tg-cbmass-20121025

A múlt héten már írtam a Kentuckyban frissen megnyílt kreacionista múzeumról és most az arstechnica szerzőinek köszönhetően, újabb képekkel lehetünk gazdagabbak. Kedvencem Éva (?) és a békésen legelő Velociraptor. Olyan valós...

Bár egyéni géntérkép még nem adatik meg mindenkinek, a rendelkezésünkre álló ismeretek arra már elegendőek, hogy viszonylag gyors tesztekkel felmérhessük, egyes egyének hajlamosabbak-e bizonyos megbetegedésekre, vagy sem.

Ez nem ördöngösség, hiszen ha tudjuk, hogy milyen jellegzetes DNS szekvenciák kapcsolhatók egyes betegségekhez, akkor csak azt kell ellenőriznünk, hogy a páciensben jelen van-e az adott szekvencia vagy sem. A szóbanforgó DNS szekvenciák, pedig ún. SNP-k (Single Nucleotide Polymorphism), olyan jellgezetes részei a genomunknak, ahol a DNS egy-egy bázsipárban eltérhet az emberek egyes egyedei között. Fontos megjegyezni, hogy ezek az eltéresek csak amolyan "tereptárgyként" működnek, mert viszonylag egyenletesen vannak elszórva a kromoszómákon. De az, ha egy SNP jellegzetesen előfordul bizonyos betegségekkel diagnosztizált emberekben, még nem feltétlenül jelenti azt, hogy okozója is a betegségeknek: csak annyit bizonyít, hogy az SNP és a betegséget kiváltó genetikai változás nagyon közel esnek egymáshoz (ami persze azt is jelenti, hogy akár egybe is eshetnek), ezért együtt öröklődnek.

Szóval az elmélet viszonylag egyszerű, de eljutni az SNP-betegség korreláció felfedezéséhez, az masszív (és gyakran monoton) munkát jelent. Először ui. fel kell térképezni egy minimális számú SNP-t az emberi genomban, amelyek viszonylag gyakran előfordulnak különböző emberekben és a genomot egész sűrűn képesek lefedni. Erre volt jó a humán genom project, majd a HapMap project. Amikor ezek kéznél voltak, akkor pedig következett, hogy sok ezer emberben, köztük meghatározott betegségekkel rendelkezőkben megvizsgálják az SNP-k mibenlétét és csak ezeknek a több éves, rengeteg munkát és energiát (pénzről nem is szólva) igénylő folyamat végén láthatjuk, hogy bizonyos betegségeket okozó genetikai változások hol rejtőznek.

Az alábbi ábra egy ilyen kutatás eredményét foglalja össze (a zöld pontok a lényegesek, mert ezek jelentenek statisztikailag fontos összefüggést egy-egy SNP jelenléte és a vizsgált betegség kialakulása között).

A héten megjelent ilyen típusú cikkáradat (a fontos és összefüggő dolgokat a Nature és a Science egyeztetve szokta lehozni) néhány megállapítása már korábbról is ismert volt: pl. hogy a TCF72L gén (10. kromoszóma) meghibásodása kettes típusú cukorbetegséget okoz, az egyes típusú cukorbetegség és a reuma pedig egyaránt autoimmun megbetegedések, amelyek a sejtfelszínen megjelenő fehérjéket kódoló gének (6. kromoszóma) hibájából erednek. De nagyon sok új információt is kaptunk: pl. hogy az említett betegségek más gének hibájából is létrejöhetnek, míg olyan betegségeknél mint a koszorúér elmeszesedés vagy a prosztatarák elsőrangú jelöltjeink lettek a tövábbi vizsgálatokhoz.

A szívkoszorúér betegségeknél úgy tűnik, hogy a 9. kromoszóma valamilyen elváltozásához kapcsolhatók: ami megnehezíti a dolgot, hogy a változás a jelek szerint nem fehérjekódoló szekvenciákban van, amelyeket mindig trükkösebb vizsgálni. A prosztatarák leggyakoribb okozója pedig a 8. kromoszómán van, de nem egy, hanem több különböző génről van szó a jelek (és SNPk) szerint, talán ezért sem sikerült eddig a betegség genetikai hátterét megfejteni.

És persze olyan, korábbról már ismert dologról sem szabad megfeledkezni, hogy egyes betegségek kialakulási valószínűsége illetve előfordulása genetikai háttér-függő: a koszorúér-elmeszesedét okozó mutáció, minden negyedik kaukázusi egyénben jelen van (más populációkban ritkább), a prosztatarákhoz kapcsolódó SNP pedig az afro-amerikaiak körében "népszerű". Ezek ellenére, pontosabban ezekkel  az ismeretekkel kombinálva,  valószínűsítheő, hogy az új tudás jól hasznosítható lesz hatékonyabb szűrővizsgálatok kialakítására és (remélhetőleg) a betegségek komoly szövődményeinek megelőzéséhez is.

A kutyák megunhatatlan alanyai a különböző genetikai vizsgálatoknak, hiszen évezredek szorgos tenyésztésével egészen elképesztő formagazdaságot sikerült létrehoznunk körükben. Így aztán legyen a kérdés méret, vagy alkat, biztos, hogy sikerül valami informatívat "kipréselnünk" négylábú barátainkból.

Most épp a whippet (azaz szalonagár) került terítékre. Ezt az agáralkatú kutyát Angliában tenyésztették ki versenyzésre a 17. század magasságában. S bár ma már számos kiállításon a kutya sudár alkatát díjazzák előszeretettel, a verseny-tenyésztők számára a külalak másodlagos, a legfontosabb a sebesség.

A közelmúltban amerikai tenyésztők arra figyeltek fel, hogy egy igen jellegzetes új fenotípus (alkat) tűnt fel az elsősorban versenyre tenyésztett whippetek között, amelyet első pillantásra már-már groteszk módon megnövekedett izomzat jellemez: ez az ún. "bully" whippet (C).

Ezekre a kutyákra az jellemző, hogy szüleik is átlagon felüli izomzattal rendelkeznek, bár koránt sem annyival, mint intenzív szteroidkúrán túlesett testépítőre emlékeztető utódaik. Mint kiderült, a különös testalkatot a myostatin (mstn vagy mh) nevű gén mutációja okozza: a "bullyk" homozigóták a gén működésképtelen alléljára nézve (azaz mindkét kromoszómájukon a rossz verziót hordozzák), míg szüleik heterozigóták, vagyis a hibás allél mellett bennük meglelhető a gén működöképes verziója is.

A különös mutáció feltérképezése viszonylag gyorsan ment, ugyanis a MSTN működésképtelenségéből adódó "túlizmosodás" nem ismeretlen a genetikusok számára: számos más fajban leírták, így kézenfekvő volt ezzel kezdeni a vizsgálódást.

Az első mstn mutánst - történetesen egy egeret - épp tíz éve írták le és ennek szinte azonnal gyakorlati alkalmazása is lett, mivel ripsz-ropsz megfejtette a híres fehér-kék belga ill. piemonti szarvasmarhák rejtélyét. Mindkét emlősfajban a homozigóta mutáns egyedek hasonlóan kigyúrtnak tűnnek a normális társaikhoz viszonyítva, mint a "bully" whippetek, de míg a mutáns egereket a genetikusok kiváncsisága hozta létre, a két marha fajtát a kizárólag tenyésztők ambíciója.

A MSTN (egyik) feladata az egyedfejlődés során, illetve felnőtt egyedekben is az izomőssejtek osztódásának szabályozása (az őssejtpopulációk a külöböző életszakokban kicsit különböznek, de a MSTN hatása nagyvonalakban ugyanaz). Ahol a fehérje nem működőképes, ott az őssejtek nagyobb előszeretettel osztódnak, így az állat izomban (vagyis húsban) gazdagabb lesz, mint nem mutáns társai (a teljes testsúly 20-30 százalékkal lehet több); gyakran ez együtt jár a zsírszövet csökkenésével is. (Nem véletlen a tenyésztők rajongása a fehér-kék belga iránt: maximális mennyiségű színhúst nyerhetnek a lehető legkisebb befektetéssel. Bár az íz szempontjából sokak szerint a Myostatin hiány nem jár előnyökkel, sőt egyesek a "klasszikus" marhahúsra esküsznek.)

Egerek, tehenek és kutyák mellett azonban emberben is leírtak már a MSTN mutációt (nincs ebben semmi meglepő, hiszen csak vaskalapos kreacionisták gondolják azt, hogy ránk nem ua. a természeti törvények vonatkoznak, mint más fajokra). Konkrétan egy német kisfiúról van szó, akire már születésekor felfigyeltek izmai fejlettsége miatt és négyéves korában már háromkilós súlyokat volt képes kitartani oldalra.

Van-e, lehet-e konkrét előnye, vagy hátránya a mutációnak? Az előnyök oldalán a válasz igen, bár hozzá kell tennem, hogy legtöbb esetben ez nem természetes, hanem egy ember definiálta előny. Ilyen a szarvasmarhák esetén a megnövekedett húsmennyiség, vagy a versenyeken szereplő whippetek esetén a sebesség. Ugyanis a genetikai tesztek azt mutatják, hogy a heterozigóta szalonagarak sokkal nagyobb valószínűséggel lesznek sikeres versenyzők, mint a mutációt egyáltalán nem hordozó társaik. (Asszem jobb hangsúlyozni, hogy itt valószínűségekről van szó: a mutáció jelenléte nem jelent bizonyosságot, és a mutációt nem hordozó agarak közül is kerültek ki sikeresek.)

Ez pedig értelemszerűen felveti a kérdést, hogy mi a helyzet az emberek esetén? Az említett német kisfiú édesanyja - aki maga is a mutáció hordozója volt - sikeres atlétanő volt, vagyis nagyon úgy tűnik, a MSTN funkció blokkolása versenyelőnyt biztosíthat bizonyos versenyszámokban. Ergo gigantikus naivitás lenne azt gondolni, hogy a mai durván teljesítményorientált világban sokan sportoló nem tesz meg majd mindent, hogy valamiképpen letörje saját mstn génjeinek az aktivitását.

És valóban, bár hivatalosan még nem kaphatók myostatin-gátlók, jópár testépítő website, már árul ilyeneket (valszleg egyik szer sem valóban úgy hat, ahogy állítják, de nyilván ez sokakat nem gátol meg abban, hogy erre elverjék a pénzüket). Az persze még koránt sem tisztázott, hogy a különböző sportszervezetek mennyire tekintik majd legális doppingnak az efajta szerek alkalmazását (ha valóban lesznek), és ha esetleg az illegális szerek listájára kerülnek - mint ahogy szerintem erre jó esély van - az egy elég pöpec kis etikai dilemmát vet majd fel: mert mi van azokkal az atlétákkal akik "természetesen" doppingolnak, vagyis valamilyen mstn mutáció hordozói? Elintézzükée annyival, hogy "szerencséjük van" és ezze kicsit egy GATTACA-i világ fele megyünk, ahol a génjei alapján dönthető el maj a gyerekekről, hogy érdemes-e adott sportágnak nekivágniuk, vagy ezeket az embereket (kvázi) mindenféle jogszabály-sértés nélkül eltiltjuk a versenyektől, csak mert ilyennek születtek (lásd pl. mi van azokkal a nőkkel, akik valójában XY kromoszómapárt horoznak, de valamyilen mutáció miatt mégsem fejlődnek ki a férfi ivarszerveik)? (Vagy csak én kreálok álproblémákból valósnak tűnőket...? ;-))

A sok pozitívum után, még mielőtt valaki a napi nyomelemek közé akarná soroltatni a myostatin-blokkolókat, nem árt egy csöppet elfilózni az esetleges hátrányokon: bár egerekben és kutyákban a mutációt eddig nem kapcsolták szervi elváltozásokhoz, szarvasmarhákban a mutáció jelenléte és az izomszövet megnagyobbodása, a többi szerv összezsugorodásához vezetett. Ehhez még hozzájön az is, hogy több fajban nehezebben megy a homozigóta mutáns egyedek szaporodása és a homozigóta embriók is nagyobb eséllyel pusztulnak el. Hogy mindez miért van, az nem teljesen világos, de nem árt észben tartani, hogy a mstn nem csak az izmokban fejeződik ki, és más szövetekben más, fontos funkciója is lehet! Szintén említést érdemel, hogy nem minden fizikai megerőltetés szempontjából lesz előnyös az extra izomtömeg: a hosszútávfutás más izomösszetételt igényel és komoly tüdőmunkát, nem véletlen talán, hogy a whippeteknél hosszabb távon versenyeztett agarakban nem sikerült a mutációt felfedezni (bár lehet, hogy ehhez csak túl kicsi volt a vizsgált minta).

Mindebből persze azért az sem következik, hogy az ilyen gyógyszerek kutatása kizárólag a dopping-laborok elfoglaltsága kellene legyen: egereken végzett kísérletek azt igazolják, hogy az izomsorvadás bizonyos formái sikeresen kezelhetők (pontosabban enyhíthetők), ha a myostatin működésének keresztbetesznek.

Bár Craig Venter szereti az ellenkezőjét állítani, egészen eddig nem készült el egyetlen ember egyéni genomszekvenciája sem*. Mivel azonban a genomika egyik gyakran (talán túl sokszor) hangoztatott ígérete a "személyes" genom, nyilvánvaló volt, hogy ez előbb-utóbb változni fog.

Az idő most jött el, s hogy stílszerű legyen a dolog, az első személyes genomszekvenciát a DNS egyik felfedezője, James Watson vehette ma át egy DVD formájában. A művelet 2 hónapot és közel 1 millió dollárt emésztett fel, ami elsőre igen soknak tűnik (főleg, ha minden földlakó számára ilyesmit szeretnénk), de ha belegondolunk, hogy az alig négy éve befejezett (hivatalos) humán genom seregnyi kutató 13 évébe, és az amerikai kormány 3 milliárd dollárjába került, a fejlődés drámai.

És lesz ez még jobb is, hiszen az Ansari X-Prize mintájára meghirdetett Archon X-Prize 10 millió dollárt jelent annak, aki először lesz képes 10 nap alatt 100 genomot leolvasni. A Watson genomját is szekvenáló 454 Life Sciences vállalat elég jól áll a versenyben és az is biztos, hogy némi kedvező reklámért sem kell a szomszédba menniük: ne feledjük ők olvassák a neandervölgyi genomot is, így valszleg még sokszor hallunk róluk a közeljövőben.

* Még ha a Celera anno Venter genomját szekvenálta is, nagyon sokban támaszkodtak a valóban anonim forrásokon alapuló Human Genome Consortium kutatás eredményeire, így valószínűleg az általuk publikált szekvencia sem egyetlen személytől származik). Egyébként a HGC esetében ez szándékosan volt így, nem technikai okokból, hiszen a kutya, oposszum, csirke, csimpánz stb. genomoknál mind konkrétan tudható, kitől/mitől származik a minta.

A kétlábra emelkedés kétségtelenül fontos mozzanata volt az emberi evolúciónak, hiszen így felszabadult a kezünk, amivel aztán egy sereg, gyakran igen hasznos - és többnyire eszközhasználatot igénylő - tevékenységet tudtunk nyugodtan végezni. Éppen ezért nem csoda, hogy sok antropológus fantáziáját hosszú ideje foglalkoztatta, hogy mi is vette rá egykori ősünket a kétlábon járásra.

Mivel legközelebbi rokonaink, a csimpánzok és a gorillák viszonylag ritkán mozognak kizárólag hátsó végtagjaikon, a legelterjedtebb gondolatmenet szerint az ún. "bipedalizmus" az ember-csimpánz vonalak szétválása után jelent meg. Feltehetőleg akkor, amikor ősünk az erdőből fokozatosan kimerészkedett a szavannára, ahol a függőleges testtartás jobban védte a leégéstől és egyszersmind távolabbra látást tett lehetővé. Ennek azonban ellentmondani látszik, hogy az elmúlt években a legrégebbi (még inkább az erdőkben lakó) hominin fosszíliák újravizsgálása során néhányan arra a következtetésre jutottak, hogy rövid távon ezek az élőlények is igen hatékonyan tudtak két lábon mozogni.

Erre a megfigyelésre is támaszkodva, most egy elég radikális új elmélet jelent meg a Science-ben a bipedalizmus eredetéről. A kutatók rengeteg időt töltöttek orángutánok megfigyelésével és azt vették észre, hogy a vékonyabb (és hajlékonyabb) ágakon a majmok előszeretettel közlekednek két lábon, mert így szabadon marad a kezük, amivel más kapaszkodókat tudnak keresni. Sőt, a csimpánzokkal és a gorillákkal ellentétben, akik két lábon járva erősen begörbítik hátsó végtagjukat (durván O lábúak), az orángutánok inkább az emberi egyenes végtagtartást részesítették előnyben.

Így, szól az új elmélet, az emberszabású majmok közös őse, viszonylag gyakran közlekedett az ágak között két lábon, de míg a csimpánzok és a gorillák, a hatékonyabb függőleges irányú helyváltoztatás (fáramászás) érdekében "beáldozták" ezt a képességüket, a mi ősünk megtartotta azt.