1. oldal

Kívülről nézve az ember nagyrészt tükörszimmetrikus: néhány apró eltérést leszámítva testünk jobb és bal oldala mintha egymás tükörképe lenne. Szervezetünk belsejében azonban már más a helyzet. A szív, a gyomor és a lép legtöbbünkben enyhén balra, míg a máj és az epehólyag jobbra található. A megszokott felállás minden 10 ezer emberből egyben megfordul: a situs inversus totalisszal születettekben a szívcsúcs a test függőleges középvonalától jobbra található, és teljes tükörképe a populáció nagy részét jellemző elrendezésnek, vagyis a bal kamra jobb oldalon van, a jobb kamra pedig balra. A bal tüdő három lebenyű lesz ezekben az egyénekben, míg a jobb tüdő két lebennyel rendelkezik, és a hasi szervek is fordítva rendeződnek.

Az állapotnak számos jóval ritkább, kevésbé teljes tükörképet produkáló változata létezik, amelyek komoly egészségügyi problémákkal is járhatnak a bélfejlődési rendellenességektől kezdve a szívproblémákig. De ha a situs inversus totalisos eseteknél maradunk, esetükben sem feltétlenül problémamentes a szituáció. Maga az állapot többnyire nem okoz egészségügyi gondokat, de amint valamilyen betegség vagy sérülés éri ezeket az egyéneket, megváltozhat a helyzet. A fordítottan elhelyezkedő szervek megnehezíthetik a diagnózist, hiszen az egészségügyi személyzet és a műszerek a populáció nagy részére jellemző elrendezésre vannak ráállva. Ha pedig netán szervátültetésre van szükségük az ilyen pácienseknek, a tükrös szervek beültetése sokkal nehezebb feladat lesz, mint a nem situs inversusos betegeknél.

A szervezet belsejét tehát nagyfokú aszimmetria jellemzi, ahol a jobb és a bal oldal különbözősége nagyon lényeges, ami felvetheti a kérdést, hogy vajon miért van ez így? Mikor és miért kezd eltérővé válni az egyetlen megtermékenyített sejtből kiinduló egyedfejlődés során testünk jobb és bal oldala?

Az előző kérdésekre a megszokott válasz a következő: a gerinces fajokban a csillókkal rendelkező sejtek a folyadékot a legtöbb esetben jobbról balra áramoltatják. Ennek eredményeként a különféle molekulák eloszlása eltérő lesz az embrió testének két oldalán, különböző szervek fejlődésének adva helyet. Ennek köszönhető, hogy azon egyének, akiknek a csillói valamilyen genetikai probléma miatt nem működnek, 50 százalékos eséllyel rendelkeznek jobboldali szívvel.

Ez azonban nem lehet a teljes megoldás a felmerülő kérdésekre, hiszen mire a csillószőrök mozogni kezdenek, az embrió már aszimmetrikus. Léteznie kell tehát valami korábbi szimmetriasértő eseménynek is, főleg ha azt nézzük, hogy aszimmetria jobb- és baloldaliság már a gerincesek előtt is létezett az állatvilágban. Angus Davison, a Nottinghami Egyetem kutatója a rejtély megfejtése érdekében a nagy mocsáricsigákat kezdte tanulmányozni. Az állatok aszimmetrikus voltához kétség sem férhet, hiszen csúcsos házuk vagy az óramutató járásának megfelelően, vagy azzal pont ellentétesen csavarodik, és az adott egyedet jellemző csavarodási iránynak megfelelően rendeződnek el az állat belső szervei is.

Egy 2010-ben megjelent tanulmányban Kuroda Rejko, a Tokiói Egyetem kutatója igazolta, hogy az aszimmetria eredete a csigák fejlődésének legkorábbi szakaszára vezethető vissza. Ezek az állatok is egyetlen sejtként kezdik meg létezésüket, amely először két, majd négy sejtté osztódik. Ebben a fázisban még mind a négy sejt egyforma méretű és alakú. A következő osztódás azonban már nem lesz teljesen szimmetrikus: minden egyes sejtből egy kisebb és egy nagyobb sejt jön létre.

Ami ezután történik, azt úgy képzelhetjük a legkönnyebben, ha a kis sejteket pingponglabdákkal, a nagyobbakat teniszlabdákkal helyettesítjük. A négysejtes állapotban történő osztódás után négy teniszlabda üldögél egy négyzetes csomóban, és mindegyik tetején egy-egy pingponglabda foglal helyet. A következő lépésben a kisebb labdák elfordulnak, és belecsusszannak a szomszédos nagy labdák közötti résekbe. Ez a mozgás mindig egységes: a pingponglabdák mind vagy az óra járásának megfelelően, vagy azzal ellentétesen mozdulnak el. Ha az óramutatónak megfelelően mozognak, a felnőtt csiga jobbra (az óra járásának megfelelően) csavarodó házzal fog rendelkezni, ha pedig a másik irányba, a ház balra fog csavarodni. Amikor Kuroda a nyolcsejtes fázisban egy piciny üvegrúddal balra terelgette a „pingponglabdákat”, egységesen balcsavaros házú csigákat kapott végeredményül.

2. oldal

De mi dönti el természetes körülmények közt, hogy merre mozdulnak el piciny sejtek? A szakértők már az 1920-as években igazolták, hogy a csigaházak csavarodási iránya öröklődő jellemző. A csavarodás jellegét egy anyai gén határozza meg, és az óramutató járásának megfelelő, jobbcsavaros változat a domináns verzió. Azt azonban, hogy pontosan melyik génről van szó, mostanáig homály fedte.

Davison az Edinburghi Egyetem genetikusa, Mark Blaxter segítségével azonosította a kérdéses DNS-szakaszt. Több éves közös munka után a szakértők az Ldia2 nevű génre szűkítették a lehetséges jelölteket, ez a gén pedig egy forminok közé tartozó fehérjét kódol. A kutatók legnagyobb megdöbbenésére a csigák fejlődésének közelebbi vizsgálata során kiderült, hogy azok már kétsejtes állapotukban is aszimmetrikusak: az egyik sejt több formint tartalmaz, mint a másik. A négysejtes szakaszban pedig a fehérje nagyobb mennyiségben csak a sejtek egyikében van jelen.

A kérdéses formin működése a sejt struktúráját ás alakját meghatározó citoszkeletonnal van kapcsolatban. Davison és Blaxter úgy sejtették, hogy a protein aszimmetrikusan hat a sejt formáját befolyásoló fehérjehálózatra, ezzel megváltoztatja a sejt alakját, és meghatározza, hogy az merre fog elfordulni, és merre fordítja a többi, kevesebb formint tartalmazó sejtet. A teória helyességét úgy tesztelték, hogy vegyszerekkel megakadályozták, hogy az embriókban szintetizálódó formin interakcióba lépjen a citoszkeletonnal. Ilyen módon a genetikailag jobbcsavaros csigákat balcsavarossá tudták alakítani. Közben az is kiderült, hogy a balcsavaros csigák az Ldia2 gén egy olyan változatát öröklik, amelyből hiányzik egy bázis, és emiatt a róla képződő formin működésképtelen lesz. Az ilyen allélt öröklő csigákban a hibás protein megsemmisítődik, és mindegyikük balcsavaros házat növeszt.

A kutatók a Tufts Egyetem egyik munkatársával, Michael Levinnel közösen dolgozva békaembriókon is elvégezték ez utóbbi kísérletet, vagyis kémiai úton blokkolták a formin és a citoszkeleton kapcsolatát. Az így kezelt kétéltűek jelentős részében situs inversus alakult ki, vagyis belső szerveik a megszokotthoz képest tükrözve fejlődtek ki. Ez azért érdekes, mert a csigákat és a békákat csaknem 900 millió év evolúciója választja el egymástól. Ennek ellenére úgy tűnik, hogy (részben legalábbis) ugyanazon molekula felel szerveik aszimmetrikus elrendeződéséért, így igen valószínű, hogy az emberben és a többi emlősben is hasonló szerepet tölt be a fehérje.

Tudományos körökben régóta létezik az az elképzelés, hogy az élőlények aszimmetriája végső soron egyetlen, aszimmetrikus molekulára vezethető vissza, amelynek hatása az egyedfejlődés során felnagyítódik. A hipotetikus F-molekulát azonban eddig senkinek sem sikerült azonosítania. Blaxter szerint nem valószínű, hogy a formin lenne az, mivel a fehérje csak egy nagyobb rendszer elsőként azonosított része. „Nem hiszem, hogy az F-molekula egyetlen dolog lenne, inkább egy komplexről lehet szó” – mondja a kutató.

„Roppant érdekes, hogy a szimmetria már a kétsejtes állapotban is megtörik” – mondja Silvia Paracchini, a St Andrews Egyetem kutatója. A szakértő igen kíváncsi arra, hogy ez vajon más fajok esetében is így van-e, és hogy a korai aszimmetriák hogyan befolyásolják a későbbieket. A jelenlegi ismeretek alapján a formin eloszlása hatással lehet a szervek elhelyezkedésére, de arról egyelőre semmilyen információ nem áll rendelkezésre, hogy az emberi agy aszimmetriájában, illetve a jobb- és balkezességben szerepet játszik-e a molekula.

Bármi is derüljön ki a későbbiekben ezekről a kérdésekről, Davison és Blaxter kutatása új lendületet adhat az aszimmetria vizsgálatának, amely jelentősen lelassult a csillómozgások szerepének felfedezése után. Az új eredmények arról árulkodnak, hogy még rengeteg felfedeznivaló van a területen. „Évekig gyűjtögettem csigaházakat a tengerparton, és tudtam, hogy ezek különböző irányokba csavarodhatnak, de hosszú ideig nem merült fel bennem, hogy rákérdezzek, miért van ez” – mondja Blaxter.