Roscofftól, Rotifersszel

írta Peter · 2015. október 19

Roscoff egy tökéletes képet nyújtó tengerparti város Bretagne-ban. Most tértem vissza az öregedés összehasonlító biológiájáról szóló első monodi konferenciáról.

A konferenciát Tom Kirkwood, az eldobható soma öregedés-elmélet atyja elméleti előadása nyitotta meg. Arra intett, hogy az evolúció egy matematikai tudomány, amely konkrét és kvantitatív információkat szolgáltat arról, hogy mi lehet és nem lehet az öregedés. Ezek erőteljes matematikai alapot nyújtanak az öregedés megértéséhez.

Másnap reggel Annette Baudisch elmondta nekünk, hogy a valóságban a természet az öregedési stratégia minden olyan kombinációját előállította, amelyet el tudsz képzelni, és olyanokat is, amelyeket valószínűleg soha nem is gondoltál. Az öregedés, amelyet az emberek ismernek, fokozatos és gyorsuló, halálhoz vezet olyan ütemterv szerint, amely körülbelül 10-15% -on belül kiszámítható. De az öregedésnek ez a márkája kicsi kisebbségű. Vannak olyan lazacok és polipok, valamint egynyári növények, amelyek egy sorozatban szaporodnak, majd hirtelen elpusztulnak. Vannak olyan bogarak és medúzák, amelyek képesek „hátrafelé öregedni”, stressz alatt visszatérve lárvaállapotba, majd újrakezdve az életet. Baudisch a „negatív öregedés” kifejezést egy olyan jelenségre hozta létre, amely nem ugyanaz, mint ez: a legtöbb fa, néhány teknős és homár évtizedek, sőt évszázadok alatt egyre nagyobb és termékenyebb. Vannak óriás homárok, amelyek 40 fontra nőnek, és vannak olyan kagylók, amelyeket a tenyerében tarthat, és amelyeknek több mint 500 éves gyűrűje van. Ezen állatok és növények mindegyike évről évre növekszik, egyre kevésbé valószínű, hogy elpusztul - ezért „negatív öregedés”.

Bájos és tökéletesen diplomáciai jellegű, Baudisch nyíltan dicséri Kirkwoodot és az öregedés evolúciós tudományához való hozzájárulását; de valójában több ellenpéldát adott Kirkwood kijelentéseire, mint mindannyian együttvéve.

Kevésbé voltam diplomáciai, és előadásomban Kirkwood „pontos, matematikai elméletéhez” fűződő sok kirívó ellentmondást háborgattam, és nagy piros Powerpoint betűkkel tanácsoltam az összegyűlt tudósokat:Ne hagyja, hogy a matematikusok elmondják, hogyan kell értelmezni az adatait.Az öregedés evolúciójának matematikai elmélete R. A. Fisher 20. század eleji paradigmáján alapszik, amelyben a génfrekvencia fokozatosan változik, miközben a populáció szintje és az ökológia mindig stabil marad. Ma már tudjuk, hogy az ökológiák ugyanazon az időskálán változnak a génfrekvenciákkal együtt. Ezenkívül van egy tucat olyan evolúciós mechanizmus, amelyek Fisher számára ismeretlenek voltak, amelyek közül a klasszikus evolúciós elmélet leegyszerűsítő egyenletei nem vesznek figyelembe:

Ökológiai kölcsönhatások
Vízszintes géntranszfer
Epigenetikus öröklés
Népesedési ciklusok
Időjárási ciklusok
Fejleszthetőség
Szociális interakciók
Megtanult viselkedésmódok
Fenotípusos plaszticitás
Vegyes párzás
Famines
Járványok

A biotudományok minden más alterületén a kísérlet a király, és az elméletet a helyén tartják. Természetesen pontosan így kell lennie a tudománynak, és különösen a biológiának, amely annyira bonyolult, hogy az elméletnek csak korlátozott szerepe van. De valahogy az evolucionisták kivételt faragtak maguknak, és amikor matematikai kijelentéseket tesznek, amelyeknek nyilvánvalóan semmi köze a természeti világhoz, mégis komolyan veszik őket.

(A probléma része az illúzió, amelyet a laboratóriumi evolúció kísérletei hoztak létre. Itt az elmélet gyönyörűen működik. De csak a tenyésztési eredmények előrejelzésében, ahol a kísérletező meghatározza a „fitnesz” definícióját. Nincs módunk mérni a természetét, és minden okom megvan arra, hogy azt higgyük, hogy ez lényegében bonyolult, sokrétű és teljesen az ökológiai kontextustól függ. Bevezettem egy olyan aforizmát, amely remélem, hogy megragadja:Az evolúciónak semmi értelme nincs, csak az ökológia fényében.”*)

* Itt visszhangozok a 20. század közepének nagy evolúciós gondolkodójától, aki híresen azt írta, hogy „A biológiában semmi értelme nincs, csak az evolúció fényében.”

Férgek forró villanásokkal

A Meng-Qiu Dong féregöregedési laboratóriumának kutatói antioxidáns fehérjét zöld fluoreszcens halállal jelöltek meg, és szerencsésen felfedezték, hogy a férgeknek vannak olyan aktivitási foltjai, amelyek néhány másodpercenként frekvenciával villognak, és amelyeket mikroszkópon keresztül vizualizálhat, a 3. nap körüli csúcsra jutva. a férgek 20 napos élettartama. A vizsgálat során kiderült, hogy a mitokondriumok előidézik a villanásokat, ezért „mitoflases” -nek hívták őket. Figyelemre méltó, hogy a villanások gyakorisága összefüggésben van a férgek dátumával a halál két hete az úton. Számos különböző törzs, genetikai fajták és környezeti viszonyok között a csúcsvillanások sebessége megjósolja, hogy a férgek meddig fognak élni. Dong látomásában és betekintésében volt, hogy rájöjjön, hogy ez a férgek hosszú élettartamára vonatkozó tervet jelent, amely már elég korán elkészült. A mitokondrium előre tudja, hogy mi lesz az élettartama [a cikkben szereplő cikk a Nature-ben]. Ez alátámasztja mind a programozott öregedés perspektíváját, mind azt az elméletet, miszerint a mitokondriumok hóhérként működnek.

A fiatal féreg hamis színes képe, amely mitokondriális forró pontokat mutat.

Szex és az egyedülálló Rotifer

Az öregedés szokásos evolúciós elméletei azt mondják, hogy a szaporodás és a hosszú élettartam fűrészlapon van, így amikor az egyik felfelé megy, a másiknak le kell esnie. Nem hiszem ezt, és évek óta gyűjtök kivételeket. A kedvencem David Reznick guppija. A Trinidad folyómedencéiből azonos faj két fajtáját azonosította: az egyik magas termékenységgel és hosszú élettartammal, a másik alacsony termékenységgel és rövid élettartammal. Kiderült, hogy az élettartamot nem az egyéni versengés határozza meg, hogy minél több utód szülessen a lehető leggyorsabban, hanem inkább a helyi ökológiához való alkalmazkodás. A kölykök a kisgyerekek a blokkon, és ahol elődök vannak jelen, halálozási arányuk olyan magas lehet, hogy a szelektív nyomás gyorsabb éréshez, gyorsabb úszáshoz, több petesejthez és lassabban öregszik. Ahol nincsenek ragadozók, nem engedhetik meg maguknak, hogy ilyen termékenyek legyenek. A kis medencékben nincs elegendő élelmiszer a népességrobbanás finanszírozásához, és a túlzsúfoltság veszélyezteti a gombás és bakteriális járványok terjedését

Ez természetesen olyan típusú csoportválogatás, amelyet az evolúciós elméleti szakemberek még mindig tagadnak, ahogy 1966 óta. De az utóbbi években néhány prominens evolucionista [ref, ref, ref] elzárkózott az ortodoxiától, és felkavarást okozott. annak bejelentésével, amit minden középiskolai biológus tud a belében: az együttműködésnek és a versengésnek egyaránt szerepe van az evolúciós dinamikában, és a bioszférában látottak nagy része annak a huzavonának az eredménye, hogy mi a jó az egyén és mi jó a közösség számára.

Roscoffban kiváltságom volt hallani Heike Gubert, a Max Planck Intézet tehetséges fiatal kísérleti kísérletezőjét, aki leírta a harckocsikban nevelkedett rotiferekkel végzett kísérleteit. A tűlevelűek algákat és protozoonokat fogyasztanak, amelyeket kiszűrnek a vízből. Különböző tartályokban különböző koncentrációjú ételeket szállított, majd generációkon keresztül követte őket, hogy lássa, hogyan fejlődtek. Azok, akik sok étellel rendelkeznek, hosszú élettartamot és magas termékenységet eredményeztek; a karcsúbb étrendben élők rövid életet és alacsony termékenységet eredményeztek. Szomorú voltam, de nem lepődtem meg, amikor azt hallottam, hogy gondjai vannak az eredmények közzétételével, egyszerűen azért, mert ellentétesek a kialakult dogmával.

Nyilvánvaló, hogy amit Gruber megfigyelt, az olyan eredmény, amely alkalmazkodó a rotifterek közösségének stabilizálásához. De a dogma szerint az evolúció mindig az egyén újratermelésének maximalizálására törekszik, függetlenül attól, hogy ennek milyen következményei vannak a közösség számára. Ezért eredményeinek hivatalos szkepticizmusa: ha a rongyosok ezt a képességet hordozzák mind a több tojás termelésében, mind a hosszabb életben, akkor mi tarthatja vissza ezt a tulajdonságot attól, hogy gyorsan dominanciává váljon? (A válasz természetesen a csoportválasztás; de a szakértői értékelést gyakran a kapuőrök befolyásolják, akik tagadják a csoportválasztás valóságát.)

Mi a rotifer?

A rotifers, kiderül, körülöttünk vannak. Elfoglalták azt a méretrendszert (az atkákkal és fonálférgekkel együtt), amelyek oly gyakran elkerülik figyelmünket: sokkal nagyobbak, mint az egysejtű fajok, de még mindig túl kicsi ahhoz, hogy lássák. Az óceánok, minden tó, minden patak és sok tócsa tele van tűlevelűekkel. A nedves erdőben még mohás foltok is hordozzák a rotifer populációkat. Bárhol is van víz, gyarapodnak; és ahol a víz szakaszos, felfüggesztett animáció állapotába kerülnek, és várják a következő esőt. 2200 ismert faj a rotifer, és számít. A legnagyobbak körülbelül 2 mm hosszúak, a legkisebbek csak egy szemfolt.

A rififélék az édesvízi zooplankton fontos részét képezik, jelentős táplálékforrásként szolgálnak, és számos faj hozzájárul a talaj szerves anyagainak lebontásához is. [Ref]

fotómikrográf a Wikipedia rotifersről szóló cikkéből

A banketten tartott vacsorán Gruber betöltött engem a rotyvak szexuális sokoldalúságára. Ha a körülmények stabilak, csak klónozzák magukat. Olyan petéket raknak le, amelyek az anya pontos másolatai. Nincs szex.

Stressz alatt az anyarotokák tojást raknak, amelyek nőstényekké is fejlődhetnek. A nőstények petéket raknak, amelyek kizárólag hímekké fejlődnek a következő generációban. Ezek közül néhány férfi, és párosodhatnak saját anyjukkal vagy az ő nemzedékének másival; ebben az esetben a megtermelt peték mindig nőiesek lesznek.

Összefoglalni: a parthenogén forma több parthenogenistát vagy nőstényt szaporít. A nőstények hímekként szaporodhatnak, pontosan ugyanazzal a genommal, mint a nőstények. A nőstény + hím kombinálódva újabb nőstényt hozhat létre, olyan génekkel, amelyek mindkét szülő feléből származnak.

Gruber azt is elmondta nekem, hogy a hím rotifer nem annyira lenyűgöző példány, mint egy bika vagy egy páva. Valójában a hímek apró apróságúak, csak körülbelül 1/10-nél nagyobbak ugyanannak a fajnak a nőstényénél. A hímek nem ehetnek és nem növekedhetnek. Csak egy dologért élnek, és nem élnek túl sokáig. Rátapadnak a női testre és befecskendezik spermájukat bármely olyan helyre, amely véletlenül a kezünk közelében van. Úgy tűnik, nem számít; a spermiumok a női testen keresztül navigálnak, és utat találnak a petefészkekhez.

További érdekességek és rejtélyek társulnak a forgókhoz. A rotyafák bdelloid családja egyáltalán nem szexel, és legalább tízmillió éve nem ismeri a nemet. Woody Allen megkérdezi, miért zavarják, hogy reggel felkeljenek. Az evolucionisták azt kérdezik, hogyan sikerül megakadályozniuk, hogy genomjaik ne engedjék át magukat a káros mutációk menthetetlen felhalmozásának. (Ez Mueller racsnis).

A tűlevelűek általában kiterjedt telepeken találhatók meg. Mit kapnak egymástól?

Keynote: Austad

A konferencia zárása Steven Austad főbeszéde volt. Austad mindenkivel kijön. Széles körű tudással rendelkezik, és híres radikális józan észéről. Leírta a pályára lépését, mint a hetvenes évek tanulója. Korának központi dogmája az volt, hogy az öregedés csak olyan védett környezetben figyelhető meg, mint az állatkert, de a természetben lévő állatok más okok miatt haltak meg, mielőtt öregségükbe belehalhattak volna. De fiatal hallgatóként az oposszumok szigeti lakosságával együttműködve Austad sok öreg embert fogott el, néhányat egyértelműen nagyon sérültek és nem vágyakoztak erre a világra, de még mindig szaporodtak.

Austad arra figyelmeztetett minket, hogy az öregedés biológiájával kapcsolatban régóta feltételezett dolgok nagy része nem kivétel nélkül szó szerint értelmezhető; és némelyik csupán a mítosz kitartása.

Az emlősök (y tengely) és a testtömeg (x tengely) élettartama egy log-log ábrán

Megmutatta az állatméret és az élettartam klasszikus rönkötábláját. Az emlősöknél az élettartam lassan növekszik, az állat súlyának körülbelül 1/4-es erejével, ami 0,25 lejtésnek felel meg a rönkterületen. Vannak olyan eltérések, ahol az állatoknak sikerült stratégiákat találniuk a ragadozók és a betegség okozta halálozási arányuk visszaszorítására. A legtöbb madár hosszabb ideig él, mint az összehasonlítható méretű emlősök, és a legdrámaibb példák az emberek és a denevérek.

Tudtam, hogy az egerek hátránya kiemelkedő. Mivel az egerek számos ragadozó számára biztosítanak táplálékot, és a tél folyamán halálra fagynak; élettartamuk a trendvonal alatt van. Amit Austadtól tanultam, hogy a kivételek minden apró rágcsálóra kiterjednek. A 8 kg-nál kisebb súlyú rágcsálók esetében egyáltalán nincs összefüggés a méret és az élettartam között. Tudomásom szerint ezt senki nem magyarázta el.

Nehezen hallottam, hogy az élet meghosszabbításának módjaként a kalóriakorlátozás korántsem tökéletesen robusztus és univerzális. Emlékeztetett egy néhány évvel ezelőtti kísérletre, amelyen 41 különböző törzsű, keresztbe nem tett egeret alkalmaztak. Az egerek „rekombináns beltenyésztettek” = első fajú keresztezések voltak a különféle fajtatiszta törzsek között. 40% -os kalóriakorlátozás alatt ezeknek körülbelül egyharmada élettartam-meghosszabbodást mutat, egyharmaduk nem mutat szignifikáns élettartam-növekedést, egyharmaduk pedig korlátozottan élt rövidebb ideig. Több egér volt rövidebb élettartammal CR alatt, mint hosszabb élettartammal!

Végül a CR és AL táplálás alatti törzsspecifikus élettartamok nem korreláltak egymással, ami azt jelzi, hogy az élettartam genetikai meghatározói e két körülmény között különböznek. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a CR egyetlen szintjére adott élettartamra adott válasz széles variációt mutat, amely genetikai elemzésre alkalmas. Azt is mutatják, hogy a CR lerövidítheti beltenyésztett egerek élettartamát ...