Περιβάλλον Ζωή και Γη

Γονιδίωμα: Είμαστε «παιδιά» των μεταλλάξεών μας

Written by Δ.Μ.

Εξέλιξη. Μια διαδικασία εκατομμυρίων ετών, που επέτρεψε στον άνθρωπο να κυριαρχήσει στη Γη, να στρέψει το βλέμμα του στο Διάστημα και να στείλει τεχνητές συσκευές εκεί. Μια διαδικασία που του επέτρεψε τελικά να συλλάβει την ίδια την ιδέα της εξέλιξης. Μια διαδικασία η οποία σε γενετικό επίπεδο καθορίζεται από δύο παράγοντες: Τον ανασυνδυασμό των γονιδίων όταν τα χρωμοσώματα των γονιών μας «ζευγαρώνουν» και τις τυχαίες μεταλλάξεις που αναπόφευκτα προκύπτουν.

Share

Εξέλιξη. Μια διαδικασία εκατομμυρίων ετών, που επέτρεψε στον άνθρωπο να κυριαρχήσει στη Γη, να στρέψει το βλέμμα του στο Διάστημα και να στείλει τεχνητές συσκευές εκεί. Μια διαδικασία που του επέτρεψε τελικά να συλλάβει την ίδια την ιδέα της εξέλιξης. Μια διαδικασία η οποία σε γενετικό επίπεδο καθορίζεται από δύο παράγοντες: Τον ανασυνδυασμό των γονιδίων όταν τα χρωμοσώματα των γονιών μας «ζευγαρώνουν» και τις τυχαίες μεταλλάξεις που αναπόφευκτα προκύπτουν.

gonidioma

Ή τουλάχιστον αυτό πιστεύαμε έως τώρα. Ένας νέος χάρτης του ανθρώπινου γονιδιώματος, ο λεπτομερέστερος που έχουμε δημιουργήσει, παρέχει στους επιστήμονες μια πιο αναλυτική ματιά στα μυστήρια που διαδραματίζουν αυτές οι διαδικασίες. Και αποκαλύπτει ότι οι μεταλλάξεις αυτές ίσως τελικά να μην είναι τόσο τυχαίες όσο νομίζαμε.
Βιολογικός ντετερμινισμός λοιπόν; Όχι ακριβώς. Ας πάρουμε, όμως, τα πράγματα από την αρχή.

Μια εκρηκτική διαδικασία δημιουργίας

Στις 25 Ιανουαρίου η ισλανδική βιοφαρμακευτική εταιρεία deCODE δημοσίευσε τον πρώτο γενετικό χάρτη του ανθρώπινου γονιδιώματος, χρησιμοποιώντας δεδομένα αλληλουχίας ολόκληρου του γονιδιώματος. Το γεγονός αυτό καθιστά τον συγκεκριμένο χάρτη τον λεπτομερέστερο του είδους του. Η deCODE είναι μια από τις πρωτοπόρους στη μελέτη του ανθρώπινου γονιδιώματος.

Όταν, λοιπόν, ωάριο και σπερματοζωάριο ενώνονται, το γενετικό υλικό που περιέχουν υφίσταται σημαντική αναδιάταξη. Οι έλικες του DNA σπάνε έτσι ώστε τα χρωμοσώματα από κάθε γονέα να ενωθούν. Η διαδικασία, γνωστή ως ανασυνδυασμός, είναι αυτή ακριβώς που οδήγησε στην εξέλιξη. Ανακατεύει το γενετικό υλικό έτσι ώστε οι απόγονοι να μη διαθέτουν το ακριβές αντίγραφο του κάθε χρωμοσώματος που έχουν οι γονείς τους. Με άλλα λόγια, αν σήμερα υπάρχουν 7,7 δισεκατομμύρια απολύτως διαφορετικοί μεταξύ τους άνθρωποι, οφείλεται στην παραπάνω εκρηκτική διαδικασία καταστροφής και δημιουργίας.

Ωστόσο, σε κάθε εκρηκτική διαδικασία υπάρχουν και αστοχίες. Στην περίπτωση του ανθρώπινου γονιδιώματος, «μεταλλάξεις». Συγκεκριμένα, πρόκειται για τις λεγόμενες de novo μεταλλάξεις, δηλαδή νέες μεταλλάξεις που δεν κληρονομούνται από κανέναν από τους δύο γονείς και οι οποίες έχουν συνδεθεί με σπάνιες παιδικές παθήσεις, όπως ο αυτισμός.

Η μέχρι σήμερα εδραιωμένη άποψη ήθελε τις de novo μεταλλάξεις να είναι απολύτως τυχαίες. Ο χάρτης της deCODE, όμως, αποκάλυψε κάτι εντελώς διαφορετικό.

Mηχανισμός παραγωγής ποικιλίας

Για να εξασφαλίσουν την εγκυρότητα της μελέτης, οι ερευνητές της deCODE χρησιμοποίησαν την πιο μεγάλη δεξαμενή δείγματος έως σήμερα. Ειδικότερα, εξέτασαν δεδομένα αλληλουχίας ολόκληρου του γονιδιώματος και μεμονωμένες γενετικές μεταλλάξεις από 150.000 Ισλανδούς, διαφορετικών γενεών. Έτσι κατέληξαν σε περισσότερους από 4,5 εκατομμύρια ανασυνδυασμούς γονιδίων και 200.000 de novo μεταλλάξεις. Αποτέλεσμα: Ενας γονιδιωματικός χάρτης με τέσσερις φορές λεπτομερέστερη ανάλυση από τον αντίστοιχο προηγούμενο.

Με έκπληξή τους οι ερευνητές της deCODE ανακάλυψαν ότι οι de novo μεταλλάξεις δεν είναι τελικά απολύτως τυχαίες. Για την ακρίβεια είναι τόσο ώστε να υπάρχει ποικιλομορφία στους απογόνους, αλλά εντός ορίων. Ειδικότερα, ο χάρτης της deCODE αποτύπωσε ότι οι de novo μεταλλάξεις είναι πάνω από 50 φορές πιο συχνές σε περιοχές ανασυνδυασμού, δηλαδή εκεί που «σπάει» το DNA, από ό,τι αλλού στο γονιδίωμα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι οι γυναίκες συμβάλλουν περισσότερο στον ανασυνδυασμό των γονιδίων και οι άνδρες στις μεταλλάξεις, οπότε και στην εκδήλωση σπάνιων παιδικών παθήσεων.

«Αυτό που βλέπουμε είναι ότι το γονιδίωμα είναι ένας μηχανισμός παραγωγής ποικιλίας, αλλά εντός συγκεκριμένων ορίων. Πρόκειται για μια σαφώς ευεργετική διαδικασία για την επιτυχία του είδους μας, αλλά με μεγάλο κόστος για τα άτομα με σπάνιες ασθένειες, οι οποίες αποτελούν συλλογική ευθύνη για την κοινωνία και πρέπει να προσπαθήσουμε να τις αντιμετωπίσουμε», επεσήμανε ο Kari Stefansson, νευρολόγος, ιδρυτής και CEO της deCODE.

De novo μεταλλάξεις και αυτισμός

O αυτισμός είναι μία από τις παθήσεις, τα αίτια της οποίας μάς είναι άγνωστα και έχουν συνδεθεί με τις de novo μεταλλάξεις. Πρόκειται για κατάσταση που χαρακτηρίζεται από δυσκολίες επικοινωνίας, προβλήματα συμπεριφοράς, έλλειψη λεπτών κινητικών δεξιοτήτων, ενώ σε βαριές μορφές συνοδεύεται από χαμηλό IQ και έλλειψη γλωσσικής επικοινωνίας. Ακριβώς λόγω της ποικιλίας και του βαθμού των συμπτωμάτων που σχετίζονται με τον αυτισμό, οι επιστήμονες κάνουν λόγο για «διαταραχές αυτιστικού φάσματος».

Το 2017 μια ομάδα ερευνητών από πολλά ιδρύματα στις ΗΠΑ κατόρθωσε να συσχετίσει τις de novo μεταλλάξεις με τις κινητικές δυσκολίες που παρουσιάζονται σε άτομα με αυτισμό. Οι ερευνητές ανέλυσαν στοιχεία από μια βάση δεδομένων με πληροφορίες για άτομα που βρίσκονται στο αυτιστικό φάσμα και τις οικογένειές τους. Οι πληροφορίες αφορούσαν 2.760 τέτοιες οικογένειες και περιελάμβαναν στοιχεία από το γονιδίωμα, καθώς και στοιχεία συμπεριφοράς μελών.

Οι ερευνητές στη συνέχεια συνέκριναν γνωστές de novo μεταλλάξεις σε άτομα που βρίσκονται στο αυτιστικό φάσμα με περιγραφόμενα συμπεριφορικά σχήματα. Έτσι, κατόρθωσαν να προσδιορίσουν 57 επαναλαμβανόμενες μεταλλάξεις που θα μπορούσαν να σχετίζονται με ελλείψεις κινητικών δεξιοτήτων. Ωστόσο, δεν εντόπισαν καμία συσχέτιση μεταξύ αυτών των de novo μεταλλάξεων και χαμηλού IQ, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι δυσκολίες στη λεπτή κινητικότητα και το χαμηλό IQ αυτιστικών ατόμων έχουν διαφορετική αφετηρία.

Ποια είναι η deCODE;

Η deCODE genetics είναι μια βιοφαρμακευτική εταιρεία με έδρα το Ρέικιαβικ της Ισλανδίας, η οποία ιδρύθηκε το 1996 από τον Kari Stefansson, με στόχο τον εντοπισμό ανθρώπινων γονιδίων που σχετίζονται με κοινές ασθένειες, μέσω της χρήσης δημογραφικών μελετών. Η εταιρεία έχει εντοπίσει γονίδια τα οποία πιστεύεται ότι εμπλέκονται σε καρδιαγγειακές παθήσεις, τον καρκίνο και τη σχιζοφρένεια. Αν και το 2009 κατέθεσε αίτηση πτώχευσης, η αξία των ερευνητικών της προγραμμάτων οδήγησε την αμερικανική Amgen στην απόφαση να την εξαγοράσει το 2012 για 415 εκατομμύρια δολάρια.

Εφ.  Φιλελεύθερος

About the author

Δ.Μ.

Share