VISUOMENĖ
2024.04.05. KĄ MUMS BYLOJA GENAI
Į publicisto poeto Kęstučio Trečiakausko klausimus atsako viena žymiausių Lietuvos genetikos ir genomikos specialisčių Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto Žmogaus ir medicinos genetikos katedros mokslininkė doc. dr. Alina Urnikytė
DNR vadinama „gyvybės molekule“ yra tiesiog gamtos stebuklas, labiau panašus į fantastiką, nei į tikrai egzistuojantį faktą. Ar tiesa, kad šiandien ją galima atkurti net iš prieš keliasdešimt tūkstančių metų egzistavusių neandertaliečių ar kitų palaikų? O kokius seniausius lietuviškus genus pavyko atrasti?
Alina Urnikytė. VU nuotr.
Visiškai tiesa. Ir tai ne fantastika, o realybė. O kai kam net kasdienybė. Genomo arba genetinio kodo nustatymo technologijos per pastarąjį dešimtmetį labai ištobulėjo, kurių pagalba mes ir galime atkurti mūsų senųjų protėvių, kurie gyveno prieš keliasdešimt šimtų ar net tūkstančių metų, genetinius duomenis. Genetinio kodo atkūrimui reikalingi senovės protėvių kaulai, iš kurių išskiriama DNR ir nuskaitoma. Deja, ne visada pavyksta išskirti DNR iš randamų kaulų. Atkurta senovės genetinė informacija mums leidžia išaiškinti tokius dalykus, kaip ir kokiomis ligomis sirgo mūsų išnykę protėviai, kokios infekcinės ligos buvo būdingos, o galbūt mums perdavė atsparumo geną kai kurioms ligoms. Pvz. Hugo Zeberg ir kolegų 2021 m. buvo nustatytas neandertalietiškas genetinis variantas, apsaugantis nuo sunkios covid-19 formos. Savo darbuose taip pat lyginau lietuvių genomus su neandertaliečio genomu ir nustatėme, kad turime apie 2 proc. neandertaliečių genų, tiek kiek ir kiti europiečiai. Lietuvių genome buvo rasti neandertalietiški genai, susiję su imunitetu, kurie siejami su infekcinėmis ligomis, odos ląstelių diferenciacija (keranitocitais, odos ląstelės kurios sukuria barjerą tarp aplinkos ir organizmo, taip pat svarbūs imunitetui). Archajiški genai siejami su imunitetu tikriausiai padėjo šiuolaikiniam žmogui išgyventi naujoje aplinkoje jiems išėjus iš Afrikos.
Kuo pasižymi lietuviškas genomas? Ar tik tuo, kad esame vieni iš nedaugelio išsaugoję europiečių genetinį fondą?
Jei lyginame žmones iš Europos ir lietuvius, mūsų genomas yra senas ir unikalus. Mes išsiskiriame tuo, kad turime didžiausią genetinį komponentą iš medžiotojų-rinkėjų, atėjusių iš Vakarų.
Mano tyrimas atskleidė šiuolaikinių lietuvių išskirtinumą, lyginant su kitomis Europos populiacijomis – nustatyti didžiausi trys genetiniai „pėdsakai“, priklausantys protėviams iš trijų skirtingų priešistorės laikotarpių: pagrindinis genetinis komponentas priklauso prieš neolitą gyvenusiems medžiotojams-rinkėjams, o kiti du mažesnio santykio gentiniai komponentai – ankstyvojo ir vidurio bronzos amžiaus stepių pastoralistams (indoeuropiečiams) ir vėlyvojo neolito bronzos amžiaus europiečiams.
Tai parodo sudėtingą lietuvių populiacijos istoriją, kai maišėsi skirtingos protėvių grupės skirtingais istoriniais laikotarpiais. Lietuviai išsaugojo savo genomo unikalumą per daugybę amžių, nepaisant nepalankių istorinių įvykių ir tuo metu paplitusių mirtinų ligų.
Kurių tautų genai mums yra artimiausi?
Kaimyninių populiacijų genai mums yra artimiausi, o ypatingai latvių. Šiuo metu baiginėju lietuvių ir latvių genetinę analizę, kurios pirminiai rezultatai parodė didžiulį lietuvių ir latvių genetinį panašumą, kas patvirtina stereotipinį posakį, kad esame broliškos tautos.
Ką apie lietuvius byloja jų epigenetinė informacija?
Kol kas netirta lietuvių epigenetika populiacijos lygmenyje. Ateities planuose yra numatyti tokie tyrimai.
Genuose užkoduota tokia eiliniam žmogui neaprėpiama informacija, kad sunku net suvokti jos mastą. Ar nekyla mintis, jog prieš milijardus metų atsirandant gyvybei tokia programa negalėjo susiformuoti be Kūrėjo įsikišimo?
DNR. Warren Umoh / Unsplash nuotr.
Visgi tikiu, kad mus sukūrė Žemė, ir joje veikiančios evoliucinės, geologinės jėgos lėmė tai, kad evoliucionavome iš molekulių į protingą ir išradingą Homo sapiens.
Kiekviena organizmo ląstelė turi geną, kuriame įrašyta visa gyvūno, augalo ar mikroorganizmo informacija. Kurie duomenys yra svarbiausi, lemiantys sveikatą, gabumus, gebėjimą išlikti?
Jeigu kalbame apie žmogaus genomą – svarbiausi duomenys yra genai, kurie tiesiogiai ir nulemia sveikatą, gabumus, išvaizdą, prisitaikymą prie aplinkos ir t.t. Genai, kurių pas žmogų yra apie 20 000, sudaro tik apie du procentus genomo. Gali kilti natūralus klausimas, o ką gi daro likusi genetinė informacija, ar ji yra nesvarbi? Prieš gal daugiau nei 10 metų buvo manyta, kad likusi, nekoduojanti genomo dalis yra „šiukšlinė“, funkcine prasme nesvarbi, nieko nenulemia, neįtakoja nei sveikatos, nei gabumų. Tačiau vėliau buvo išaiškinta, kad taip nėra. Visa DNR seka, kurią sudaro 3,1 milijardo raidelių, yra svarbi ir tiesiogiai arbe netiesiogiai nulemia tai, kokie mes esame, kuo dažniausiai sergame, kaip susitvarkome su ligomis ir kaip išgyvename skirtingose aplinkose. Gamta yra labai protinga, visada yra evoliucinė kiekvienos genomo raidelės priežastis. Tačiau dar daug klausimų apie ne geninės genomo dalies funkciją lieka neatsakytų.
Stebėtinas geno sugebėjimas išlikti ekstremaliausiomis sąlygomis. Bet ar tos siaubingos sąlygos neišmuša jo iš vėžių, nesukelia nepageidautinų mutacijų, išsigimimo?
DNR molekulė yra labai stabili dėl savo dvigrandės struktūros ir stiprių cheminių jungčių, bei tam tikruose organizmuose yra užprogramuota išlikti net ir ekstremaliomis sąlygomis. Tarkim ekstremofilai (mikroorganizmai) gali gyventi ekstremaliomis sąlygomis 122 C karštyje arba -20 laipsnių šaltyje, rūgštinėse ar šarminėse aplinkose. Tikriausiai veikia tam tikri mechanizmai, kurie leidžia organizmui prisitaikyti prie tam tikrų aplinkos sąlygų stabilizuojant DNR.
Taigi mūsų genomą veikia aplinka?
Genomas +aplinka = fenotipas. Aplinka yra labai svarbus veiksnys.
Žmogaus genomas saugo informaciją ir instrukcijas, kurios leidžia mūsų kūnui susiformuoti ir funkcionuoti, tačiau jam taip pat reikia tam tikro mechanizmo, kuris leistų reaguoti ir prisitaikyti prie aplinkos, kurioje organizmas randasi ir vystosi.
Pavyzdžiui, pieno cukrus – laktozė. Prieš 5 000 m. žmonės negalėjo virškinti pieno produktų, kadangi neturėjo geno, kuris leistų tą daryti. Tačiau pradėjus verstis žemdirbyste, prisijaukinome gyvulius, mums teko prisitaikyti prie pasikeitusių gyvenimo sąlygų, kitokio maisto, taigi ir pieno. Įvyko mutacija gene, dėl kurios žmonės galėjo virškinti pieną. Ši mutacija buvo palaikoma gamtinės atrankos dėl pieno naudos organizmui ir dėka to mutacija buvo perduodama iš kartos į kartą. Būtent dėl šios priežasties šiuo metu lietuvių populiacijoje ir kitose Šiaurės Europos populiacijose netoleruojančiųjų laktozės yra daug mažiau. Tiesa, tos tautos, kurios istoriškai visada vartojo mažai pieno produktų, pavyzdžiui, Azijos šalių, laktozės netoleruoja iki šiol, nes jas šiuo požiūriu mažiau paveikė gamtinė atranka.
Taip pat aplinkos poveikio rezultatas – genai, susiję su šviesios odos ir mėlynomis akimis, ypač Šiaurės Europos šalyse. Mes gauname mažiau saulės spindulių, o šviesi oda mums padeda geriau pasisavinti vitaminą D. Mūsų tyrimo metu lietuvių populiacijoje nustačiau net keletą genų, kurie atsakingi už šviesios odos pigmentaciją.
Žmogaus gebėjimasprisitaikyti prie skirtingos aplinkos yra fenomenalus.
Man susidarė įspūdis, kad gamta „protinga“ ir neleidžia krėsti kvailysčių. Visų gyvybės formų instinktas yra daugintis, pratęsti savo „giminę“. Net kumelės ir asilo hibridas mulas negali turėti palikuonių. Kaip suprasti gamtos krečiamą išdaigą su homoseksualumu? Gal tai gamtos programa riboti populiacijos augimą?
Buvo bandymų nustatyti „homoseksualumo geną“, tačiau tai nepasitvirtino. Jeigu toks genas ir būtų nustatytas, jis nebūtų perduodamas sekančioms kartoms, kadangi tokios poros negali susilaukti palikuonių.
Tai viena iš galimų teorijų, kad homoseksualumas yra gamtos programa riboti populiacijos augimą. Tačiau mes nežinome, kodėl egzistuoja homoseksualumas, kuris yra paplitęs ne tik tarp žmonių bet ir kitų žinduolių tarpe.
Skaitmeninės informacijos kodavimas šiandien neblogai suprantamas. O kaip sekasi išgvildenti analoginę informaciją, vadinamą epigenomu? Ar iš gimusio kūdikio 26 milijarduose ląstelių esančios epigenetinės informacijos galima nuskaityti, kas jo laukia?
Nesu epigenetikos specialistė, tačiau viso epigenomo nuskaitymo era tik prasideda. Tokio tipo darbuose didžiausia problema yra ta, kad nuskaitytas epigenomas ar net genomas sugeneruoja labai daug duomenų ir jo interpretavimas ne visada yra paprastas ir tiesioginis. Tad pasakyti, kas laukia kūdikio remiantis genomo ar epigenomo duomenimis, manau, galima kalbant apie paveldimas genetines ligas ar paskaičiuoti polinkį sirgti daugiaveiksne poligeninės etiologijos liga, kaip pvz., širdies kraujagyslių ligos, cukrinis diabetas ar onkologinės ligos.
Kas, Jūsų manymu, yra didžiausia grėsmė lietuvių tautos išlikimui – katastrofiškai mažas gimstamumas, padidėjęs mirtingumas dėl rūkymo, narkotikų, alkoholizmo…
Kad populiacija išliktų, turi būti pakankamas skaičius besidauginančių asmenų bei galinčių perduoti savo genus sekančiai kartai. Taip pat svarbu, kad populiacijos dydis būtų kuo didesnis, tai nulemia didesnę genetinę įvairovę, o tai siejama su sveikesne ir stipresne populiacija. Taigi mažas gimstamumas, migracija, padidėjęs mirtingumas mažina populiacijos dydį ir jos galimybes išlikti.
Netikiu Engelso ir kitų marksistų pasakėle, kad beždžionė tapo žmogumi, kai paėmė į rankas akmenį ar pagalį. Daugelis gyvūnų, net paukščiai, vabalai moka naudotis „įrankiais“. Žmogus tapo homo sapiens, kai pradėjo kalbėti. Ar yra koks nors ryšys tarp kalbos ir genetinio paveldo? Vieno JAV universiteto profesorius man aiškino, kad žmogus, mokantis tik vieną kalbą nėra visavertis…
Pastaruoju metu nemažai teko diskutuoti šia tema su filologu prof. Jurgiu Pakeriu, su kuriuo bandom suartinti dvi tarpdisciplinines sritis - genetiką ir lingvistiką. Visgi priėjom bendros išvados, kad kalba evoliucionuoja greičiau nei genomas. Tarkime, kaip pavyzdį paėmę lietuvius ir estus. Genetiškai mes esame pakankamai panašūs, tačiau lingvistiškai - ne. Tačiau ar gebėjimas išmokti daug skirtingų kalbų yra nulemtas genetinių variantų, nebuvo iki galo įrodytas. Gal epigenetiniai tyrimai tai galės patvirtinti arba paneigti.
Kaip vertinate galimybę „padidinti“ Lietuvių tautą mišriomis santuokomis? Ar gamtoje egzistuoja tabu tuoktis, pavyzdžiui, skirtingoms rasėms?
Gal tiktų amišų bendruomenės pavyzdys. Jie gyvena nedidelėse bendruomenėse, labai izoliuotai ir nesimaišo su svetimšaliais. Tautų maišymasis genetine prasme padidina genetinę įvairovę o tai didina individų tinkamumą, išgyvenamumą, prisitaikymą.
Kaip vertinate lietuvių genofondą ir ar toks egzistuoja?
Gal šis klausimas siejasi su Lietuvos populiacijos genetiniu išskirtinumu, daline izoliacija, kas ir apibrėžia mūsų lietuvių genofondo unikalumą.
Genofondas – terminas naudojamas populiacijų genetikoje reiškiantis vienos besikryžminančių individų populiacijos genetinės informacijos, arba alelių, rinkinys tam tikrame laike. Genofondas keičiasi su laiku veikiant evoliucijos veiksniams, mutacijoms (pokytis DNR sekoje), gamtinė atranka (nulemia organizmų prisitaikymą), genų dreifas (nulemia atsitiktinius genofondo pokyčius, atsitiktinis genų perdavimas kitai kartai, priklauso nuo populiacijos dydžio).
Ar eilinis Lietuvos pilietis gali kreiptis, kad būtų „perskaitytas“ jo geno kodas? Kur reikėtų kreiptis ir kiek tai kainuotų?
Tikriausiai turite omenyje DNR kilmės testus. Tiesioginių tokios paslaugos teikėjų Lietuvoje nėra, tik tarpininkai, kurie surenka mėginius ir išsiunčia partneriams į kitą šalį tyrimui atlikti. Tačiau aš pasisakau prieš tokius tyrimus. Pirmiausia dėl to, kad žmogus su savo vardu pavarde gal ir gyvenamuoju adresu išsiunčia visą informaciją apie save kažkur į kitą šalį. Beje, daugiausia tokių testų siūlo Kinija. Prancūzijoje ir Vokietijoje yra griežtas reguliavimas. Prancūzijoje DNR testai galimi tik medicininiais, moksliniais ir teisiniais tikslais. Vokiečiai net ir moksliniais tikslais nelabai dalinasi genetiniais duomenimis. Ta informacija, kurią gaunate yra minimali, o kartais net klaidinga. Taip pat įmonės siūlančios tokias paslaugas kartais perparduoda žmonių genetinius duomenis farmacijos kompanijoms.
2018 m Nature publikavo tyrimą, kurio rezultatai parodė, kad apie 40 % DNR testų rezultatų, kurie buvo parduoti Amerikoje, buvo klaidingi.
Ką norėtumėte pridurti prie šio pokalbio ir ar manote, kad lietuviai šiame globaliame pasaulyje turi galimybę išlikti kaip unikali tauta?
Sunku pasakyti kas bus po 100, 1000 ar daugiau metų. Tačiau stebint šių dienų globalizacijos tendencijas galimybės lietuviams išlikti kaip unikaliai tautai nėra didelės. Pasaulis, kuriame gyvename, yra dinamiškas, nors ir evoliucijos eigoje žmogus visada buvo dinamiškas. Todėl, mano manymu, genetikų dabartinis indėlis ir sukauptas palikimas ateinančioms kartoms yra be galo svarbus.
Atgal
.jpg)
