A KOKI kutatóinak világszinten egyedülálló módszertani újításai tovább növelik a rágcsálókon végzett kognitív kísérletek megbízhatóságát és hatékonyságát

Az ELKH Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (KOKI) Hangya Balázs által vezetett Lendület Rendszer-neurobiológia kutatócsoportja egy világszínvonalú, automatizált szoftvervezérlésű berendezést, és ennek alkalmazásával egy új módszert dolgozott ki, amely jelentősen megnöveli a kognitív működés – köztük a tanulás, a memória, a figyelem, a tervezés és a döntéshozás – megértését célzó rágcsálókísérletek megbízhatóságát és hatékonyságát. A módszertani újításokról a közelmúltban jelent meg tanulmány a Springer Nature lapcsoport egyik folyóiratában, a Scientific Reports-ban.


A döntéshozók egyre szélesebb köre ért már egyet abban, hogy az agyi funkciókat érintő idegrendszeri megbetegedések megelőzése, illetve kezelése alapvető társadalmi érdek. A megelőzéshez és a hatékony kezelési módok kifejlesztéséhez azonban meg kell ismernünk az emberi gondolkodás mechanizmusait, és ebben kulcsszerepet töltenek be a rágcsálókon végzett idegrendszeri kísérletek. A kutatók kísérleti egereknek, illetve patkányoknak tanítanak be különböző tanulási, figyelmi és egyéb kognitív feladatokat, eközben pedig folyamatosan ellenőrzik a rágcsálók idegsejtjeinek a működését.

Ez nemcsak nagyon időigényes, nehezen standardizálható tevékenység, de az állatok számára olyan stresszforrást is jelenthet az emberekkel való közvetlen kapcsolat, amely lényegesen befolyásolhatja a kísérletek hatékonyságát és eredményét. Ezen segít az ELKH Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetében dolgozó Hangya Balázs és csoportjának legújabb fejlesztése. A kutatók egy olyan automatizált „lakó–tanító-rendszert” dolgoztak ki, amely lehetővé teszi, hogy az egerek a lakódobozukból meghatározott időközönként átmehessenek egy szomszédos „tanítódobozba”, ahol automatizált szoftvervezérléssel zajlik a tréning. A kísérletek egyértelműen bizonyították, hogy a hagyományos „kézi vezérlésű” tanításhoz képest az egerek az automatizált szoftvervezérlésű rendszerben sokkal gyorsabban sajátítják el a feladatokat, és a stresszhormonjaik szintje is megegyezik a kontrollegerekével. Az új módszerrel emellett rengeteg kutatói munkaórát is meg lehet takarítani, hiszen az egerek akkor is tanulnak, amikor a kísérletező nincs is jelen, esetleg épp konferencián vesz részt, vagy a járvány miatt karanténba kerül. Fontos szempont továbbá, hogy azzal, hogy a kísérletező személye által okozott tényezők kizárhatók, két egér viselkedése megbízhatóan összehasonlíthatóvá válik.

A korábban elérhető néhány automatikus tanítórendszerhez képest a most kialakított berendezés újdonsága, hogy szabadon programozható kognitív rágcsálótesztek egész tárházára, viszonylag olcsó, és automatizált vezeték nélküli optogenetikai kísérletekkel is kombinálható. Az is fontos tényező, hogy nyílt forráskódú, azaz bárki szabadon fejlesztheti, alakíthatja saját kísérleti céljainak megfelelően.

Hangya Balázs és kutatócsoportja már több éve dolgozik az agy normális és kóros működésének a pontosabb megértését támogató eszközök és módszerek fejlesztésén. Idén szeptemberben mi is hírt adtunk arról, hogy a Nature Communications-ben közölték azt a módszerüket, mely már a kísérlet megkezdése előtt lehetővé teszi az egéragyba beültetett mérőeszközök helyének CT-, illetve MRI-mérésekkel történő, nagy pontosságú meghatározását.

A cikk szerzői és forrása:

Eszter Birtalan, Anita Bánhidi, Joshua I. Sanders, Diána Balázsfi, Balázs Hangya

Efficient training of mice on the 5‐choice serial reaction time task in an automated rodent training system

https://doi.org/10.1038/s41598-020-79290-2

Egyetemi együttműködések keretében indultak új kutatási projektek az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat Titkársága összesen 540 millió forintos támogatásával

2020-ban az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) Titkárságának kezdeményezésére összesen öt egyetemi együttműködési megállapodás jött létre: a Széchenyi István Egyetemmel (SZE), a Szent István Egyetemmel (SZIE), a Szegedi Tudományegyetemmel (SZTE), a Pécsi Tudományegyetemmel (PTE), illetve az Óbudai Egyetemmel (ÓE). Az öt egyetemi együttműködés keretében 2020. december 1-jétől különféle kutatási projektek indultak, amelyekhez az ELKH Titkárság a 2021. november 30-ig tartó időszakra összesen 540 millió Ft-os támogatást biztosított.  

A SZE és az ÓE együttműködést a Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet (SZTAKI), a SZTE együttműködést a Szegedi Biológiai Kutatóközpont (SZBK), a SZIE együttműködést az Agrártudományi Kutatóközpont (ATK), a PTE Szentágothai János Kutatóközpont (SZKK) együttműködést pedig a Természettudományi Kutatóközpont (TTK)  vezeti. 

A program fontos küldetése, hogy az eddigi sikeres Kiválósági Együttműködési Programok (KEP) szakmai értékelésére és tapasztalataira építve tudomány- és kutatásszervezési szempontból hatékonyabb kereteket biztosítson a bevont intézmények kutatói által javasolt témák kidolgozásához. Emellett a tervek szerint kiterjesztik a programot a hazai kutatóegyetemek körül kibontakozó innovációs ökoszisztémára is azzal a céllal, hogy támogassák az ELKH egyetemekhez közeli kisebb, ám bizonyos területeken jelentős eredményeket elérő kutatócsoportok integrálását.

A kísérleti program fő célja, hogy növelje azoknak a nemzetgazdasági szempontból is fontos, ugyanakkor az ELKH kiemelt tudományos tématerületeibe jól illeszkedő kutatási projekteknek a számát, amelyekben előtérbe helyezik az eredmények hasznosulását. Ez fokozhatja a versenyt, és növelheti a KFI-együttműködések színvonalát is.

Az ELKH–SZTAKI–SZE együttműködés keretében 150 millió Ft-os támogatással indult projekt Számítógépes hálózati kommunikáció révén megvalósuló információfeldolgozási protokollok alkalmazása mobil ágensek elosztott irányításában címmel. A kutatási program a nagy sebességű, alacsony késleltetésű kommunikációs technológiák (5G és 6G) társadalmi elfogadottságának növelésére, továbbá az iparban történő technológiai alkalmazásuk bővítésére irányul. A járműirányítási rendszerek megbízhatóbbá tételével, valamint a közlekedési információk intelligens módon történő megosztásával és felhasználásával jelentősen javítható a közlekedésbiztonság. A közlekedési rendszereknek a projektben kutatott technológiákkal történő támogatása további optimalizálási potenciált rejt, mivel a közlekedésre felhasznált energia csökkentése révén hozzájárul az Európai Unióban is az elsődleges célok közé sorolt szén-dioxid-kibocsátás, és így a környezetterhelés csökkentéséhez.

Az ELKH–SZTAKI–ÓE együttműködésben 100 millió Ft-os támogatással indult el a Kibermedikai rendszerek fejlesztése mesterségesintelligencia- és hibridfelhő-módszerekre alapozva című projekt. Ebben öt különböző élettani, biológiai alkalmazási területen történik pilot alkalmazásfejlesztés, melyek mindegyike jelentős hasznosítási potenciállal rendelkezik a népegészségügy, az élelmezésipar és a nemzetgazdaság különböző területein. A projekt öt kulcsterülete: a cukorbetegek döntéstámogatása, az étkezési célú gombatermesztés automatizálása, tremordetektálás, mikrohemodinamikai képalkotó eljárás, és a fogszabályzó-használat monitorozása. Az eredmények nagymértékben erősítik az Óbudai Egyetemen újonnan létesítendő Technológia Centrum portfólióját. Emellett egy további lehetséges kooperációról zajlanak egyeztetések a Siemens hazai képviseletével a projektben felvázolt öt kutatási terület eredményeinek széles körű hasznosítására vonatkozóan.

Az ELKH–SZBK–SZTE együttműködés keretében 120 millió Ft támogatással két projekt indult, 60-60 millió Ft-os kerettel: az egyik Ultragyors természetes és mesterséges fotokémiai reakciókomplexek működésének modulálása nagy erősségű statikus és tranziens elektromos terekkel; fotonikai alkalmazások, a másik Idegsejtek fenotipizálása és kommunikációjuk vizsgálata mesterséges intelligencia és automatizált „patch clamp” rendszer segítségével címmel.

A fotokémiai témájú alapkutatási program célja, hogy tisztázza a fotokémiai rendszerekben kialakuló nagyon erős és gyorsan változó lokális elektromos terek, valamint a hozzájuk kapcsolódó dielektromos relaxációs folyamatok szerepét, és segítsen megérteni a dielektromos környezet mesterséges és biohibrid molekuláris rendszerek fotokémiai aktivitására kifejtett hatását is.

Az idegsejtekkel kapcsolatos projektben a kutatók egy olyan módszertan létrehozását tűzték ki célul, amely a humán in vivo agykérgi szövetekben a sejtek típusainak feltárását és a közöttük történő kommunikáció megértését szolgálja. Ennek eléréséhez egy olyan, idegtudományi kutatásokra használható hardver- és szoftverrendszert fejlesztenek ki, amely mesterséges intelligencia segítségével rekonstruálja az agysejteket a szövetben, ezt követően pedig előrejelzést (predikciót) ad azok megjelenésére (fenotípusára) nézve. Az így létrehozott módszer segítségével az emberi agy működésének pontosabb megértésén felül fontos orvosi kérdések megválaszolására nyílik lehetőség, többek között az Alzheimer- vagy Parkinson-betegség optimális, személyre szabott terápiáját illetően.

Az ELKH–TTK–PTE–SZKK együttműködés keretében négy olyan kutatási projektet választottak ki, amelyek a TTK és a Szentágothai János Kutatóközpont részben már elindított együttműködési területeire építenek.

Az első projekt az NGS[1]-illesztési referenciaprojekt, melynek célja az újgenerációs szekvenálási adatok (NGS) kiértékeléséhez használt illesztési referencia-adatbázisok felállítása, két témára fókuszálva. Az NGS illesztési referenciaprojektben olyan újszerű adatelemzést végeznek majd, melynek során mindkét résztvevő kutatócsoport (a TTK, illetve a PTE részéről) egymástól függetlenül feldolgozza az összes rendelkezésre álló adatot. A kutatások eredményét közvetlenül is tudják majd csatlakoztatni az Európai Unió által 5 millió euróval támogatott, összesen 22 ország részvételével zajló ELIXIR CONVERGE projektben kidolgozott standardokhoz.

A második projekt az Új fájdalomcsillapító, antidepresszáns, neuroprotektív/retinoprotektív és memóriajavító célmolekulák, gyógyszerjelöltek azonosítása (neurofarmakológia) címmel indult el, és nagyon ígéretes, új gyógyszerfejlesztési irányt jelent. Egyedülállóan széles spektrumot felölelő metodikai lehetőségek állnak rendelkezésre a transzlációs neurofarmakológiai kutatások valamennyi fázisához, ezekhez pedig elengedhetetlenül fontos a résztvevők erős klinikai háttere, illetve a Szentágothai János Kutatóközpont (SzKK) modern műszerparkja. A projekt a gyógyszercélpont-azonosításra irányuló teljes vizsgálati spektrumot lefedi, emellett a gyógyszerhatástani, toxikológiai, farmakokinetikai, gyógyszertechnológiai, gyógyszerészi kémiai, biotechnológiai, és transzlációs klinikai kutatásokhoz szükséges kompetenciákat is felvonultatja. A partnerek több KKV-val, valamint a Richter Gedeon Nyrt.-vel is szoros együttműködésben állnak. Ehhez a projekthez kapcsolódik a beadásra tervezett Transzlációs Klinikai Idegtudományi Nemzeti Laboratórium elnevezésű pályázat, amely elsősorban neuropeptid-mediátorokra és receptoraikra, illetve a kismolekulájú agyi transzmitterekre irányul, valamint a Gyógyszerkutatás és -Fejlesztés Nemzeti Laboratórium is.

A harmadik projekt a Bioimpedancia-alapú tumordiagnosztika, amelynek célja a megbízható, korai diagnózis felállítása daganatos betegségek esetében. A kifejlesztett új módszer ígéretes lehet tumorszűrésekben, valamint a kezelés hatékonyságának monitorozásában is. Az interdiszciplináris K+F+I-projekt keretében a tumorok (elsősorban emlőtumor, melanoma, esetleg prosztata karcinoma, oszteoszarkóma) komplex állatkísérletes modellekben történő validációját, jellemzését, optimalizálását tervezik, ipari partnerek későbbi lehetséges bevonásával. Ehhez a kutatáshoz kapcsolódik az Óbudai Egyetem Kiberorvosi Kompetenciaközpont (NKFIH, 2020−) projektje Innovációs szolgáltatóbázis létrehozása diagnosztikai, terápiás és kutatási célú kiberorvosi rendszerek fejlesztésére címmel, melynek célja egy Kiberorvosi Kompetenciaközpont létesítése az Óbudai Egyetemen.

A negyedik projekt A zsírszövet sejtes és molekuláris biológiai jellemzése az elhízással, illetve az öregedéssel összefüggésben címmel valósul meg. Ez az elhízás világszerte jelentős egészségügyi problémájával kapcsolatos, amely miatt jelentősen megnőtt a zsírszövet, illetve a hozzá kapcsolódó általános anyagcsere molekuláris biológiai szintű vizsgálatának a fontossága. A zsírszöveti differenciáció mindkét fő irányát (fehér és bézs/barna zsírsejtek) különböző modellrendszerekben kutatják majd, ilyen például a tímusz (csecsemőmirigy) elzsírosodásának tanulmányozása génhiányos egérmodellek felhasználásával. A projekt további célja az öregedéshez köthető adipogenezis hátterében álló folyamatok feltérképezése, valamint olyan fehérjecélpontok megtalálása, amelyek képesek lehetnek késleltetni az öregedést.

Az ELKH–ATK–SZIE együttműködés keretében 70 millió Ft támogatással indult el a Precíziós nemesítés a biztonságos élelmiszer-alapanyagért kutatási program, melynek célja különféle génszerkesztésen alapuló technológiák alkalmazása. Három növényt vizsgálnak – burgonya, búza, szilva – annak érdekében, hogy gyakorlati megoldást találjanak a három fő kórokozóféle – vírus, baktérium és gomba – káros behatásaival szemben. A projekt eredményes kivitelezése egy új Nemzeti Laboratórium létrehozását is megalapozhatja. A most induló kutatások folytatásával egy úgynevezett transzlációs mezőgazdaság alapjait lehetne lefektetni hosszabb távon, ami – a transzlációs medicina mintájára – a tudomány eredményeinek a termelésbe történő átültetését, valamint az innovációt szolgálja, illetve gyorsítja fel.

[1] Next Genaration Sequencing – Új Generációs Szekvenálás – DNS

Nagyenergiás csillagászati megfigyeléseket tesz lehetővé a CSFK kutatóinak vezetésével, nemzetközi együttműködésben épített legújabb kisműhold

November végén az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetében magyar−japán−szlovák együttműködés keretein belül elkészült az első magyar vezetésű, kimondottan asztrofizikai kutatásokat végző műhold. A tudományos világ a gravitációs hullámok 2015-ös felfedezése óta fokozottan érdeklődik az Univerzum legenergikusabb kitörései iránt. Ám a gravitációs hullámok forrásának megtalálása és beazonosítása a mai napig kihívást jelent, hiszen a gravitációshullám-detektorok a források irányát nem igazán tudják beazonosítani, jóllehet a jelenség hátterében álló objektumok – pl. összeolvadó fekete lyukak vagy neutroncsillagpárok – méretét pontosan meg tudják mérni. Az irány meghatározásárának egyik egyszerű módja azoknak a látható tartományba eső, vagy más elektromágneses hullámoknak a megfigyelése lehet, amelyek a neutroncsillagok összeolvadásakor keletkeznek: a helymeghatározás legjobb eszközét talán a gamma-sugárzás észlelése jelenti.

A magyar műhold szerelésének pillanatai a detektor kiolvasó moduljának rögzítése az adatgyűjtő egységhez.

Noha magukat a gamma-kitöréseket már az 1960-as évektől kezdve észlelik, a hozzájuk kapcsolódó jelenségek a – gravitációs hullámoktól függetlenül is – sok nyitott kérdést hordoznak magukban. Ezeknek a kutatásoknak az elősegítésére indult ez a hazai fejlesztés, azzal a céllal, hogy a későbbi, műholdflották fejlesztésére irányuló projektek alapjait is megvethesse. A Csillagászati Intézet munkatársainak vezetése mellett, a Hirosimai Egyetem, illetve az ELTE TTK Fizikai Intézetében dolgozó kollégák bevonásával tervezték és építették meg azt a detektort, mely képes ilyen kis méretű, az úgynevezett CubeSat szabványhoz illeszkedő rendszeren belül is megvalósítani a gamma-sugárzás mérését. – „A detektor lelke egy cézium-jodid kristály, amely a gamma-sugárzás hatására látható fényt bocsát ki. Ezt érzékeny, fotonszámlálónak nevezett szenzorokkal érzékeljük, majd a jel erősítése és digitalizálása után a csillagászati szempontból gyanús jeleket helyben letároljuk, vagy közvetlenül egy rádiómodul felé továbbítjuk” – mondta Pál András, aki a rendszer fejlesztését vezeti a Csillagászati Intézet részéről.

Csoportkép a majdnem elkészült műholddal, balról jobbra: Mészáros László − ELKH CSFK Csillagászati Intézet; Masanoni Ohno – Hirosimai Egyetem, ELTE Fizikai Intézet; Pál András – CSFK Csillagászati Intézet

„A projekt rendkívül jó példája annak a nemzetközi együttműködésnek, amelyben japán és magyar kutatók egy olyan csillagászati műszert fejlesztenek közösen kisműholdra, amely azelőtt csak nagy műholdakon repülhetett” – nyilatkozta Masanori Ohno, aki a projekt miatt egyenesen Hirosimából (Japán) költözött Budapestre. – „Nagy kihívás volt a teljes detektort úgy megtervezni, hogy ebben a kis térfogatban is elférjen” – egészítette őt ki Mészáros László, aki többek közt a detektor mechanikai vonatkozásaiért volt felelős. – „A kristályfóliákba történő csomagolás és összeszerelés során sokszor hihetetlenül óvatos kézi munkára volt szükség” – tette hozzá Jakub Řípa asztrofizikus.

Ez a kisműhold méreteit tekintve megegyezik az első, teljesen magyar építésű műhold, a MaSat-1 méreteivel: a mintegy 10x10x11 centiméteres kis „kockában” található a tápegység, a rádióadóvevő-modul, a fedélzeti számítógép, és a pontos időmérést lehetővé tévő GPS-vevő mellett maga a detektor is. Noha a detektor a műhold térfogatának körülbelül egyharmadát teszi ki, súly szempontjából azonban majdnem a felét, hiszen a gamma-detektorokban alkalmazott kristályok nagy sűrűségűek, emellett a fényérzékelő szenzorokat is védeni kell egy kis extra ólomborítással. A kisműhold fedélzeti rendszereit a szlovák Spacemanic és a Needronix cég készítette a Kassai Műszaki Egyetem Repülőmérnöki Karának munkatársaival és a magyar csoporttal együttműködésben – a szintén 10x10x11 centiméter méretű, sikeres SkCube projekt továbbfejlesztéseként.

Az elkészült GRBAlpha kisműhold, tetején a gamma-detektorral.

Ez a magyar kisműhold az első lépés egy későbbi műholdflotta megvalósítása felé. Amennyiben a detektorkoncepció sikeresnek bizonyul, a nagyobb – mintegy 10x10x34 centiméter méretű –, de a CubeSat szabványnak továbbra is megfelelő műholdakon nemcsak a precízebb mérés lesz lehetséges, hanem a források irányát is nagyon pontosan meg lehet majd határozni a flotta egyes tagjaihoz beérkező sugárzás észlelési időpontjának a különbségéből.

„Ezzel új út nyílik meg az asztrofizikában, és a miénk lehet az első olyan CubeSat-detektor, amely gamma-felvillanást érzékel” – mondta Werner Norbert, az ELTE és a brnói Masaryk Egyetem munkatársa, aki a detekor műholdvázba történő beépítését koordinálja. – „ Ezért is lett a műhold neve GRBAlpha” – tette hozzá Kiss László, a CSFK főigazgatója.

Így tehát a nanoműholdak hamarosan felvehetik a versenyt a klasszikusnak mondható nagyműholdas projektekkel is, amelyek időközben már a tervezett élettartamuk vége felé közelednek. Frei Zsolt, az ELTE most alakuló Űrtudományi Centrumának vezetője, az ELTE LIGO-tagcsoportjának vezető kutatója, kijelentette: – „A magyar műholdflotta teszi majd képessé a LIGO-t a következő években a neutroncsillagpárok mint gravitációshullám-források helyének meghatározására, azaz a sokcsatornás csillagászat következő kulcsfontosságú lépésének a megtételére”.

A projektet bemutató szakcikk elérhető: https://arxiv.org/abs/2012.01298

Feltár, igazol, előremutat: a magyarországi COVID-járványt meghatározó vírusváltozatok genetikai vizsgálata

A koronavírus-fertőzés terjedési láncának visszakövetésében és a klinikai fejlesztés alatt álló vakcinajelöltek várható hosszú távú hatékonyságának előrejelzésében is segíthet az a vírusgenom-kutatási program, amely konzorciális együttműködéssel, szegedi, pécsi, debreceni és budapesti kutatóintézetek és klinikák közreműködésével valósul meg, és bekapcsolja hazánkat a COVID-kutatás nemzetközi kollaborációjába. A vírus teljes genetikai állományának (genomjának) vizsgálata más járványtani elemzésektől független információforrás, amellyel reprodukálható a COVID-19-járvány tavaszi-koranyári hulláma, és megtudható, milyen vírusváltozatok terjednek jelenleg az országban.

A COVID-19 megbetegedést okozó SARS-CoV-2 vírus klinikai mintákból izolált változatainak genetikai elemzése az Eötvös Loránd Kutatási Hálózathoz tartozó Szegedi Biológiai Kutatóközpont (SZBK) vezetésével, a Pécsi Tudományegyetemhez tartozó Virológiai Nemzeti Laboratóriummal együttműködésben zajlik, több klinikai diagnosztikai laboratórium bevonásával. A projekt legfrissebb eredményei alátámasztják, hogy a SARS-CoV-2-ként (SARS-CoV-2: súlyos akut légúti tünetegyüttest okozó koronavírus 2-es típusa) számon tartott, új típusú koronavírus-fertőzés hazai második hulláma független a tavaszi itthoni járványterjedéstől: a jelenlegi járványügyi helyzet nem a tavasszal kialakult és lappangva terjedő fertőzési láncok folytatása, hanem a nyár közepén történt újbóli behurcolások eredménye. A genomszekvenálással (a vírus örökítőanyagának precíz feltérképezésével) feltárt vírusváltozatok összehasonlító elemzése arra is egyértelműen rámutat, hogy amíg a hatékony korlátozások következtében a tavaszi első fertőzéshullám hazánkban lokális maradt, addig az őszi szakaszban már országos kiterjedésű fertőzési láncolat is létrejött, ami megerősíti a belföldi széthurcolás szerepét és alátámasztja, hogy a járványügyi korlátozások kulcsfontosságúak a fertőzés terjedésének megakadályozása, illetve lassítása szempontjából.

Lényeges, hogy a SARS-CoV-2 koronavírus genetikai állománya ugyan folyamatosan változik, de ez a változás viszonylag lassú folyamat más vírusok (például az influenzavírus) genetikai módosulásaihoz képest – tájékoztat prof. dr. Jakab Ferenc a Virológiai Nemzeti Laboratórium (VNL) vezetője, és dr. Kemenesi Gábor, a VNL munkatársa. A vírus örökítőanyagának természetes változásai (mutációi) ugyanakkor fontos szerepet játszhatnak a kórokozó életképességében és fertőzőképességében, a mutációk időbeli és térbeli mintázata pedig fontos információt ad a járvány terjedéséről.

A vírusváltozatok genetikai vizsgálata alapján kirajzolódó ún. evolúciós törzsfát elemezve megállapítható, hogy az első észlelt magyarországi behozatalok jellemezen február végén és március első felében történhettek – abban az időszakban, amikor az első fertőzések felütötték a fejüket Nyugat-Európában. Ez a megállapítás egyben azt is igazolja, hogy hibás az az általános népvélekedés, miszerint a vírus már korábban is terjedt volna hazánkban – mutatnak rá a genomszekvenciák bioinformatikai elemzését végző kutatók, dr. Ari Eszter és dr. Vásárhelyi Bálint Márk.

A Magyarországon jelenleg terjedő fertőzési láncokat kialakító vírusváltozatok alapvetően megegyeznek az Európában terjedő vírusvariánsokkal: a mostani járványhullámot olyan változatok dominálják, amelyek a tavasz során más európai országokban alakultak ki. A konzorciális együttműködéssel folyó hazai tudományos munka célja, hogy a kutatócsoportok evolúciós és bioinformatikai tudására építve a hazai koronavírus-genomok gyors, valós idejű vizsgálatával új információt nyerjenek a járvány magyarországi terjedéséről és az új vírusváltozatok felbukkanásáról – összegzik a projektet vezető dr. Kintses Bálint és dr. Papp Balázs, az SZBK és a Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ (HCEMM) munkatársai a tudományos munka fő célkitűzését. A hazai vírusváltozatokkal kapcsolatos adatok a nemzetközi vírusmonitorozásnak is fontos elemei, mivel a kórokozóval kapcsolatos ismeretek bővítése révén segítik a jövőbeli járványügyi helyzetekre való felkészülést, lehetővé téve a veszélyesebb vírusváltozatok hazai megjelenésének észlelését. Mindezek mellett a vírusmódosulások folyamatos követése annak is fontos eszköze, hogy minél precízebben lehessen megítélni a védőoltási programok és a terápiák várható hatékonyságát.

A teljes elemzés, amely magában foglalja a ma Magyarországon terjedő vírusváltozatok kiértékelését, elérhető itt.

Aktuális statisztikák

Azóta, hogy 2019 decemberében felütötte fejét a SARS-CoV-2-ként (SARS-CoV-2: súlyos akut légúti tünetegyüttest okozó koronavírus 2-es típusa) számon tartott, új típusú koronavírus, világszerte rendkívüli ütemben nő a fertőzöttek száma. Az Egészségügyi Világszervezet december 1-jei statisztikai adatai szerint világviszonylatban közel 63 millió fertőzöttet tartanak nyilván, és csaknem 1,5 millió haláleset következett be a koronavírus-fertőzés szövődményei miatt. Összehasonlításként, a védőoltással megelőzhető szezonális influenzavírus-fertőzéssel összefüggő éves halálozást világviszonylatban 650 000 körülire becsülik, és a 2009-ben világjárványt (pandémiát) okozó H1N1 influenzavírus első éves halálozási száma sem haladta meg a 400 000 főt. Hazánkban a regisztrált koronavírus-fertőzöttek száma megközelíti a 220 ezer főt, a mostanáig elhunytak száma pedig majdnem 5000.

Kutatási együttműködési megállapodás jött létre az SZTE, az SZBK és az ELI-ALPS szegedi intézmények, illetve az ELKH Titkársága között

Az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat, hazai tudományegyetemek, valamint más kutatóhelyek között létrejött együttműködések sorát folytatva a kutatás-fejlesztés, az innovációs tevékenység, illetve az oktatás széles területeit érintő megállapodást írtak alá a Szegedi Tudományegyetem (SZTE), a Szegedi Biológiai Kutatóközpont (SZBK), az ELI-ALPS Lézeres Kutatóintézetet működtető ELI-HU Nonprofit Kft. (ELI-ALPS), valamint az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) Titkársága vezetői.
A megállapodást az egyetem részéről Prof. Dr. Rovó László rektor és Dr. Fendler Judit kancellár, az SZBK képviseletében Dr. Nagy Ferenc főigazgató, az ELI-ALPS részéről Prof. Dr. Szabó Gábor ügyvezető, az ELKH Titkársága képviseletében pedig Prof. Dr. Maróth Miklós elnök írta alá.

A partnerségre lépő intézmények összehangolják a tudományos és pályázati tevékenységüket, megosztják az infrastruktúrájukat, bátorítják a kutatói kiválósági együttműködésen alapuló projekteket és konzorciumépítő aktivitást, valamint erősítik a kutatói utánpótlás biztosítására irányuló tevékenységeket. Az együttműködés célja, hogy megerősítsék azokat a kiválósági elemeket, amelyek egyaránt növelik az egyetem, a lézeres kutatóintézet, valamint a kutatóközpont nemzetközi láthatóságát és elismertségét. A partnerek a korábban már bevált Kiválósági Együttműködési Program alapján mintaprojektet indítanak, amelynek eredményei tudás- és módszertani alapot teremtenek a további együttműködésekhez, egyben kifejezik az ELKH sokoldalú szerepvállalását a kutatóegyetemek megerősítésében.

Egyik fontos rövidtávú cél, hogy a regionálisan kiemelkedő egyetemi tudásbázis és az ELI-ALPS – mint európai és világszinten is élvonalbeli lézeres kutatási infrastruktúra – kutatói tevékenysége az Európai Unió kiválósági követelményeinek megfelelően erősödjön, illetve bővüljön az ELI-ALPS infrastruktúrájára épülő hazai kutatóprojektek száma. Az ELI-ALPS berendezéseivel végzett kutatások ugyanis nemcsak a fizikában, hanem a biológiában is áttöréseket hozhatnak. Az itt elérhető egyedülálló fényforrások olyan pontos méréseket tesznek lehetővé, amelyek a fény és az élő szervezet anyagainak kapcsolatával foglalkozó fotobiológiai kísérletek alapjául szolgálnak, ezzel teret biztosítanak az SZBK kiválósági kutatási projektjeinek megvalósításához is.

A három szegedi kutató-oktatóhely az együttműködés során nagy hangsúlyt kíván fektetni többek között az európai színvonalú kutatás-fejlesztés ösztönzésére, a magyar tudományos eredmények hasznosításának előmozdítására, valamint a tudományos utánpótlás és tehetséggondozás megerősítésére.

A Horizon Europe által a kiemelt specializációkban biztosított, nemzetközi színvonalú innovációs környezet mérsékelheti, és a remények szerint vissza is fordíthatja a tehetséges magyar kutatók külföldre, illetve a központi régióba, különösen a fővárosba történő elvándorlását, ezzel hozzájárul az ország gazdaságát és társadalmi viszonyait érintő kedvező folyamatok alakulásához. A kritikus tömeget meghaladó és kiváló minőségű felsőoktatási és kutatási kapacitás révén az egyetem a nagy nemzetközi rangsorokban jelentősen előre léphet.

Az SZBK és az SZTE, illetve az ELI-ALPS és az SZTE együttműködése eddig is szoros volt. Az SZBK és az egyetemek kapcsolatát alapvetően a tudományos együttműködések határozzák meg, ezenfelül az intézet munkatársai számos oktatási feladatot is ellátnak. Intenzív szerepet vállalnak például az SZTE alap- és posztgraduális képzésében, emellett az SZTE diákkörös és PhD-programjaiban számos kutatási projektet akkreditáltak. 2019-ben 24 BSc és MSc diákkörös, valamint 25 PhD-hallgató munkájának az irányítása folyt az SZBK-ban. A közös kutatásokban megnyilvánuló intézményesített kutatás-fejlesztési és oktatási együttműködések egyre dinamikusabbak, és nemzetközi jelentőséggel bírnak. Az ilyen széles körű együttműködések sikerének jó példája a 2017-ben elnyert, a molekuláris medicina hazai fejlesztését célzó közös SZBK-SZTE–SE–EMBL EU Teaming pályázat, mely a következő években jelentős forrásokat biztosít az intézmények legkiválóbb csoportjai számára a gyakorlatközeli orvosbiológiai programok megvalósításához. További jelentős együttműködések alakultak ki az SZBK és az SZTE csoportjai között a jelenleg zajló, nagy volumenű GINOP-pályázatok teljesítése során is.

Ezekre az értékes tapasztalatokra építve indul el egy új, nagy léptékű – hangsúlyozottan az ELKH kutatóhálózat és az egyetemek közötti K+F együttműködésre fókuszáló – innovációs támogatási program, illetve az ehhez igazodó pályázat kidolgozása és megtervezése.

Az SZTE és az SZBK az előzőekben ismertetett prioritások alapján fejlesztik tovább az együttműködést támogató már meglévő eszközrendszert, amelynek fontos kiinduló eleme az egyetemi támogatott kutatócsoportok rendszerének megújítása, további megerősítése, valamint egyes egységeinek a beillesztése az együttműködés fő tudományos programjainak a hálózati rendszerébe. Szintén középtávú cél egy, az ismert Lendület program mintájára, ám az innovációra fókuszáló pályázati konstrukció kidolgozása is.

A közösen megvalósuló projekt a koronavírus-járvány következő hullámaira való felkészülésre, és a jövőben lehetséges egyéb globális járványok kutatására is komoly hangsúlyt helyez. A járványok biológiai és orvostudományi kezelése mellett elemzi és értékeli a matematikai alapú kockázatértékelő és előrejelző modellek módjait is. Ennek jelentős társadalomtudományi aspektusa is van, így a társadalmi dimenziójú Nemzeti Laboratóriumok program részeként, mintegy misszióorientált, többszereplős konzorciumban megvalósítható mintaprojekt épülhet fel, előkészítve ezzel a következő programidőszak ERC-, illetve EIC-pályázatain potenciálisan esélyes kutatási programokat.

A most létrejövő megállapodás kiváló lehetőséget teremt a résztvevő intézetek számára a stratégiai önmeghatározásra, mert a gyakorlati együttműködés során markánsan és mindenki által érthető, konkrét formában jelenik meg a szereplők magukra vállalt – és közösen tovább fejleszthető – közép- és hosszú távú működési és értékstratégiája, társadalmi szerepe. Ez nem lehet más, mint hogy az intézményesített összefogás eredményeként Szeged – mint a Dél-alföldi régió társadalmi, szellemi, kulturális központja – méretében és lehetőségeiben is a nemzetközi élvonalba kerüljön. Ez úgy valósulhat meg, ha az SZTE, az SZBK és az ELI-ALPS külön-külön és együttesen is kiemelkedő hatást gyakorol a helyi társadalmi és kulturális életre. Ez azt jelenti például, hogy tömegével jönnek létre spinoff kutatócégek, helyi vállalkozók sereglenek oda újabb innovatív ötletekért, a kutatói közösségek elitje képviselteti magát a vállalatok és vállalkozások igazgatótanácsaiban, illetve tanácsadó csapataiban, továbbá gazdag tudományos és kulturális programkínálat nyílik meg a város lakói, illetve az odalátogató vendégek – közöttük a fiatalok – számára.

Az Energiatudományi Kutatóközpontban fogják tesztelni az első erőműméretű fúziós reaktor egyik kulcstechnológiáját

Az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont Fúziós Plazmafizika Laboratóriuma több más hazai vállalattal közösen nyert el egy több mint 2,4 millió eurós – átszámítva több mint 850 millió forint összértékű – pályázatot, amely jelentős mértékű hazai ipari hozzájárulással valósul meg. A munka heteken belül el is kezdődik. Célja, hogy 18 hónap alatt felépüljön egy kísérleti biztonságvédelmi rendszer az ITER magfúziós kísérleti berendezés számára.

A csillagok energiatermelésének földi körülmények között történő megvalósítása immár fél évszázados vágya az emberiségnek. Az Európában jelenleg is épülő ITER-berendezés jelentős lépés ezen az úton. Ebben a berendezésben a Nap közepén uralkodó hőmérsékletnél forróbbra hevített, kb. 100 millió °C-os hidrogéngáz ég el héliummá, miközben tízszer több energia keletkezik, mint amennyit az anyag fűtésére elhasználunk. A földi „csillagok” begyújtásához az emberiség eddigi legkomplexebb berendezését kell megépíteni és üzembe helyezni.

Számítógép-generált kép a törtjégbelövő rendszer laboratóriumáról az Energiatudományi Kutatóközpontban

A beindítás mellett kritikus fontosságú a berendezés biztonságos leállítása is. A forró anyagba puskagolyó gyorsaságú, mínusz 260 °C-os hidrogénjég-lövedéket, más néven pelletet lőnek. Ez egy sörétes puskához hasonlóan kis méretű jégdarabokkal szórja meg a célpontot, funkcióját tekintve úgy, mint egyfajta poroltó. Az elmúlt évtized kutatásainak eredményeképpen Budapesten épülhet meg a belövőberendezés prototípusa. Az EK kutatói a pellet előállításának, gyorsításának és törésének tesztelésével, a kilövőszerkezet mérnöki tervezésével, illetve a szükséges kísérleti és megfigyelési módszerek kifejlesztésével jelentős mértékben hozzájárulnak az ITER későbbi biztonságos üzemeltetéséhez.

Törtjégbelövő a JET-tokamakon

A berendezés gázrendszere a H-Ion Kft, míg a kriogén tervezése a VTMT Kft hozzájárulásával valósul meg, bővítve ezzel a Wigner FK, a C3D Kft., a GEMS Kft. és a Fusion Instruments Kft. által megkezdett magyar hozzájárulás értékét.

Az ELKH kutatóhálózat három intézete a hálózat részeként, de önálló kutatóhelyként folytatja tovább a tevékenységét

Az átalakítás célja az intézetek speciális kutatási profiljának és céljainak erősítése

Az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) Irányító Testületének a 2020. november 24-ei ülésén hozott elvi döntése alapján az ELKH kutatóhálózat három, jelenleg egy-egy kutatóközponthoz tartozó intézete kiválik a kutatóközpontból, és tevékenységét a jövőben önálló kutatóhelyként folytatja tovább az ELKH-n belül. A döntés tudományos szakmai érvek mentén – külső szakértők és az ELKH Tudományos Tanácsa érintett szakkollégiumainak bevonásával –, az intézetek speciális kutatási profiljának és céljainak megerősítése érdekében történt. Az önálló intézetté alakulás hosszabb folyamatot vesz igénybe.

A döntés az Agrártudományi Kutatóközpont Állatorvos-tudományi Intézetét (ÁOTI), a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Geodéziai és Geofizikai Intézetét (GGI), valamint az Ökológiai Kutatóközpont Balatoni Limnológiai Intézetét (BLI) érinti.

A három intézet speciális kutatási területeken, sok esetben unikális feladatokat lát el Magyarországon: az ÁOTI az állatorvos-tudomány egyetlen hazai főhivatású kutatóhelyeként a terület molekuláris mikrobiológiai kutatási bázisa; a GGI biztosítja a Naprendszeren belüli, Földre irányuló űrkutatás magyarországi bázisát, és itt működik a szeizmológiai megfigyelések hazai központja; a BLI-hez pedig a Balaton és környéke vízvilágának a kutatása tartozik. Emiatt a kutatóközpontokba tömörülés egyik előnyének számító szakmai szinergiák és interdiszciplináris együttműködések nem alakulhattak ki a kutatóközpont többi tagjával, ami szintén azt a szakmai érvet támasztotta alá, hogy ezek az intézetek önállóan működjenek tovább. Így biztosítva lesz számukra az a rugalmasság és gyors döntéshozatali mechanizmus is, amely elengedhetetlen a hatékonyabb feladatellátáshoz és működéshez. 

Dr. Maróth Miklós, az ELKH elnöke a döntéssel kapcsolatban elmondta: „Az ELKH vezetése kiemelt prioritásnak tartja a kutatóhálózat fejlesztését, illetve hatékonyságának és nemzetközi versenyképességének növelését. E célkitűzés eléréséhez a bővülő anyagi források biztosítása mellett rendkívül fontos szerepet játszik a kellő szakmai támogatás nyújtása, amelynek részeként az Irányító Testület most három tagintézet szervezeti felépítésének optimalizálásáról hozott döntést. Várakozásaink szerint az önálló működés pozitív hatással lesz az érintett intézetek szakmai fejlődésére, és megkönnyíti számukra nemzetközi pozícióik erősítését.

A kutatóhálózat 2012-ben történő átalakítását követően – amely során a korábbi fenntartó számos, azelőtt önállóan működő intézetet kutatóközpontokba vont össze – az ELKH Titkársága az idén kezdeményezte az elmúlt nyolc év tapasztalatainak az áttekintését és értékelését. A tapasztalatok összegyűjtése és értékelése külső szakértők, illetve az ELKH Tudományos Tanácsának szakterületi illetőségű szakkollégiumainak bevonásával történt.

Ennek a munkának az eredményeként három kutatóintézet esetében merült fel a kutatóközpontból történő kiválás és az ELKH kutatóhálózaton belül önálló kutatóhelyként való működés lehetősége. Az erre irányuló javaslatok alapján hozta meg az ELKH Irányító Testülete a döntést az érintett intézetek önállóvá alakításáról.

Az ELKH Irányító Testületének elsődleges feladata, hogy – a kutatóhelyek javaslatainak figyelembevételével – a kutatóhálózat tudományos stratégiáját meghatározza, és a stratégiai célok eléréséhez, illetve a kutatóhálózat fejlesztéséhez szakmai és anyagi támogatást biztosítson. A források elosztása a jövőben egy új modell szerint történik, amelytől az ELKH vezetése azt várja, hogy hatékonyabbá, átláthatóbbá, és kiszámíthatóbbá teszi a kutatóhálózat finanszírozását, támogatja a kiválóságot a kutatás terén, növelve ezáltal a kutatási hálózat nemzetközi szintű versenyképességét is.

 

Az ÖK kutatói számítógépes szimuláció segítségével a világon elsőként bizonyították a kromoszómák keletkezésének elméletét

Az ELKH Ökológiai Kutatóközpont (ÖK) munkatársai Szathmáry Eörs akadémikus vezetésével a világon elsőként mutatták ki egy rendkívül fejlett számítógépes szimuláció segítségével, hogy a földi élet hajnalán hogyan jöhettek létre a kromoszómák. A felfedezés alapjaiban változtathatja meg az élet keletkezésének kutatását. Elméletükről néhány napja jelent meg tanulmány a PLOS Genetics-ben.

Talán nincs is alapvetőbb kérdés a biológiában, mint az élet megjelenésének mikéntje. Az élet, mai tudásunk szerint, pedig nem képzelhető el információtovábbítás nélkül. Az élőlényeknek már a kezdet kezdetén át kellett adniuk a saját szervezetük felépítéséről és az életfolyamataik működéséről szóló információt a követő nemzedék tagjainak. Arról mára széles körű tudományos konszenzus alakult ki, hogy az első örökítőanyag-molekulák rövidek voltak, és a mai RNS-re hasonlítottak. Az RNS ugyanis egyszerre működik örökítőanyagként és enzimként is, vagyis az élethez szükséges molekuláris folyamatokat is képes irányítani.

Kezdetben ezek a kezdetleges génekként működő rövid RNS-molekulák nem kapcsolódtak egymáshoz, mint ahogyan a mai élőlények sejtjeiben lévő kromoszómákon lévő gének kapcsolódnak. A kromoszómák megjelenése az élet evolúciójának egyik fontos mérföldkövét jelentette. De hogyan történt ez az ugrás?

„Ha e gének szabadon mozognak, és egymástól függetlenül készül róluk másolat, akkor egyesek óhatatlanul sikeresebbek lesznek, gyorsabban szaporodnak, és elnyomják a többieket. Vagyis az élőlény egésze nem maradhat fenn” – mondja Szathmáry Eörs, az ÖK főigazgatója.

„Ennek a problémának mi, magyarok adtuk meg a máig legelfogadottabb megoldását még 33 évvel ezelőtt: sejtekbe kell csomagolni a géneket. Így a gének érdekei már azonosak, és nem előnyös egyikük számára sem, ha a sejt elpusztul. Mondhatjuk, mindenki egy csónakban evez, és senki nem nyer azzal, ha túlságosan ingatják a csónakot” – teszi hozzá az elismert akadémikus.

Tehát ezzel a sejtes szerveződés eredete magyarázatot nyert, de az összefüggő kromoszómák megjelenése továbbra is rejtély maradt. Az utóbbi jelenséget vizsgálva angol és magyar evolúcióbiológusok értek el áttörést 1993-ban. Már akkor számítógéppel modellezték az ősi sejtek működését, és kimutatták, hogy a kromoszómákká összekapcsolt gének sikeresebbek voltak, mivel csökkentették a gének sejten belüli versengését. Sőt emellett azt is biztosítják, hogy az azonos kromoszómán ülő gének együtt kerülnek át az osztódáskor szétváló utódsejtekbe, így a leszármazott biztosan tartalmazni fogja az összes szükséges gént a túléléshez.

27 évvel ezelőtt e számítógépes szimuláció úttörő volt, de az akkori komputerek képességeit össze sem lehet hasonlítani a mai lehetőségekkel. Így a kutatók nemrégiben egy sokkal kifinomultabb, ezáltal valósághűbb körülményeket teremtő algoritmus segítségével továbbfejlesztették a kísérletet, az eredmények pedig még inkább elméletük helyességét bizonyították.

„A korábbi szimulációba nem vettük be a genetikai állomány megváltozásának, tehát a mutációknak a hatását, noha ez a jelenség az evolúció egyik valós hajtóereje. Emellett az úgynevezett dózishatás is hiányzott a kísérletből. Ez egyszerűen azt jelenti, hogy ha a sejt több RNS-enzimet tartalmaz, akkor gyorsabban képes működtetni az életfolyamatait” – folytatja Szathmáry Eörs, majd hozzáteszi: „Most mindezt figyelembe vettük, így egészen valósághűen sikerült modelleznünk a korai sejtek küzdelmét, és bennük a kromoszómák létrejöttét. Azt figyeltük, hogy az eltérő alkotóelemeket tartalmazó sejtek közül melyek válnak sikeressé a túlélésért folyó harcban.”

A sejtek számára a legtöbb mutáció káros, tehát rontja túlélőképességüket. Sőt kezdetben sok parazitagén is lehetett az élőlények genomjában, amelyek szaporodtak önös érdekeiktől hajtva, de az egész sejt számára nem hoztak semmi hasznot. Feltételezhetjük tehát, hogy azok a sejtek lesznek sikeresebbek, amelyek jobban képesek védekezni a káros mutációk ellen. A kísérletből pedig egyértelműen kiderült, hogy a kromoszómával rendelkező sejtek e tekintetben felülmúlják a kromoszómát nélkülöző társaikat.

A szimuláció megengedte a gének összekapcsolódását, vagyis a kromoszómák létrejöttét, de felbomlását is, ami az RNS-világban gyakran előfordulhatott. Kiderült, hogy a dózishatásnak engedelmeskedve olyan kromoszómák terjednek el a populációban, amelyekben több azonos gén kapcsolódik össze – vagyis megjelentek a ma ténylegesen is létező géncsaládok. Ráadásul e kromoszómák a különböző feladatot ellátó géneket azonos, kiegyensúlyozott mennyiségben tartalmazzák. A tudósok ezzel bizonyították, hogy a különböző gének a sejt számára optimális számban és arányban kapcsolódnak össze kromoszómákká, méghozzá spontán módon.

„A legnagyobb eredményünk, hogy bebizonyítottuk: a kromoszómák segítségével a sejtek több gént képesek fenntartani, mint kromoszómák nélkül. Ezáltal összetettebb élőlények jöhettek létre, és megjelenhetett az élet abban a formájában, ahogy azt mi ismerjük” – összegzi Szathmáry Eörs.

A kromoszómák megfelelő térszerkezete biztosíthatta a hasznos funkciókat (illusztráció)

A tanulmány szabadon hozzáférhető a PLOS Genetics honlapján.

További információ: szathmary.eors[kukac]gmail.com

Életen át tartó tanulás? Hálózatos módszerrel igyekeznek megérteni a madárének komplexitását a kutatók

Az örvös légykapón vizsgálták a madárének szekvenciális szerveződését az ELKH Ökológiai Kutatóközpont Evolúciós Ökológiai Csoportjának és az ELTE Állatrendszertani és Ökológiai Tanszék Viselkedésökológiai Csoportjának a kutatói. A vizsgálatok eredményeiről 2020. október 30-án a Behavioral Ecology folyóiratban jelent meg tanulmány.  A cikkből kiderül, hogy az egyedi madárének szintaktikai felépítése nem állandó, hanem a madár élete során folyamatosan változik, méghozzá a kor előrehaladtával egyre hosszabb, ismétlődő hangsorozatokat találunk benne, amelynek hátterében feltehetően hosszú távú tanulási folyamatok állnak. Az állati kommunikáció egyedfejlődésének és evolúciójának vizsgálata azért is fontos, mert segít az állatok környezethez való alkalmazkodásának, illetve a párválasztásuknak a megértésében is. Zsebők Sándor, az Ökológiai és Botanikai Intézet munkatársa foglalta össze a jelenséget.

Éneklő hím légykapó (Laczi Miklós felvétele)

Az emberhez hasonlóan számos állat kommunikál olyan hangsorozatokkal, amelyben a hangelemek sorrendje nem véletlenszerű, azonban ennek a sorrendiségnek a változatosságáról és funkciójáról az emberi nyelvvel ellentétben kevés ismeret áll rendelkezésre. Ahhoz, hogy a témáról többet megtudjunk, tanulmányoznunk kell az egyed énekének változásait az élete során, illetve az egyedek közötti szekvenciabeli különbségeket, és meg kell vizsgálnunk, hogy vajon a sorrendiséget meghatározza-e az egyedek minősége, valamint hogy ez a sorrendiség befolyásolja-e a szaporodási sikert.

A madárének kiváló kutatási modellje az állati kommunikációnak és kifejezetten alkalmas a fenti kérdéskör tanulmányozására, mivel viszonylag könnyű rögzíteni és számítógéppel feldolgozni, ugyanakkor már eleve sok mindent tudunk róla. A hímek énekükkel jelzik területük határát, ezzel üzennek a többi hímnek, de a tojóknak is, hogy itt a párválasztás lehetősége. Az ének fontos információkat tartalmazhat az egyedek fizikai kondíciójáról, egészségi állapotáról, sőt korábban szerzett tapasztalataikról.

Az örvös légykapó énekének szonogramja. Az egyes hangelemtípusokat különböző betűk jelzik. A kutatók a hangelemtípusok közötti sorrendiséget a hálózatok módszerével vizsgálták.

Az egyik ilyen viszonylag jól ismert modellfaj a tanulmányban tárgyalt örvös légykapó (Ficedula albicollis), illetve annak éneke, amelyben a kis hangelemek sorrendiségét hálózatelemzési módszerekkel tanulmányozták a kutatók. A hálózati mérőszámok változatosságát három időablakban (napon belül, napok között és évek között) vizsgálták, ismételt hangfelvételek alapján, majd meghatározták azok kapcsolatát olyan egyedi tulajdonságokkal, mint a hímek kora, kondíciója, a költőhelyre érkezés ideje, párosodási sikere és túlélése. Az adatokat a kutatók a Pilis–Visegrádi-hegységben gyűjtötték, összesen mintegy 200 éneklő hím egyedtől.

A kutatók azt találták, hogy az éneken belül a kis hangelemek sorrendisége nem véletlenszerű, hanem hosszabb, ismétlődő szekvenciákat lehet fedezni benne. A hangelemek egymásutániságát az elemek akusztikus tulajdonságai is befolyásolják, azaz a madarak úgy próbálnak énekelni, hogy lehetőleg az egymás utáni kis hangelemek hangmagassága minél jobban különbözzön egymástól. Az így felépülő énekeket feltehetően nehezebb produkálni, mint az egy hangmagasságon kiadott hangelemeket, így a hímek tulajdonképpen saját képességeiket reklámozzák a fajtársak számára. Ezt támasztja alá az is, hogy néhány hálózati mérőszám egyedek közötti változatossága nagyobb volt, mint az egyeden belüli változatosság, ami arra enged következtetni, hogy a sorrendiség potenciálisan egyedi tulajdonságokat kódolhat. A tanulmány szerzői azt is kimutatták, hogy az idős hímek a fiatalokhoz képest rendezettebben énekelnek: hosszabb, ismétlődő szekvenciákat hallatnak, melyekben egyedi hangelemeket használnak. Ennek a hátterében valószínűleg hosszú tanulási folyamat áll.


Az ábrák a madárénekben található kis hangelemtípusok közötti kapcsolatot ábrázolják hálózat formájában. A csomópontok (körök) a hangelemtípusokat jelentik, melyek színe annál mélyebb, minél több másik hangelemfajtával állnak kapcsolatban. A kapcsolatok (nyilak) pedig azt jelölik, hogy mely hangelemtípusok fordulnak elő közvetlenül egymás után.

Habár a kutatóknak közvetlenül nem sikerült bizonyítaniuk a sorrendiség és a párválasztás közötti kapcsolatot, feltételezhető, hogy a fajtársaknak mind a territórium megtartásában, mind a párválasztásban előnyös lehet az énekben szereplő szekvenciális szerveződésre is figyelni. Az idősebb hímek ugyanis tapasztaltabbak lehetnek nemcsak az éneklésben, hanem a hímek közötti küzdelemben is, így kevésbé érdemes velük a területért versengeni. Továbbá az idősebb hímek feltehetően már több tapasztalatot gyűjtöttek a ragadozók elkerülésével és a megfelelő odú kiválasztásával kapcsolatban, ami fontos szempont lehet a tojók számára párválasztáskor.

Ezek az eredmények számos további kutatás alapját képezhetik, ezért hozzájárulhatnak azoknak a tényezőknek a feltárásához, amelyek a komplex állati kommunikáció kialakulását befolyásolhatták.

A cikk adatai:

Szerzők:

Zsebők Sándor, Herczeg Gábor, Laczi Miklós, Nagy Gergely, Vaskuti Éva, Hargitai Rita, Hegyi Gergely, Márton Herényi, Markó Gábor, Rosivall Balázs, Szász Eszter, Szöllősi Eszter, Török János, Garamszegi László Zsolt

Cím: „Sequential organization of birdsong: relationships with individual quality and fitness”

Folyóirat: Behavioral Ecology

DOI: https://doi.org/10.1093/beheco/araa104

Online szabadon elérhető: https://academic.oup.com/beheco/advance-article/doi/10.1093/beheco/araa104/5943632

Hatékonyabb lehet a kutatási eredmények hasznosítása az SZTNH és az ELKH együttműködésével

Együttműködési keretmegállapodást írt alá a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalának (SZTNH) és az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) Titkárságának vezetősége 2020. október 29-én. Az együttműködés célja, hogy az ELKH kutatóhelyein létrejött szellemi alkotásokat minél nagyobb arányban tudják hasznosítani, aminek meghatározó feltétele a szellemi tulajdon megfelelő védelme.

„A kutatóközpontok hosszú távú sikeréhez járul hozzá, ha összehangoljuk a kutatást és az iparjogvédelmet. Az együttműködés részeként a kutatók segítséget kapnak ahhoz, hogy az innovációikat különböző oltalmakkal (például szabadalommal, használatiminta-oltalommal vagy akár védjeggyel) biztosítsák. Az iparjogvédelem használatával nem csak a tudományos eredmények, hanem a kifejlesztett megoldások gazdasági és társadalmi hasznossága is egyértelmű, ez a fajta tudatosság pedig nem csak példaértékű, hanem követendő kell, hogy legyen a hazai kutatásban” – mondta el a sajtótájékoztatón Pomázi Gyula, az SZNTH elnöke. Hozzátette: – „Az SZTNH a közel 125 éves fennállása alatt mindig támogatta a hazai fejlesztéseket és innovációkat, ez a feladat pedig ugyanúgy megmaradt napjainkban, sőt továbbiakkal bővült, úgy mint a kutatás-fejlesztés minősítés, amely egyre nagyobb népszerűségnek örvend a KKV-k körében.”

Az együttműködő felek közös célja az ELKH kutatóhelyeinél keletkezett szellemi alkotások védelmének és hasznosulásának elősegítése, a kutatók szellemitulajdon-védelmi tudatosságának növelése. Ennek érdekében – az együttműködési szándék kinyilvánítása mellett – a felek rögzítették az együttműködés első éves munkatervét is.

„Az ELKH az ország legjelentősebb tudástermelő kutatóhelyeit tömörítő hálózatként kiemelkedő szereppel bír a hazai tudományos életen belül, teljesítménye jelentős mértékben befolyásolja Magyarország nemzetközi innovációs rangsorokban elfoglalt helyét. Eredményességének kulcsát a magas színvonalú kutatási eredmények létrehozása mellett azok társadalmi és gazdasági hasznosulása jelenti, amelynek sikeres megvalósulásában kulcsszerepet játszik a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalával való együttműködés” – hangsúlyozta dr. Maróth Miklós, az Eötvös Lóránd Kutatási Hálózat elnöke. Hozzátette: – „Az együttműködés kölcsönös előnnyel jár a felek számára, a kutatói közösség iparjogvédelmi és szerzői jogi tudatosságának és eszköztárának növelése – a megújuló innovációs folyamatok mellett – elősegíti a keletkező szellemi alkotások hatékony társadalmi és gazdasági hasznosulásához fűződő kölcsönös érdekeiket.”

A két szervezet közös célja az ELKH kutatói szellemitulajdon-védelmi tudatosságának növelése, a szellemi alkotásokhoz kapcsolódó oltalmi és hasznosítási tevékenységük támogatása. Az együttműködés keretében az SZTNH szakértői a jövőben vezető előadói szerepet vállalnak az ELKH szellemitulajdon-védelmi és tudatosságnövelő rendezvényein. A tervezett közös képzések mellett az SZTNH támogatja az ELKH szellemitulajdon-kezelési gyakorlatának megújítását, a hálózati szintű kutatáshasznosítási stratégia kialakítását.

 

További információk:

 

Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala: https://www.sztnh.gov.hu/hu

Médiakapcsolat: Gyulasi Georgina, georgina.gyulasi@hipo.gov.hu, +36 30 298 4646

Eötvös Loránd Kutatási Hálózat: https://elkh.org/

Médiakapcsolat: Hencz Éva, hencz.eva@elkh.org, +36 30 155 1803