Szívós mutációk az ember genetika állományában

Az egerek és a patkányok, illetve a csimpánz és az ember genetikai állományának összehasonlító vizsgálatai során arra derült fény, hogy az embernél a fehérjéket nem kódoló, génszabályozó régiókban rengeteg káros mutáció fordul elő.

Mi tesz minket emberré? Ha biológiai szempontból vizsgáljuk a kérdést, akkor a válasz részben DNS-ünk építőelemeinek sorrendjében (bázissorrend) rejlik. Bár a fosszíliákból is kirajzolódik egyfajta kép az emberi evolúcióról, számos kérdésre csak azok a molekuláris biológiai vizsgálatok fognak választ adni, amelyek génjeink leszármazási útvonalát próbálják meg felderíteni. Az ember, valamint közeli és távolabbi rokonaink genetikai állományának (genomjának) összehasonlításával olyan információkhoz juthatunk, amelyek segítségével rekonstruálhatók azok az események, amelyekre a fosszilis maradványokból nem tudunk visszakövetkeztetni.

Nemrégiben elkészült a csimpánzgenom részleges térképe, ami nagymértékben elősegíti ezeket a kutatásokat. Az ember fejlődési vonala több millió évvel ezelőtt vált el ma élő legközelebbi rokonaink, a csimpánz és a törpecsimpánz (bonobó) fejlődési vonalától. A csimpánz és az emberi genom fehérjéket kódoló szakaszait összehasonlítva számos eltérést találtak, ahogyan arra számítani is lehetett. Ám molekuláris szinten sem csupán ezek tesznek minket emberré: bár a fehérjék szerkezetében tapasztalható eltérések sok esetben jól magyarázzák a fajok közötti különbségeket, legalább ilyen fontos lehet a fehérjék termelődésének szabályozása. A fehérjék termelődésében megfigyelhető különbségek a nem kódoló DNS-szakaszok bázissorrendjének eltéréseiből adódnak, mivel ezek a szakaszok befolyásolják a fehérjéket kódoló gének kifejeződését.

Halmozódó mutációk

Peter Keightley (School of Biological Sciences, University of Edinburgh) és munkatársai kétféle összehasonlító vizsgálatot végeztek párhuzamosan, amelyek érdekes eredményre vezettek. A csimpánz és az ember genomjának szabályozó régióit (nem kódoló DNS-szakaszokat) hasonlították össze egerek és patkányok genomjának ugyanezen szakaszaival. Az eredmények szerint az ember és a csimpánz genomjában a rágcsálókhoz képest sok olyan káros mutáció halmozódott fel, amelyekre valamiért nem hatott szelekciós kényszer. Amíg a rágcsálóknál ezek a mutációk kiszelektálódtak, a csimpánzok és az ember esetében mintegy 140 ezer ártalmas mutáció rögzült vagy őrződött meg azóta, hogy szétvált az ember és a csimpánz közös fejlődési vonala.

Mivel magyarázhatóak ezek az eredmények? Keightley és munkatársai szerint a génszabályozó régiókban a szelekciós erők nem túl hatékonyak a kedvezőtlen mutációkkal szemben. Ennek az lehet az oka, hogy az evolúció során az emberfélék populációi nem voltak elég nagyok ahhoz, hogy a szelekció megfelelő mértékben érvényesülni tudjon. A szerzők eredményei tehát megerősítik azt az elképzelést, amely szerint a populációméret jelentős hatást gyakorolhat a molekulák szintjén zajló evolúciós folyamatokra.

Egy másik fontos kérdés, hogy a mutációk felhalmozódásának milyen következményei lehetnek az emberi evolúció jövőjét tekintve. Valószínű, hogy genomunk "szabályozó őrei" nem fogják engedni, hogy a mutációk mindenféle ellenőrzés nélkül tovább halmozódjanak ezeken a szakaszokon. "Ha a jövőben folyamatosan emelkedne is a nem kívánatos mutációk száma, akkor ezzel párhuzamosan várhatóan a természetes szelekció hatása is erősödni fog, ez pedig megvédi genetikai állományunkat a leromlástól"- magyarázta Keightley.

(Keightley PD, Lercher MJ, Eyre-Walker A (2005) Evidence for Widespread Degradation of Gene Control Regions in Hominid Genomes. PLoS Biol 3(2): e42.)

Illyés András