták, hogy azok az emberek, akik vakok vagy süketek, jobban fejlett a többi „maradék” érzékszervük. Most Gilad és társai azt igazolták, hogy mindez evolúciós szinten is érvényes, vagyis a fajok is egymás kárára vagy hasznára fejlesztik ki érzékszerveiket.

Gének és álgének

A kutatók a főemlősök tizenkilenc faját vizsgálták meg, és megállapították, hogy mindegyikükben körülbelül ezer gén szabályozza a szaglást. Ezek a „szaglógének” az emlősök géncsaládjainak a legnagyobbikát alkotják. A szóban forgó gének hozzák létre azokat a speciális receptorokat, illetve receptor-fehérjéket, amelyek az orrban élő idegsejtekben helyezkednek el, és amelyek a szagok érzékelésében játszanak szerepet.

Ugyanakkor nem minden szaglógén segíti elő a szaglást. Némelyik csak pszeudo-, azaz álgénnek számít. Ezek nagy része gyaníthatóan egykor működött, de ahogyan a fajok törzsfejlődése végbement, elvesztették funkciójukat, feltehetően mutációknak köszönhetően.

A nem-funkcionális, működésképtelen szaglógének aránya fajonként eltérő.

Azoknak a főemlősöknek, amelyeknél nagyobb az álgének aránya, kevésbé jó a szaglásuk.

Mikor a kutatók összehasonlították a nem működő szaglógének arányát a különböző retinális fehérjék számával (fajonként persze), akkor rájöttek, hogy a főemlősök egy része – méghozzá a fejlettebbek, vagyis az ember és az emberszabású majmok – egycserűen „becserélte” a szaglógéneket egy fejlettebb látószervre az evolúció során.

A csereüzlet eredményeként a színes látásuk fejlődött, a szaglásuk pedig elkorcsosult.

Az óvilági és újvilági majmok

Körülbelül 23 millió évvel ezelőtt az emberek és az emberszabású majmok még egy közös őst mutathattak fel az úgynevezett óvilági majmokkal. (Az óvilági majmokat – például a rhesusmajmot vagy a cerkófokat – más néven keskenyorrúaknak, vagy keleti majmoknak is hívják. Talán nem véletlen az orr szerinti megkülönböztetés: az újvilági majmokat ugyanis szélesorrúaknak, vagy nyugatiaknak nevezik.)

Az óvilági, keskenyorrú majmok teljeskörű színeslátással rendelkeznek, és körülbelül a szaglógénjeiknek 30 százaléka nem működik. De az óvilági majmok még így is sokkal kiválóbb szaglásúak, mint az emberek, akiknél a szaglógének hatvan százaléka nem funkcionál.

Az emberek és a szélesorrú, újvilági majmok között a legkevesebb a rokonság: a pókmajmok és a selyemmajmok sokkal jobban különböznek tőlünk, mint az óvilági rhesusok és cerkófok. A legtöbb újvilági majomnak ugyanis csak kétféle retinális fehérjéje – opszinja, „látó pigmentje” – van, így korlátozott a színlátásuk. (Az óvilágiak három opszinnal rendelkeznek.) A kompenzáció persze itt is megvan: a szélesorrúaknak sokkal jobb a szaglásuk, minthogy csupán szaglógénjeik 17 százaléka minősül álgénnek. (Egyébként a kutyáknál és az egereknél is körülbelül 20 százalékos a „pszeudók” aránya.)

Bőgőmajom – a kivétel

Egyetlen kivétel persze a szélesorrú „amerikaiak” között is akad: a bőgőmajmok eltérnek az újvilágiak többségétől, ők minden színt meg tudnak különböztetni környezetükben. Ahhoz azonban, hogy ezt megtehessék, nekik is vissza kellett fejleszteniük szaglóképességüket, és náluk is nagy a működésképtelen szaglógének aránya.

A bőgőmajmok azonban az újvilágiaktól különültek el, függetlenül az Óvilágban végbement folyamatoktól. A bőgőmajmok mintegy 7 és 16 millió évvel ezelőtt léptek külön útra, ekkor sikerült az egyik opszinjukat megkettőzniük, és tökéletesíteniük színes látásukat.

A „nem bőgő” újvilági majmok további különlegessége, hogy a nőstényekben megmaradt a három-opszinos lehetőség, vagyis náluk előfordulhat az, hogy ha az anyai gén érvényesül a szintén nőstény utódokban, akkor azok képesek lehetnek a tökéletes színlátásra is, míg a hímek mindig két színben látják a környező világot.

A tudósok a mostani eredményekből arra következtettek, hogy az evolúció során az óvilágiak választottak jól. Közülük, pontosabban egy közös óvilági ősből fejlődtek ki az emberszabásúak és az emberek, miután kiderült, hogy a látás fontosabb a táplálékszerzésben és a társkeresésben, mint a szaglás – vélekednek a német és izraeli kutatók.

A jobb színes látás segít az érett és az éretlen gyümölcsök megkülönböztetésében, továbbá a fiatal és az idősebb levelek elkülönítésében. Ezáltal a jobb „színlátók” kevésbé vannak ráutalva a szaglásra. Az embereknél, pontosabban az előembereknél, alighanem a Homo erectusnál jelent meg először a fejlettebb színlátás – vélekedik Svante Pääbo.

Az emberi szem Az emberi szemet gyakran szokták egy fényképezőgéphez hasonlítani. Ha az objektívnek az úgynevezett fénytörő elemek felelnek meg, akkor a pupillánk a blende (szabályozó fényrekesz), a retina pedig a „film”. (A fénytörő elemek közé tartozik a szaruhártya, a csarnokvíz, a szemlencse és az üvegtest.) A retinán képződik a kép, amely kicsinyített és fordított. A képet az agyunk „fordítja meg”. A képalkotásban több fehérje is részt vesz, a színes képeknél leginkább a 11-cisz-retinal nevű molekula proteinjeinek, pontosabban protein-részeinek a szerepét szokás kiemelni. Valószínűleg ezek a fehérjerészek játszanak szerepet abban, hogy a különböző hullámhosszú (vagyis különböző színű) fényeket milyennek érzékeli az agyunk. A szín ugyanis az idegrendszerünk által létrehozott érzet.