Fizikai Nobel-díj 2024: John Hopfield és Geoffrey Hinton, a mesterséges neuronhálózatok és a gépi tanulás úttörői
Káli Szabolcs PhD (HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet)
Elhangzott a 2024. december 10-i osztályülésen

A mesterséges intelligencia, és ezen belül a biológia által inspirált mesterséges neurális hálózatok kutatása a múlt század közepén kezdődött, az ebből kifejlődött technológia pedig éppen manapság hoz forradalmi változásokat a tudományban, a gazdaságban, sőt, a mindennapi életünkben is. Az előadás röviden felvázolja a mesterséges neurális hálózatok történetét, fókuszálva a Hopfield és Hinton által felfedezett koncepcionális újdonságokra.

A mikroRNS-ek: kis méretű, de erőteljes regulátorok a génállományban
Orbán Tamás PhD (Génreguláció Kutatócsoport, Molekuláris Élettudományi Intézet, HUN-REN TTK)
Elhangzott a 2024. november 12-i osztályülésen

A molekuláris genetika hajnalán a genom legfontosabb szereppel bíró régióinak a fehérjekódoló géneket tartották. Kiderült azonban, hogy ezek az örökítőanyagnak sokszor csak egy kis hányadát (az emberi génállományban például kevesebb, mint 5%-át) alkotják, így felmerült a kérdés, hogy vajon a maradék „genomiális sötét anyag” vajon milyen elemeket rejt, és mik lehetnek ezeknek a funkciói. Az elmúlt évtizedek kutatásai fény derítettek arra, hogy a genom nagy része különféle szabályozó RNS-ket kódol, és ezek közé tartoznak a 2024. évi orvosi-élettani Nobel-díj nyertesei által felfedezett mikroRNS-ek is. Ezek a valóban szokatlanul rövid (mindössze 19-24 nukleotid hosszúságú) RNS molekulák a sejtekben az Argonaute fehérjékkel összekapcsolódva úgynevezett „csendesítési komplexeket” alkotnak, amelyek, ahogy a nevük is mutatja, más gének, elsősorban fehérjekódoló gének működését gátolják. Ez úgy történik, hogy a mikroRNS-ek szekvenciális alapon felismerik a célpontjaikat jelentő mRNS-ket (hírvivő RNS-eket), és csökkentik vagy gátolják a róluk induló fehérjeszintézist. Egy mikroRNS-nek több célpontja is lehet, illetve egy mRNS-hez többféle mikroRNS is kapcsolódhat, így a sejtekben egy komplex szabályozási hálózat működik, amely képes a génexpressziós mintázat „finomhangolására”, ezáltal nagyon sokféle sejtdifferenciációs és sejtélettani folyamat befolyásolására. Ehhez kapcsolódva az elmúlt években az is kiderült, hogy a mikroRNS-ek szintjének megváltozása sokféle betegséggel is összefüggésbe hozható, így a mikroRNS-ek mind biomarkerekként, mind pedig terápiás célpontokként is szolgálhatnak. Az előadásban röviden bemutatásra kerül ezen fontos szabályozó RNS-ek sejten belüli „életútja”, illetve az is, hogy ezek az ismeretek hogyan állíthatók az orvosbiológiai kutatások szolgálatába.

Az alkalmazott alapkutatás – az alfa-taxonómia alkalmazási lehetőségei napjaink globális kérdései kapcsán
Csorba Gábor PhD (Magyar Természettudományi Múzeum, Állattár)
Elhangzott a 2024. június 11-i osztályülésen

A minket körülvevő élővilág sokféleségének leírása, és ennek a sokféleségnek a rendszerezése alapvető, ősi igénye az embernek. A rendszerezés során használt kategóriák tárgyalása, illetve ezek összevetése az élőlények leszármazási viszonyaival, a taxonómia, illetve a szisztematika tudománya. Ez a tudomány sokáig megállt önmagában, de mára társadalmi és politikai elvárás, hogy közvetlenül hasznosuló, gazdaságilag mérhető, és jól kommunikálható eredményeket (is) produkáljon. Jelen előadásban arra láthatunk példákat, hogy az emlősök (sőt, tovább szűkítve, a denevérek) hazai rendszertani kutatása hogyan segítheti természetvédelmi, állatföldrajzi, leszármazási, táplálkozás-ökológiai és járványtani kérdések tisztázását.

A paradicsomhal (Macropodus opercularis), mint az evolúciós fejlődésgenetika és a viselkedésgenetika régi-új modellorganizmusa
Varga Máté PhD (Eötvös Loránd Tudományegyetem, Genetikai Tanszék)
Elhangzott a 2024. április 9-i osztályülésen

Az elmúlt bő fél évszázadban a modellorganizmusok használata a biológiai tudományok egyik sarokkövévé vált. Ezeknek az élőlényeknek köszönhetően sokkal mélyebb ismeretekre tettünk szert az élő rendszerek „normális” belső működéséről ugyanakkor a kutatásokat kb. féltucat modellorganizmus dominálja, amelyek előnyeik mellett mind rendelkeznek a saját biológiai jellegzetességeiből adódó limitációkkal is. Utóbbi miatt egyre többen szorgalmazzák „nem konvencionális” modellfajok bevonását is a kutatásokba, amelyek alkalmasabbak lehetnek bizonyos biológiai kérdések, kérdéskörök megválaszolására.

Az ELTE Biológiai Intézetében az elmúlt pár évben látványos eredményeket értünk el a paradicsomhal genetikai modellszervezetté alakításában. Ez a faj a 20. század utolsó évtizedeiben az ELTE Etológiai Tanszékén végzett viselkedési kutatásoknak köszönhetően lett szélesebb körben is ismert. A paradicsomhalak viszonylag széles, genetikailag kódolt viselkedési repertoárral rendelkeznek, amelynek leírásában úttörő szerepe volt a Csányi Vilmos professzor vezette csoportnak. Bár ez a korábbi kutatási vonal később fokozatosan visszaszorult, az elmúlt évek molekuláris forradalma lehetővé tette, hogy szinte tetszőleges fajból modellorganizmus válhasson. Ezeknek a technológiai áttöréseknek köszönhetően az elmúlt években nem csak a paradicsomhal genomját tudtuk meghatározni, de újgenerációs szekvenálási és képalkotói eljárások kombinálásával a paradicsomhalak kulcsfontosságú szervének, a légköri levegő felhasználását lehetővé tevő labirintusszervnek is részletesen leírtuk a fejlődését. A korábbi viselkedésgenetikai kutatási vonal folytatásaként mélytanulási algoritmusok és nagy-áteresztőképességű viselkedésfigyelő rendszerek bevonásával a paradicsomhalak specifikus, emberi szempontból is fontos viselkedésmintáinak (ilyen a légzés, agresszió, tanulás, szülői viselkedés) vizsgálatát is elkezdtük.

A perifériás nyirokszöveti stroma szövet-specifikus differenciálódása és szerepe a szisztémás immunológiai kompetencia kialakításában: régi szereplők új fényben és új helyeken
Balogh Péter, az MTA doktora (Pécsi Tudományegyetem, Klinikai Központ)
Elhangzott a 2024. március 12-i osztályülésen

A perifériás nyirokszövetek (lép, nyirokcsomók valamint nyálkahártya-asszociált nyirokszövetek) elsődleges szerepe optimális mikrokörnyezet biztosítása a hatékony adaptív immunválaszok elősegítéséhez, amiben az antigén-bemutató sejtek és a klonális génátrendeződéssel kialakuló antigén-receptort hordozó sejtek összekapcsolódása meghatározó jelentőségű. Bár ezen szövetek túlnyomó részét mobilis hematopoetikus eredetű fehérvérsejtek alkotják, a nyirokszövetek strukturálódásának valamint a fehérvérsejtek szövet-specifikus megtelepedésének és helyi túlélésének kulcsfontosságú szereplői a kötőszöveti alapállományi (stromális) összetevők. A kórokozókkal szembeni immunválaszok elősegítése mellett ezek az alapállományi sejtek krónikus gyulladásos és szövet-specifikus autoimmun kórképekben is fontos szerepet tölthetnek be, ezért részletesebb megismerésük ezen megbetegedések hatékonyabb kezelését is elősegítheti. Az előadás célja ezen sejtek szövet-specifikus fejlődéstani jellemzőinek valamint új típusú formációinak egérkísérletes modellek felhasználásával történő bemutatása.

A tudomány eszközeivel a biodiverzitás-krízis ellen: ökoszisztémák helyreállítása, élőhelyek kezelése, fajok védelme és döntések megalapozása
Lengyel Szabolcs, az MTA doktora (HUN-REN Ökológiai Kutatóközpont)
Elhangzott a 2024. február 13-i osztályülésen

Az előadásban az ökológiai alapkutatások és a konzervációbiológiai alkalmazott kutatások szinergiáinak illusztrálására négy témacsoportban mutatom be a 2009-ben alakult Konzervációökológiai Kutatócsoport fontosabb eredményeit. (1) Kutatócsoportunk Európa egyik legnagyobb kiterjedésű ökoszisztéma-restaurációs projektjét koordinálta és terepi kísérletekben monitorozza az ízeltlábú és gerinces állatközösségek hosszú távú változásait. Legfontosabb eredményünk, hogy több élőlénycsoport regionális fogyatkozása is visszafordítható a táj-léptékű restaurációval, ugyanakkor számos csoport esetén szükséges a poszt-restaurációs kezelés tudományos bizonyítékokon alapuló tervezése és megfelelő kivitelezése is. (2) A legtöbb ökoszisztémában központi szerepű ízeltlábúak globális csökkenésének kevésbé ismert mechanizmusa, hogy a legelő állatok kezelésére használt féreghajtószerek, főként az ivermektinek elpusztítják a trágyához kötődő ízeltlábúak petéit és lárváit. Egy új projektben a rovarbarát legeltetés (ivermektin-mentes legeltetés és mesterséges rovarélőhelyek) növényekre, ízeltlábúakra és madarakra gyakorolt hatásait vizsgáljuk kontrollált terepi kísérletekkel a Kiskunsági Nemzeti Parkban. (3) A fajok védelmével zajló kutatásokra példa a görög karsztviperával (Vipera graeca) tíz éven át Albánia és Görögország magashegységeiben végzett vizsgálat-sorozat, melynek köszönhetően a faj a legkevésbé ismert európai hüllőfajból az egyik legjobban ismert fajjá vált. A csak 1600 m fölött megtalálható, hideg-adaptált, klímaváltozás által közvetlenül fenyegetett viperafaj védelmét biogeográfiai, molekuláris genetikai, termobiológiai, táplálkozási és közösségökológiai vizsgálatokkal alapoztuk meg. (4) A biodiverzitás-politikai intézkedések tudományos megalapozása érdekében három EU keretprogramos nemzetközi konzorciális projektben értékeltük az európai biodiverzitás-monitorozó programokat, vizsgáltuk a biodiverzitási mintázatok léptékfüggését és állapítottunk meg védelmi prioritásokat az európai édesvízi biodiverzitás védelme érdekében. Mindhárom projektben konkrét javaslatokat tettünk a tudományos megalapozottság erősítése érdekében. Az előadás végén aktuális kezdeményezéseket mutatok be a kutatásokból származó eredmények közvetlen hasznosulására.