Vestigialis struktúrák definíciója

A testben található különböző sejtek, szövetek és szervek, amelyek már nem szolgálnak funkciót. Egy csökevényes struktúra a genomban bekövetkezett mutáció következtében jöhet létre. Ez a mutáció változást okoz a struktúra kialakulásához szükséges fehérjékben.

Vestigiális struktúrák magyarázata

Noha a struktúra már nem működik, a csökevényes struktúra előfordulása növekedhet a populációban, ha az előnyös a túlélés vagy a szaporodás szempontjából. A barlanglakó halaknál például a szemek kifejlesztése és fenntartása szükségtelen energiaráfordítást jelent, ha nincs fény. Ezért a csökevényes szemek szelektálódhatnak a működő szemekkel szemben.

A különböző állatok anatómiájának tanulmányozásának legkorábbi napjai óta szinte minden fajnál találkoztunk és megfigyeltünk csökevényes szerkezeteket. Az evolúció folyamata tökéletlen. Bár az evolúció folyamatosan arra törekszik, hogy az élőlények tökéletesen alkalmazkodjanak a jelenlévő körülményekhez, csak azzal tud dolgozni, ami adott. Ezért minden alkalommal, amikor egy populáció környezetet vált, vagy a környezet megváltozik, az ebből eredő alkalmazkodásnak meg kell történnie. Sok élőlényben a csökevényes struktúrák egy olyan nagy evolúciós változás eredménye, amelynek következtében egy korábban funkcionális struktúra teherré és haszontalanná vált.

A csökevényes struktúra önmagában azt jelenti, hogy nincs funkciója vagy haszna, és vonatkozhat viselkedésre, kémiai útvonalakra és a szervezet létezésének egyéb, nem közvetlenül fizikai aspektusaira. Azonban ezeket a haszontalan aspektusokat is a genom irányítja, és egy mutáció vagy a környezet változása miatt váltak csökevényessé. A mutáció, bár előnyös a populáció számára, nem távolított el teljesen egy tulajdonságot vagy viselkedést. Ezért a csökevényes struktúrák, viselkedések és pályák továbbra is jelen vannak.

Példák csökevényes struktúrákra

Szövevényes struktúrák a gyümölcslegyekben

A Drosophila melanogaster (a gyümölcslégy) közönséges laboratóriumi organizmus volt az egyik első, amelynek kis genomját feltérképezték. A genom feltérképezése során a tudósok számos olyan gént találtak, amelyek inaktiválása a gyümölcslegyekben csökevényes mutációkat okozna. Több száz olyan mutációt találtak, amelyek csökevényes struktúrákat hozhatnak létre. A szárnyak, a szemek, a lábak és számos szerv válhatott csökevényessé különböző gének deaktiválásával. Ezeket a legyeket modellként használva a tudósok pontosan és világosan meg tudták mutatni, hogyan keletkezhetnek csökevényes struktúrák egyszerű szexuális szaporodással, és hogyan válhatnak ezek a csökevényes struktúrák gyakorivá egy populációban.

A gyümölcslegyek populációit úgy fejlesztették ki, hogy különböző célokra különböző csökevényes struktúrákkal rendelkezzenek. A csökevényes szárnyú legyeket tenyésztik és etető rovarokként használják a kedvtelésből tartott békák számára. Mivel az emberek bőséges táplálékkal és ragadozók nélküli környezetet biztosítanak, a legyek továbbra is növekedni és szaporodni tudnak. Amikor eljön az ideje a kedvtelésből tartott békák etetésének, a legyeket könnyen ki lehet csapolni a tenyésztőcsőből. Mivel a legyek nem rendelkeznek szárnyakkal, nem tudnak elrepülni vagy más módon megszökni a béka tartási helyéről. Más esetekben a tudósok a legyek érzékszerveit akarják tesztelni. A csökevényes szemű legyek előállításával például a többi érzékszervet anélkül lehet tesztelni, hogy a látás változóját hozzáadnák.

Összes végtagok

A fosszilis feljegyzések, a röntgensugarak és a DNS-elemzés kora előtt sokáig azt feltételezték, hogy a kígyókból alakultak ki a gyíkok, és nem fordítva. Amikor a tudósok elkezdték valóban megfigyelni a kígyók anatómiáját, kezdtek rájönni, hogy sok kígyónak még mindig vannak csökevényes struktúrái ott, ahol a gyíkok végtagjai lettek volna. A kígyók egyéb csökevényes struktúrái, mint például a csökevényes tüdő, szintén azt bizonyították, hogy a kígyók egy olyan őstől fejlődtek ki, amely két tüdőt használt és 4 végtaggal járt. Ez, párosulva a kígyókhoz vezető végtagméret csökkenését mutató fosszíliákkal és a növekvő DNS bizonyítékokkal, azt mutatta, hogy az ellenkezője igaz: a kígyók a gyíkokból származnak, és nem fordítva.

A végtagok elvesztése a bálnáknál is megfigyelhető. A bálnák ősei a vízilovakhoz némileg hasonló, lassan a vízben mozgó élőlények voltak. A vízben a végtagok légellenállást okoznak, és így az úszás kevésbé hatékony. Lassan az elülső végtagokat uszonyokra cserélték, a hátsó végtagok pedig teljesen eltűntek. A bálnák csontvázán azonban felfedezhetünk egy sor, a fő csontvázhoz nem csatlakozó csontot, ahol korábban a hátsó végtagok voltak. Ezek a csontok nem hagyják el a testet, és úgy tűnik, hogy csak kisebb támasztékot nyújtanak az izmoknak. Ezek a csökevényes szerkezetek arra utalnak, hogy a kígyókhoz hasonlóan a bálnák is egy négylábú őstől származnak.

Szövevényes szerkezetek az embernél

Az embereknek számos olyan tulajdonságuk van, amelyek csökevényes szerkezeteknek számítanak. Az egyik legnyilvánvalóbb a farokcsont vagy farokcsont. A farokcsont egy kis sorozat összeolvadt csigolya, amely a medence tövében található. Őseinknél valószínűleg egy nagy, nyúlékony farkat képezett, amely képes volt ágakat megragadni. Ahogy kétlábúvá fejlődtünk, egyre kevesebb időt töltöttünk a fákon, és egyre több időt töltöttünk gyaloglással és a földön ülve. Amint azt a majmoktól az emberszabású majmokig tartó átmenet során láthattuk, a farok elvesztése egy kevésbé arboreális, vagyis fára épülő életmódot jelent.

Ha valaha is eltávolították a bölcsességfogait, akkor tudja, hogy a csökevényes szerkezetek több mint haszontalanok lehetnek. A bölcsességfogak esetében az emberi koponya a fejlődésünk során zsugorodott. Ennek részben az az oka, hogy a táplálékunk sokkal puhábbá és könnyebben rághatóvá vált, mivel megfőzzük vagy más módon feldolgozzuk az ételt. Miközben az állkapcsunk kisebb lett, az utolsó fog az állkapocsból nem veszett el. A legtöbb embernél ez a fog fájdalmat okoz, amikor bejön, és deformálhatja az állkapocs többi fogát.

Volt már libabőrös, amikor fázik? Ilyenkor a szőrtüszők tövében lévő apró csökevényes izmok úgy húzzák a hajat, hogy az felfelé álljon. Őseinknél ez sokkal bolyhosabb és vastagabb szőrzetet eredményezett, amely több levegőt tudott megtartani. Az állatok bundája a levegő megkötésével és felmelegítésével működik. Az emberek elvesztették a szőrzetet, de megtartották azokat az izmokat, amelyek a szőrszálakat felfelé állítják. A szőrzet felállását okozó pályák szintén csökevényesnek tekinthetők. Bár segítenek abban, hogy tudjuk, hogy fázunk, de a felmelegedésben biztosan nem segítenek.