Eilífðarsmáblóm í tímavél

Sumar plöntur mynda mjög harger fræ sem endast áratugi, og spíra oft löngu eftir að foreldri þeirra runnu sitt skeið. Tilgátur eru uppi um að þetta sé leið plantna til að dreifa áhættunni, þrauka erfið ár eða kuldaskeið. Ef veðrátta er nægilega rysjótt eða umhverfi óstöðugt, þá mun veljast fyrir eiginleikum sem tryggja að fræin spíri ekki öll á sama tíma, heldur muni sum liggja í dvala lengur en önnur.

Hins vegar er ljóst að venjuleg fræ geta ekki legið í dvala í 30.000 ár. Ávextirnir sem rússnesku vísindamennirnir fundu árið 2007 í sífrera voru heldur ekki með fullþroskuð fræ. Lykillinn virðist hafa verið íkornar sem söfnuðu ávöxtum í forðabúr sín, þar sem þeir frusu og héldust frosnir til dagsins í dag. Tilraunir til að fá fræin til að spíra lukkuðust ekki, en vefjarækt kom þá til bjargar.

Vefjarækt gengur út að fá frumur plantna, t.a.m. úr fræbelg eða laufblaði, til að fjölga sér og mynda nýjan einstakling. Plöntur eru merkilegar að því leyti að þær má einrækta á þennan hátt (margar plöntur gera þetta alveg sjálfar!), og þetta hefur verið notað markvisst í plöntukynbótum.

Þetta er í fyrsta skipti sem tekst að lífga við smáblóm sem lá í sífreranum. Margir hafa reynt að koma til gömlum fræjum sem fundist hafa á túndrunni, og e.t.v. fundu rússnesku líffræðingarnir hér leið til að ferðast um tímann. Rannsóknir sem þessar gefa okkur nefnilega tækifæri á að skoða eiginleika, erfðir og líffræði tegunda sem nú eru horfnar (eða allavega breyttar).

Þannig getum við kannað eiginleika eilífðarsmáblóms sem afhjúpast okkur í kjölfar merkilegs ferðalags. Það er skemmtilegt að hugsa til þess að íkornar voru við stjórnvölin á tímavélinni.

Leiðréttingar á orðalagi.

Eins og Benjamín benti á þá eru "loðnir einhyrningar" reyndar "loðnir nashyrningar" (woolly rhinoceros), sbr. einhyrningar og mammútar frá tímum mammúta

"kornum ávaxtanna" á líklega að vera "fræ ávaxtana"

"mammútar" eru "loðfílar"

Einnig er erfitt að skilja að það "fundust smávægileg frávik í formi blaðanna og kyns blómanna"? Í útgáfu BBC, sem var þýdd hér nánast hugsunarlaust, er sagt " found subtle differences in the shape of petals and the sex of flowers". Mér þykir líklegast að um sé að ræða mun á kynvef plantnanna, en hvorki BBC (Richard Black environmental correspondent) né mbl.is (NN) reyna að útskýra það almennilega.

Ítarefni:

Pistill Ed Young (Not exactly rocket science) um þetta efni: Flowers regenerated from 30,000-year-old frozen fruits, buried by ancient squirrels

BBC 21. febrúar 2012  Frozen plants spring back to life

Frumheimildin:

Yashina, Gubin, Maksimovich, Yashina, Gakhova & Gilichinsky. 2011. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1118386109

Ræktuðu upp úr 30.000 ára ávexti

Líkaminn sem vígvöllur

Mannslíkaminn hefur verið sýndur á RÚV síðustu mánudagskvöld. Í kvöld er síðasti þátturinn í þessari vönduðu BBC þáttaröð, sem heitir "inside the human body" á frummálinu. Í þáttunum hefur verið kafað í byggingu og starfsemi mannslíkamans, hvernig hann þroskast og breytist þegar við eldumst eða skiptum um umhverfi.

Í kvöld verður fjallað um lífsbaráttuna, hvernig líkaminn verst útfjólubláum geislum, rándýrum eða sýklum. Líkaminn er nefnilega með margskonar leiðir til að verja sig. Þeir einstaklingar sem bjuggu yfir hæfileika til að gera við galla í DNA vegna geislunar, höfðu nefnilega meiri hæfni en þeir sem gátu ekki lagað DNA. Þannig þróuðust DNA viðgerðarkerfi fyrir mörg hundruð milljón árum, meðan við* vorum ennþá einfrumungar. Gersveppir, plöntur og allir hópar dýra eru nefnilega með sömu DNA viðgerðarkerfin, þótt sannarlega hafi þau slípast örlítið til síðan þá!

Hræðsla sem vörn

Við forðumst líka hættur með því að flýja. Ef ljón birtist í stigaganginum þínum, er viturlegt að flýja upp stigann og inn í íbúðina. Eða ef hópur snælduvitlausra hermanna nálgast bæinn þinn (gildir einu hvort hann heiti Homs, Grozny eða Falluja), er ansi skynsamlegt að forða sér á hlaupum. Hræðsla er nefnilega þróunarlegt svar, sem hjálpar okkur að lifa af. Eins bregðumst við undurhratt við þegar við snertum heita pönnu eða kaktus.

En sýklar eru ein alvarlegasta ógn sem steðjar að líkama okkar. Við, hin dýrin og plöntur erum nefnilega ansi girnilegir fæðusekkir, sem bakteríur, sveppir og frumdýr vilja gera sér að góðu. Varnir líkamans gegn sýklum eru margskonar, húðin er t.d. þéttofin skrápur sem er endurnýjaður jafnóðum. Ef bakteríur eða sveppir ná að koma sér fyrir í húðinni, þá mun hin hraða endurnýjun húðarinnar ýta þeim frá okkur, uns þeir losna af með húðflögunum. En um leið og sár myndast þá stökkva sýklarnir á tækifærið. En líkaminn ræsir líka sitt eigið varnarlið. Ónæmiskerfin, hið náttúrulega og frumubundna, fara í gang þegar húðin rofnar. 

Náttúrulega ónæmiskerfið byggir á prótínum af mörgum gerðum, sem hvert um sig vinnur á bakteríum, veirum og sveppum á sinn hátt. Til eru prótín sem loða við fituhimnur baktería, og rjúfa þær þannig að innvols bakteríanna lekur út. Önnur prótín hremma allt laust járn og takmarka þannig fjölgunarhæfni bakteríanna. Eggjahvíta í hænueggjum er stappfull af albúmínum sem hremma járn, þannig að jafnvel þótt að bakteríur komist inn í eggin þá geta þær ekki fjölgað sér. Járn er nefnilega bráðnauðsynlegt snefilefni, jafnt mönnum sem bakteríum! Eggjahvíta var notuð til lækninga í gamla daga, einmitt vegna þessara eiginleika. Lactalbúmín í móðurmjólk hremmir einnig járn og sveltir þannig bakteríur sem reyna að sýkja barnið.

Líkaminn sem vígvöllur

En pestirnar hafa einn ávinning fram yfir okkur. Á meðan það tekur okkur 15-30 ár að fjölga okkur, þá fjölgar E. coli sér á 24. mínútum. Þannig að þróun varnarkerfa okkar gerist á margfalt hægari skala en vopnabúr bakteríanna. Við búum að reynslunni, sem liggur í náttúrulega ónæmiskerfinu en ekki síst í hinu sveiganlega frumubundna ónæmiskerfi. Það byggir á mótefnum, átfrumum og minnisfrumum sem gefur líkamanum tækifæri til varnar. Þau kerfi skrá sýkla í samhæfðan gagnagrunn líkamans, sem man eftir sýklunum og kalla síðan út samhæft lið margra frumugerða.

En sýklarnir þróast mjög - mjög - mjög hratt. Sýklarnir þurfa að hafa ákveðna eiginleika sem gera þeim kleift að sýkja einstaklinga, en verða líka að geta af sér afkomendur. Það er oft togstreita á milli þessara þátta. Eiginleikar sem gera þér kleift að sýkja hýsil, eru ekki þeir sömu sem gera þér kleift að fjölga þér mjög hratt. Náttúrulegt val er því að tosa sýkilinn í ólíkar áttir, eftir því hvort að hann er að fjölga sér innan einstaklings eða að reyna að sýkja næsta einstakling.

Því er oft haldið fram að það sé ekki sýklinum í hag að gera hýsilinn mjög veikann eða drepa hann. Þetta á bara við ef fjölgunarhæfileiki sýkils veltur á heilsu hýsils. Tökum tvö dæmi. Kvefpest sem leggur menn í rúmið á 1 klst. getur ekki viðhaldist, vegna þess að veiran þarf að komast frá einum hýsli til annars. Það er ekki henni í hag að veikja hýsilinn of mikið.

Mýrarköldusníkjudýrið hefur hins vegar hag af því að leggja hýsil sinn láréttann. Því það þarfnast bits moskítóflugu til að komast á milli hýsla. Ef hýsillinn er of hress, þá slær hann frá sér flugur og fjölgunarhæfni sýkilsins dvínar. Það er því mýrarköldunni í hag að veikja mótspyrnu hýsilsins.

Einnig er hýsillinn oft sýktur af fleiri en einni pest í einu. Ef malaría, kvef og clamidía eru öll að fjölga sér í sama einstaklingi, þá skiptir máli að viðkomandi pest hraði fjölgun sinni sem mest og hoppi frá borði áður en hýsillinn fer að næra grænar torfur. Það má vera að þetta sé ástæðan fyrir því að frunsur blossi upp við stress eða veikindi. Veiran, herpes simplex, liggur nefnilega í dvala dags daglega en blómstrar aðeins annað slagið.

Þróunarkenning Darwins er nefnilega ansi víðfemt fyrirbæri, sem hjálpar okkur ekki bara að skilja form vængja ávaxtaflugnanna og hegðun kjóans, heldur einnig stríð líkamans og sýkla.

Ítarefni:

George C. Williams og Randolph M. Nesse  Why We Get Sick: The New Science of Darwinian Medicine

Mikilvægi þróunkenningarinnar fyrir læknisfræði

*þá meina ég forfeður okkar.