Először mérték meg közvetlenül az emberi mutációs rátát

Egy nemzetközi kutatócsoport a napokban számolt be arról, hogy először sikerült közvetlenül megmérniük az emberi genetikai állomány pontmutációs rátáját, azaz a DNS-t felépítő egységek egyedi, öröklődő változásait. Az eredmény meglepő, mert kiderült, hogy a környezetszennyezés, a klímaváltozás és egyéb káros külső behatások ellenére az emberi mutációs ráta meglehetősen egyenletes és lassú.

SNP (pontmutáció) létrejötte a DNS-ben: mindössze egyetlen helyen változik meg egy molekula

Az élőlények örökítőanyagának, azaz a DNS-nek az információkódoló részét négy "betű" (azaz négy úgynevezett nukleotid) adja. Ez a négy betű az A (adenin), T (timin), G (guanin) és C (citozin). E betűk hosszú sorából (emberben körülbelül 3 milliárd) áll a genetikai állomány. Amennyiben egy adott helyen nem a szokásos betű áll a DNS-ben, hanem egy másik (például A helyett G), akkor pontmutációról vagy újabb nevén SNP-ről (single nucleotide polymorphism = egypontos nukleotid-polimorfizmus) beszélünk. Az SNP-k túlnyomó többsége nem okoz semmilyen káros hatást vagy betegséget az élőlényben, csak a genetikai változatosságot növeli. Általában elmondható, hogy két ember között 3 millió ponton van különbség a DNS betűiben.

Milyen sebességgel alakultak ki ezek az eltérések? Az emberi mutációs gyakoriság első becslése a modern genetika atyjának tartott J. B. S. Haldane nevéhez fűződik. 1935-ben hemofíliás (csak férfiakban megjelenő öröklött vérzékenység) betegeket tanulmányozott Londonban. Adatai alapján 25 millió nukleotidonként fordul elő egy mutáció egy generációban.

A Current Biology szakfolyóirat legújabb számában publikált eredmények meglepő összhangban állnak Haldane becslésével. A kutatók két távoli rokon férfi Y-kromoszómájának ugyanazt a nagyjából 10 millió nukleotidból álló szakaszát hasonlították össze. Azért választották az Y kromoszómát, mert ez egyedülálló a tekintetben, hogy változatlanul adódik át apáról fiúra, így a mutációk lassan halmozódnak föl benne a generációk folyamán. A vizsgált két férfit 13 generáció választja el egymástól: közös ősük az 1800-as évek elején élt.

Miután megvizsgálták a férfiak kiválasztott genetikai szekvenciáját, a kutatók mindössze négy valódi genetikai mutációra bukkantak. Ebből kiszámíthatták mutációk folyamatos ütemét. "Ez a négy mutáció pontosan azt a mutációs rátát adta nekünk - generációnként 15-30 millió nukleotidra esik egy -, amire számítottunk" - jelentette ki a tanulmány egyik társszerzője, Chris Tyler-Smith, a brit Wellcome Trust Sanger Institute munkatársa. Ez átlagosan 100-200 mutációt jelent gererációnként, vagyis mindannyiunkban 100-200 új mutáció jelenik meg a DNS-ben.

A rendkívül ritka mutációk kimutatása olyan, mint tűt keresni a szénakazalban. A kutatók csak egy új generációs szekvenáló technika segítségével voltak képesek megoldani a feladatot. Mint a tanulmány vezető szerzője, Yali Xue, szintén a Wellcome Trust kutatója elmondta, az általuk létrehozott adatmennyiség összeállítása még néhány évvel ezelőtt is elképzelhetetlen lett volna.

A kutatók tervezik a mutációs ráták további vizsgálatát. "Az, hogy képesek vagyunk megbízhatóan mérni a DNS-mutációk rátáját, azt jelenti, hogy föltehetjük már a kérdést, hogyan változnak a mutációs ráták a genom különböző területei között, sőt talán azt is, hogyan változnak a különböző egyének között" - mondta Tyler-Smith.

Sok embert aggodalommal tölt el, hogy mai, fokozottan környezetkárosító életmódunk génállományunkat is leronthatja. A mostani kutatásból úgy tűnik, hogy - legalábbis egyelőre - még nem romlik a helyzet, de a jövőben akár fel is gyorsulhat a mutációs ráta. Ráadásul genetikai állományunk a külső környezeti hatások (például életmódbeli tényezők) miatt egy különleges módon is megváltozhat életünk során. Ezek olyan kémiai változások, amelyek a DNS információtároló kódrendszerét, a szekvenciáját nem módosítják (tehát nem mutációk). Ehelyett például kisebb molekulák (például metilcsoportok) kapcsolódnak a DNS-hez, egy jellegzetes mintázatot alakítva ki. Ezek az úgynevezett epigenetikai változások megváltoztathatják a gének működését, és ugyanúgy öröklődhetnek, mint a génjeink. A probléma az, hogy a környezet fokozódó szennyeződése miatt egyre több a minket érő kémiai hatás, emiatt nagyobb mértékű lehet a DNS epigenetikus szennyeződése is, tehát az egyes generációk egyre rosszabb helyzetből indulnak. Számos szakértő szerint ez az oka például annak, hogy egyre több az allergiás vagy daganatos beteg.