Miért lesz néhány állat ennyire apró?

A bolhabékák mindössze hét milliméteresek, így a legkisebb gerincesek közé tartoznak a világon. E rendkívül apró méretük ellenére szerveik és testi funkcióik szinte teljesen megegyeznek olyan állatokéval, amelyek akár több százszor vagy ezerszer nagyobbak náluk.

A természetben megfigyelhető szélsőséges miniatürizáció már régóta izgatja a tudósokat, de a folyamat genetikai háttere eddig rejtve maradt. Most, egy közel 1,7 millió eurós támogatás segítségével, a Koppenhágai Egyetem kutatói arra vállalkoznak, hogy fényt derítsenek erre a különös evolúciós jelenségre.

Akár a bolhabékákat, akár a modern okostelefonokat vizsgáljuk, észrevesszük azt, hogy mindkét esetben az apró méret ellenére minden létfontosságú elem és funkció tökéletesen működik. A technológiában megszoktuk, hogy a készülékek egyre kisebbek lesznek, miközben teljesítményük nő. Ehhez hasonlóan a természetben is léteznek olyan állatok, mint a törpe pygmy goby hal és a bumblebee denevér, amelyek evolúciójuk során úgy zsugorodtak, hogy közben megtartották életfontosságú szerveiket és működésüket.

Azonban mi történik ezekkel az állatokkal, különösen a genetikai szinten, amikor ekkora méretbeli változáson mennek keresztül? Léteznek-e biológiai határok, amelyek megakadályozzák, hogy még kisebbek legyenek?

Mark D. Scherz, a Dán Természettudományi Múzeum kutatója öt éven át fogja vizsgálni ezeket a kérdéseket. Kutatása a gerincesek miniatürizációját irányító genetikai folyamatok feltárására összpontosít.

„A nagy állatok gyakran elragadják a figyelmünket, de szerintem legalább annyira lenyűgöző, hogy a természet képes ugyanazokat az életfontosságú szerveket egy centiméternél is kisebb békába zsúfolni” – mondta Scherz. „Meglepően keveset tudunk arról, hogyan történik ez, de változtatni akarok ezen.”

A technológiai iparban a tranzisztorok méretének csökkentésével a készülékek is kisebbek és hatékonyabbak lettek. Hasonlóképpen, a természet is megtalálta az utat, hogy millió évek során miniatürizálja az állatokat. A tudósok úgy vélik, hogy a miniatürizáció szorosan kapcsolódik az evolúciós újításokhoz, de a pontos mechanizmusok eddig nem voltak világosak.

Scherz kutatása, a GEMINI projekt (Genomics of Miniaturisation in Vertebrates), arra törekszik, hogy feltárja azokat a specifikus genetikai változásokat, amelyek az állatok méretcsökkenése során bekövetkeznek. Céljuk egyfajta genetikai „térkép” megalkotása, ami megmutatja, mi történik a gerincesek DNS-ében, amikor azok egyre kisebbekké válnak.

„Több tanulmány is kimutatta, hogy a miniatürizált állatok genomjában egyfajta tisztulási és innovációs folyamat zajlik. A genom kisebbé válik, különösen az úgynevezett ’hulladék DNS’-ben történnek változások, de más génekben is bekövetkeznek ilyen átalakulások, amelyeket jobban meg kell értenünk” – magyarázta Scherz.

A múltban a tudósok úgy vélték, hogy az állatok idővel általában nagyobbá válnak – ez az úgynevezett „Cope-szabály”. Azonban ma már tudjuk, hogy ez nem mindig igaz. Az állatok nem növekedhetnek végtelenségig. Egy bizonyos ponton a testük fiziológiai korlátokba ütközik, és a gravitáció is szerepet játszik. A miniatűr méret pedig gyakran az evolúciós újítások színtere, ami később a nagyobb méretű utódaikban is megfigyelhetőek.

Az apró állatokkal kapcsolatos tudományos érdeklődés sokáig háttérbe szorult olyan nagy fajokkal szemben, mint például a kék bálna vagy az elefánt. Azonban az utóbbi években a miniatürizáció iránti érdeklődés ismét fellángolt. Brazíliában például nemrég fedezték fel a világ legkisebb gerincesét, a bolhabékát, ami mindössze hét milliméter hosszú. Ez az új felfedezés újra felvetette a kérdést: hogyan képes a természet ilyen elképesztő mértékben zsugorítani az élőlényeket?

„Most élünk abban az időben, amikor talán a legkisebb gerincesek is köztünk vannak, de túl könnyű őket figyelmen kívül hagyni. Ez a kutatás lehetőséget ad arra, hogy genetikai szinten megértsük, mi irányítja a miniatürizálós folyamatot, és azt is, hogy vajon van-e határ, amely megakadályozza, hogy az állatok még kisebbé váljanak” – zárta gondolatait Scherz.