RASKÓ ISTVÁN
GENETIKAI
IDŐUTAZÁS - AZ EMBERI POPULÁCIÓK EREDETÉNEK NYOMÁBAN
"És mondta Isten: Teremtsünk embert a mi képünkre…
Teremté tehát Isten az embert az ő képére,
Isten képére teremté őt: férfiúvá és asszonnyá teremté őket"
Mózes I. (Teremtés Könyve) 1:26,27
A teremtés mítosza minden világvallás alapját képezi. Választ kapunk belőle arra a gyermekektől gyakran hallott kérdésre, hogy honnan jöttünk, valamint magyarázatot kapunk létezésünkre. De nem kapunk választ arra, hogy vajon mi az oka annak a hihetetlen változatosságnak, amit egy világváros utcáin sétálva a járókelőkön megfigyelhetünk. Az emberek közötti megjelenésbeli különbségnek biztosan van genetikai alapja, de ma már tudjuk, hogy ezek a tulajdonságok több gén együttes hatására alakulnak ki.
Az előadás megvizsgálja, hogy van-e genetikai alapja az emberi faj rasszokba sorolásának, hogy milyen genetikai módszerek állnak rendelkezésünkre a populációk származásának vizsgálatára, illetve néhány példán bemutatja a különböző népcsoportokban szelekcióval kialakult genetikai variánsok egészségügyi jelentőségét.
I. GENETIKAI
KÜLÖNBSÉGEK POPULÁCIÓK KÖZÖTT
A különböző embercsoportok megjelenése eltérő,
mivel őseiknek különböző biológiai története volt. De mennyire különböző ez a
történet? Vajon az embercsoportok eltérése történeti baleset következménye, egy
biológiai tréfa, vagy csak annyi a jelentősége, mint egy farsangi jelmeznek?
Mielőtt belekezdenénk a válaszba, tisztázzuk, hogy
mit tekintünk populációnak. A genetikai meghatározás alapján populációnak
tekintjük az ugyanazon fajhoz tartozó, egy helyen és egy időben élő egyedek
szaporodási közösségét.
Most tehát tekintsük át, hogy milyen genetikai
bélyegek alkalmasak a populációk közötti különbségek vagy hasonlóságok - a
rokonsági viszonyok - vizsgálatára. Bármilyen mérhető, látható tulajdonság
alkalmas erre, így elsősorban olyan biokémiai jellegzetességek, mint a
vércsoportok, az enzimek különböző formái, az antigének. A molekuláris genetika
fejlődése pedig megmutatta, hogy bizonyos DNS-szakaszok is alkalmasak erre. A
vizsgálatokhoz olyan egyszerű, a genetika szabályainak megfelelő öröklődési
mintázatot mutató bélyegekre, markerekre van szükség, amelyek sokalakúságot,
polimorfizmust mutatnak, ami azt jelenti, hogy egy populáción belül legalább
két alléljuk van jelen. Minél nagyobb az adott bélyeg polimorfizmusa, annál
finomabb az egyedek elkülönítése. Gondoljuk meg, egyetlen polimorfizmus alapján
(A és B allélok) egy populáció csak két csoportra (A és B) osztható. Minél több
a polimorfizmus, annál nagyobb az esélye annak, hogy a rokonsági viszonyokat az
adott csoporton belül megállapítsuk. A klasszikus megközelítés alapja az, hogy
egy populáció minden egyes tagjánál megvizsgálják, hogy az adott allél jelen
van-e vagy sem. A populációban az allélt hordozók számát frekvencia
(génfrekvencia) formájában fejezik ki. Az ügy akkor válik érdekessé, amikor a
különböző populációk között ezeket a génfrekvenciákat összehasonlítják.
A vizsgált populációk génfrekvencia-értékei között
tapasztalt eltérés utal a populációk közötti genetikai hasonlóság/különbség
mértékére. Azok a populációk, amelyek egymáshoz hasonló génfrekvenciákkal
rendelkeznek, valószínűleg rokonságban vannak egymással. A gének szintjén
kimutatható különbözőségeknek vagy polimorfizmusoknak a mértéke genetikai
történetünk, rokonsági fokunk "genetikai ujjlenyomataként" szolgál.
Ha tudjuk, hogy a polimorfizmust előidéző mutáció milyen gyorsasággal történik,
megállapítható, hogy hány év telt el a különböző polimorfiát mutató csoportok
szétválása között. Miután a populációk szétválását genetikai differenciálódás
kíséri, a genetikai különbségek mintázatát felhasználhatjuk az evolúció
rekonstrukciójára. A genetikai távolság és rokonság alapján származási fák
rajzolhatók, melyeken a populációkat a fa különböző "ágai" jelenítik
meg.
A gének variációnak szabályszerűségeit le lehet
írni matematikai egyenletekkel, de ez a szabályszerűség csak olyan ideális
populációkra érvényes, amilyenek nem léteznek a valóságban. Egy ilyen ideális
populációban nem fordul elő mutáció, szelekció, migráció, házassági szelekció
és genetikai sodródás, pedig tudjuk ezekről, hogy minden populáció genetikai
eltérésének az alapjai.
Az emberi populációk genetikai jellemzésére
használt első hasznos markerek a vércsoportok voltak, melyeket Landsteiner
fedezett fel a huszadik század elején. Vércsoport alapú populáció-vizsgálatot a
Hirschfeld házaspár végzett először az első világháború alatt, a balkáni
hadszíntéren harcoló, különböző nemzetiségű katonáknál. Megállapították, hogy
az A és B vércsoportok előfordulási gyakorisága földrajzi megoszlást mutat. A B
vércsoport ázsiai, míg az A vércsoport észak-európai népcsoportokra jellemző,
az amerikai őslakók pedig majdnem kizárólag O vércsoportúak.
Sokan próbálták az emberi fajt rasszokba sorolni
elsősorban a fizikai antropológia módszereivel, külsődleges bélyegek alapján.
Az ilyen besorolás alapja a növény- és állatvilágban ma is használatos
Linné-féle osztályozás volt. (Itt nem szeretnék azonban azzal foglalkozni, hogy
az eugenika nevében ezt a besorolást a történelem során hányszor használták a
különböző népcsoportok kiirtására.) A genetika tudománya azonban az utóbbi
évtizedekben kemény érveket szolgáltatott a rasszizmus ellen. Lewontin, aki nem
humángenetikus, hanem Drosophyla- (ecetmuslica-) genetikus volt, analizálta a
populációk közötti vércsoport-megoszlás korábbi vizsgálati eredményeit annak
megállapítására, hogy a különálló emberi alfajok, rasszok léte alátámasztható-e
genetikai bizonyítékokkal. Vizsgálatait kiegészítette annak vizsgálatával, hogy
15 gén különböző alléljai hogyan oszlanak meg a populációk között. A 70-es
években közölt munkáiban kiindulási modellként az akkor divatos biogeográfiát
használta. (Ez az abban az időben új tudomány a növények és állatok földrajzi
megoszlását tanulmányozta. Emlékezzünk Hirschfeldék kutatására: ők is a
vércsoportok földrajzi megoszlását írták le.) Megállapította, hogy az összes
genetikai különbség 85 százaléka populáción belüli és csak a különbségek 8
százaléka mutat populációkra jellemző mintázatot. Következtetése szerint az
emberek nem oszthatók genetikai alapon rasszokra. Biológiai értelemben a
legtöbb élőlény-populációban nagymértékű genetikai variabilitás figyelhető meg,
ezért az embert kivéve jogosult a rasszokba, alfajokba sorolás.
A Humán Genom Program adatai teljes mértékben alátámasztják ezt a következtetést. A program eredményeként szervezett formában indult meg a genetikai különbözőségek kialakításában résztvevő, egyetlen nukleinsav-bázis polimorfizmus (SNP) formájában jelentkező eltérések azonosítása. Miután az SNP-k génen belül is megtalálhatók, génspecifikus jelként használhatók és laboratóriumi robotokkal tipizálhatók.
A
humán genom első piszkozati példányának elkészültével már számos olyan
következtetés nyert bizonyítást, amelyre a kutatóknak más genetikai forrásokból
is voltak információik. Kiderült, hogy a genom szintű eltérés az egyes emberek
között kisebb, mint például az emberszabású majmoknál. Két ember között
0,2-0,4% eltérés lehet genom szinten, ez sokkal kisebb, mint két csimpánz
közötti eltérés.
Látható
tehát, hogy a genetikai kutatás véget vet a rasszizmus ideológiájának. Tudjuk,
hogy különböző szociális viszonyok között az emberi viselkedés hihetetlenül
képlékeny. A DNS-ünkben megírt történet pedig csodálatos lehetőség, nem pedig
veszély.
II. A POPULÁCIÓK
EREDETÉNEK VIZSGÁLATÁRA HASZNÁLATOS GENETIKAI MÓDSZEREK
Ha meg akarjuk érteni a régi és a mai populációk
rokonsági viszonyait, illetve meg akarjuk határozni a régi populációk mozgását,
a régi és a mai populációk genetikai jellegzetességeinek összevetéséhez
folyamodhatunk. Ennek a módszernek az alkalmazására a kutatóknak csak az utóbbi
időben nyílt lehetőségük. Szerencsére őseink nemcsak építészeti, művészeti
emlékeket és egyéb tárgyakat hagytak ránk, hanem génjeiket is, mégpedig nemcsak
örökített formában, hanem ténylegesen, az ásatásokkal feltárt csontokból
kinyerhető DNS formájában A régészeti leletek szépségével a
"genetikai" leletek nem vehetik fel a versenyt: az utóbbiak esetén
jószerivel egy értelmezhetetlen betűsort lát a témában gyakorlatlan.
II. 1. A
MITOKONDRIUM VIZSGÁLATA
A Nature
egyik 1981-es számában három oldalon keresztül A-k, G-k, C-k, T-k sorakoztak
különböző gyakorisággal. Az emberi mitokondrium 16 569 nukleinsav-bázisának
sorrendjét közölték.
A mitokondrium az
eukarióták sejtjeibe valamikor az ősidőkben bekerült baktérium
"kövülete". Sejtenként átlagosan néhány ezer példányban fordul el.
Feladata, hogy mint egy törpe erőmű, a szervezetet energiával lássa el. Önálló
genommal rendelkezik, mérete az ember esetén 16 569 bázispár, amely egy átlagos
humán kromoszómának csak mintegy 1/8000 része. Míg a sejtmagban lévő DNS-ben
átlagban minden ezredik, addig a mitokondriális DNS-ben minden századik bázis
mutat polimorfiát. A sejtenkénti nagy mitokondrium-szám miatt mégis a sejt
összes DNS-mennyiségének mintegy 0,5-1,0%-át jelenti. A mitokondrium genomja
kettősszálú, kör alakú molekula, amelynek két láncát (H és L) a guanin-,
illetve citozintartalmuk alapján választják el. A mitokondrium genomjának 93%-a
kódoló szekvencia, kevés ismétlődést tartalmaz, csak nagyon rövid intronokat
találunk benne. 37 gént hordoz, kb. 450 bázispár jut egy génre. A két lánc
átíródása, replikációja mind térben, mind időben elkülönülő folyamat. A
leghosszabb, mintegy 1200 bázispáros, nem kódoló szakasz - az ún. D-loop régió
- a H lánc átíródási kezdőpontjának közelében található. Ezen a területen a H
lánc replikációja során átmeneti 3-as szálú struktúra jön létre, és az így
egyszálúvá vált régi H lánc ki van téve a mitokondrium oxidoredukciós tevékenysége
eredményeképpen nagy mennyiségben jelenlévő oxigén szabadgyökök hatásának, mely
elsősorban pontmutációt okoz.
A mitokondriumok
az alábbi tulajdonságaik következtében kiválóan alkalmas szervecskék
népcsoportok származási vonalainak vizsgálatára. A mitokondriális genomhoz nem
kapcsolódnak sem hisztonok, sem más fehérjék, amelyek védelmet nyújtanának a
DNS-t érő mutagén hatások ellen. Nincs jelen a mitokondriumban excíziós
reparációs rendszer sem, amely lehetővé tenné a bekövetkezett mutációk kijavítását.
A mitokondrium anyai ágon öröklődik, az anyai öröklődési menetet mutató
mitokondriális DNS-t tekintve a legközelebbi rokonságban a testvérek állnak
egymással. A mitokondriumok öröklődése során nem játszódik le rekombináció
(vagy csak igen-igen ritkán). Ha a mitokondriális mutáció kódoló régiót érint,
súlyos, nem egyszer halálos betegségek fejlődhetnek ki az érintettekben, és
ezáltal az ilyen mutációk a populációkból elvesznek. Ha a mutáció nem kódoló,
genetikailag közömbös szakaszt érint, akkor az nem szelektálódik ki, és új
mitokondriális DNS polimorfizmusként mutatható ki az utódokban. A populációban
megtalálható legtöbb ilyen polimorfikus mutáció nagyon régen keletkezett, és
homoplazmiát mutat, azaz minden sejtben egyforma típusú polimorfizmust hordozó
mitokondrium található. A nem kódoló, D-loop szakaszon bekövetkező mutációk
gyorsan rögzülhetnek a genomban, illetve a populációban, hiszen erre a régióra
evolúciós, szelekciós nyomás nem nehezedik. Ennek eredményeképpen a
mitokondriális D-loop szakaszra jellemző mutációs ráta a nukleáris genom
átlagos mutációs rátájának több mint tízszerese. Megállapították, hogy ezen a
szakaszon kb. minden tízezredik évben rögzül egy mutáció, ezért molekuláris
evolúciós óraként használható.
A molekuláris
óra pontos idejének szinkronizálása az időszámítással vagy egy fosszilis lelet
alapján, vagy egy ismert korban élő közös ős, vagy ismert időpontban
bekövetkezett földtani folyamat (földrész-szétválás) alapján lehetséges. A
molekuláris óra soha nem lesz olyan pontos, mint a régészeti leletek
kormeghatározása radiokarbon alapon. Ennek az az oka, hogy a mutációk az egyes
DNS-láncokon (kromoszómákon) nem egyenletesen fordulnak elő; illetve még ha
előfordulnak is, az esetek egy részében halálosak az egyénre nézve, így a
populációból elvesznek; vagy nem adódnak át a következő generációnak, mert
egyeseknek nincsenek gyermekeik; míg más szekvenciák a meiózis során
bekövetkező rekombinációkkal vesznek el.
A mutáció egyik jellegzetessége, hogy
bizonyos egyénekben jelentkezik, nem pedig egyszerre egy egész embercsoportban,
mint egy divatirányzat. A mutációt hordozó egyén továbbörökíti a következő
generációkba, és így a populációkban elszaporodhatnak a hordozó egyének. Amikor
a genetikusok az ember történetét vizsgálják, nem tesznek mást, mint azt
próbálják megfejteni, hogy mikor és hol alakultak ki különleges mutációk, és
ezek miként terjedtek el a különböző népcsoportoknál. A mitokondriális D-loop
szekvencia analízise pedig pont erre ad lehetőséget, és így alkalmas a populációk
genetikai eredetének vizsgálatára.
AZ EMBERI
POPULÁCIÓK AFRIKAI SZÁRMAZÁSA
Wilson, Cann és Stoneking 1987-ben
közölte, hogy 147, különböző emberfajtához tartozó egyéntől származó
mitokondriális DNS (mtDNS) egyetlen gyökérhez vezethető vissza a D-loop szakasz
polimorfizmusai alapján készített származási fán. Ez a gyökér a mitokondriális
Éva, aki mintegy 150-200 000 évvel ezelőtt, Afrikában élt. 4. ábra/
<ras_06> A mitokondriális DNS családfája Nem ez az Éva volt az egyetlen
nő, aki akkor élt, de ő volt az egyetlen szerencsés, akinek ma is élnek utódai
leányágon. (Azoknak az asszonyoknak az mtDNS-öröksége, akiknek csak fiaik
voltak, vagy a született lánygyermekük utód nélkül meghalt, vagy akik
terméketlenek voltak, nem maradt ránk). A mtDNS a legnagyobb változatosságot
Afrikában mutatja, ami azt bizonyítja, hogy ez a legrégebbi populáció, míg a
legkevesebb változatosság a legfiatalabb népcsoportnál, az európaiaknál
található.
Miért
jelent a nagyobb változatosság korábbi szétválást? Erre Edwards példája adja a
kézenfekvő magyarázatot. Egy törzs egy póznán 100 korongot visz, 50 fehéret és
50 feketét. Minden évben két véletlenszerűen kiválasztott, különböző színű
korongot felcserélnek egymással. Amikor a csoport kettéválik, mindegyik
továbbviszi a pózna másolatát az aktuális korong-sorrenddel, és ettől kezdve a
korongok éves rendszeres cseréjét a két populáció egymástól függetlenül végzi.
Belátható, hogy minél inkább eltér egymástól a csoportoknál lévő póznán a
korongok mintázata, annál régebben történt a csoportok szétválása. Más
szavakkal, minél nagyobb a genetikai távolság a két csoport között, annál
régebben váltak szét útjaik. Ennek a módszernek az alkalmazásával a Föld
valamennyi populációját magába foglaló származási fák készíthetők. A
mitokondriális D-loop régió esetében (10 000 évenként egy mutáció keletkezését
feltételezve) kiszámítható a populáció ősétől való elválás kora, vagy az
eltérések számából meghatározható az az idő, amikor két populáció elvált
egymástól.
Az
említett közleményben nem nemzeti alapon elkülönült populációk, hanem a világ
különböző földrajzi régióiból származó egyéneket helyeztek el az evolúciós fán,
mitokondriális DNS-ük polimorfikus szerkezete alapján. Az evolúciós fa nagy
ágain, nyalábjain található egyének általában azonos földrészről származnak, de
vannak kivételek, amikor afrikai vagy ázsiai európaiakkal áll közelebbi
rokonságban és fordítva. Ez alátámasztja azt a tényt, hogy a biológiai evolúció
nem populációk szintjén, kulturális, nyelvi alapokon, hanem individuálisan következett
be. Az eddig végzett mtDNS-t felhasználó vizsgálatból az is kiderült, hogy egy
adott népcsoportban számos mitokondriális típus előfordul, egyes esetekben -
különösen a földrajzilag izolált populációkban - azonban egy bizonyos
származási ághoz tartozó egyének vannak többségben. Ezeknek a genetikai
átfedéseknek az az oka, hogy a migrációval az adott régiótól eltérő genetikai
csoportok is bekerülhettek, és ezek a történelem során ott el is
szaporodhattak. A népcsoportok genetikai összetételének időbeli változása a
meleg nyári égbolt felhőihez hasonló: egyik eltűnik, másik összeolvad egy
másikkal, a harmadik kettéválik.
Ha megnézzük azt az eseménynaptárat, mely az mtDNS alapján megmutatja, hogy hogyan népesítette be a modern ember a Földet, azt látjuk, hogy Afrikából az első hullám a Közel-Keletre 80-65 000 évvel ezelőtt érkezett, Ausztráliába a tengerparti "gyorsúton" kb. 60 000 évvel ezelőtt értek az emberek, Délkelet-Ázsiába és Európába az első hullám 40 000 évvel ezelőtt jutott el, míg az Újvilágot az akkor még járható Bering-szoroson keresztül 15-10 000 éve népesítették be. Genetikai adatok szerint a modern nem afrikai népcsoportok mintegy 10-20 000 afrikai származású egyéntől eredeztethetők.
Az emberiség eredetének "out of Africa"-hipotézisét egyesek vitatják. Ők azt feltételezik, hogy a modern emberfajták a világ különböző részein egymással párhuzamosan alakultak ki, ez a multiregionális fejlődési hipotézis. Ennek azonban minden eddigi genetikai adat ellentmond.
AZ EURÓPAI
POPULÁCIÓK SZÁRMAZÁSA
Honnan származnak az európai populációk génjei? A Homo
sapiens sapiens 40 000 évvel ezelőtti európai jelenléte már paleontológiai
adatokkal bizonyított. Ebben az időben azonban Európa erdeiben egy a Homo
sapiens sapienstől sokkal robusztusabb embercsoport is élt, az utólag
neandervölgyieknek elnevezett emberek. Minden jel szerint ez az embercsoport az
idők folyamán eltűnt, genetikai nyomai a Homo sapiens sapiens utódaiban
nem lelhetők föl, így egyesek szerint őket az evolúció zsákutcájának
tekinthetjük. Máig kérdéses, hogy a kétféle embertípus párosodott-e egymással,
születtek-e utódaik, és azok termékenyek voltak-e vagy az öszvérekhez
hasonlatosan terméketlenek maradtak. Nem ismerjük a neandervölgyiek kihalásának
az okát. Elhelyezésüket az evolúciós fán nagymértékben segítette a teljes
mitokondriális DNS-ük összehasonlítása a modern emberekével. A neandervölgyi
ősember csontjaiból származó mtDNS háromszor annyi eltérést tartalmazott, mint
a két ember közötti átlageltérés, de körülbelül a felét annak, amely a csimpánz
és az ember közötti átlag. Ez kizárja azt, hogy a neandervölgyiek
génkészletének az öröksége jelen lenne a modern emberben.
Kérdés, hogy az európai népesség génkészletének milyen frakciója származhat a korai telepesektől és mennyi a későbbi bevándorlóktól? Cavalli Sforza híres populációgenetikus szerint a ma élő európaiak a jégkorszak utáni populációrobbanás utódai, elsősorban azoknak a földművelőknek a leszármazottjai, akik a Közel-Keletről érkeztek a földművelés elterjedésével egy időben, Kr. e. 10 000-ben (ez azt is jelenti, hogy a földművelés populációk mozgásával terjedt át a Közel-Keletről Európába, nem pedig kulturális érintkezés során). Sykes oxfordi genetikus ezzel szemben úgy véli, hogy Európa genetikai történetének fő meghatározói azok a vadászó-gyűjtögetők, akik túlélték a jégkorszakot, és újranépesítették a földrészt még a földművelők előtt. A vita a genetika eredményei alapján eldönthető. Ha találnak olyan mtDNS-nyalábot, amely megvan a ma élő emberekben, és bizonyítottan vadászó-gyűjtögetőtől származik, Sykes feltételezése igazolódik.
Angliában a híres melegvizű fürdőhely, Bath mellett van egy barlangrendszer, ahol egy viszonylag jól megőrzött fosszíliát találtak, amely olyan embertől származik, aki a földművelés Britanniába érkezése előtt háromezer évvel élt. Ennek a leletnek, valamint egy olyan fiatalember mtDNS-ének a vizsgálata, aki hétezer évvel a mezőgazdaság Britanniába érkezése előtt élt, választ adott a kérdésre. A kapott mtDNS-szekvenciák megtalálhatóak a mai Európában fellelhető hét mitokondriális nyaláb között. Ugyanakkor az Alpokban talált, a neolitikumból származó fosszíliák mtDNS-nyalábja leggyakrabban a közel-keleti népeknél fordult elő.
A mai genetikai variációk mintázatát és a fosszíliákat analizálva megállapítható tehát, hogy Európa genetikai diverzitása azt tükrözi (amit az archeológiai adatok is alátámasztanak), hogy az első benépesedés a paleolitikumban történt, a jégkorszak után populációrobbanásra került sor, és a neolitikumban populációáramlás következett be a Közel-Keletről, a földművelés elterjedésével egy időben.
II. 2. AZ Y KROMOSZÓMA VIZSGÁLATA
Az előzőekben találkoztunk Évával, most ismerjük meg Ádámot is!
Populációk rokonsági viszonyainak meghatározásánál az anyai öröklődést mutató mitokondriális DNS-en túl és egyéb kromoszomális markerek mellett az apai öröklődésű Y kromoszomális szakaszokat is alkalmazzák.
Ezek a szakaszok a kromoszóma azon részén találhatók, ahol nincsenek gének, tehát amelyet a genetikusok a "szemét" DNS kategóriába szoktak sorolni. Ám ezek a szakaszok valóságos aranyrögök a populációgenetikusok számára. Öröklődésük nyomon követésével ugyanis a populációk apai öröklődési vonalai - hasonlóan a mitokondriális szakaszoknál leírtakhoz - visszavezethetők az alapító apákhoz, illetve az afrikai Ádámhoz.
Az Y kromoszóma-markerek vizsgálatának
populációgenetikai célja a mai Y kromoszómák evolúciós fájának megszerkesztése,
illetve a különböző populációkban előforduló különböző Y kromoszómák
frekvenciájának meghatározása. Rokon populációk hasonló frekvenciákat, az
egymással nem rokon népességek lényegesen eltérő Y kromoszómás mintázatot
mutatnak, ahogy ezt az előzőekben más genetikai jellegzetességek kapcsán is
említettük. Hasonlóan a mitokondriális DNS-hez az Y kromoszómának az a
szakasza, amely a populációgenetikai vizsgálatokban használatos, nem
rekombinálódik (szemben a szintén Y kromoszomális pszeudoautoszomális
szakasszal). A vizsgálatokhoz mini- és mikroszatellita ismétlődéseket
alkalmaznak, amelyek nagy polimorfizmust mutatnak egy populáción belül (a mini-
és mikroszatelliták a genomban véletlenszerűen előforduló bázisismétlődések). A
fosszíliák vizsgálata esetén problémát jelenthet, hogy szemben a mtDNS-sel, a
kópiaszám a mintákban alacsony, miután csak egyetlen Y kromoszóma található a
férfiak minden egyes sejtjében.
Az emberi eredetvizsgálatokban nagyon fontos, hogy az
Y kromoszóma ugyanazt a történetet hordozza, mint a mitokondriális DNS, a
férfiak és nők genetikai története fedi egymást. Ádám találkozott Évával.
II. 3. A POPULÁCIÓK EREDETÉNEK FELTÁRÁSA
- NÉHÁNY PÉLDA
Most néhány példán nézzük meg, hogy az
mtDNS és az Y kromoszóma vizsgálatokkal milyen eredményeket kaptak különböző
populációk eredetének vizsgálatában!
Az mtDNS vizsgálatok tisztázták, hogy a
csendes-óceáni szigeteket nem Dél-Amerikából származó hajósok népesítették be,
ahogy azt Heyerdahl gondolta, hanem Ázsiából, valószínűleg Taivanról érkező
emberek, akik az eddigi hiedelemmel ellentétben képesek voltak a
tengeráramlatokkal és az uralkodó széljárással szemben hajózva hatalmas
távolságokat megtenni.
A zsidó
populációban a férfiak és a nők meglepően eltérő genetikai történettel
rendelkeznek. Hét, különböző országban élő zsidó közösségből származó férfiak
egymással, illetve a palesztin és szír populációkkal mutattak genetikai
hasonlóságot, de a befogadó populációkkal nem, míg a nők esetében nagyon kevés
mtDNS-változatosságot találtak, ami arra utal, hogy igen kevés alapító ősanya
volt a populáció történetében, és ezek nem keveredtek a befogadó populációkkal.
Az anyák azonban genetikailag egyik közel-keleti populációval sem mutattak
rokonságot, ezért genetikai származásuk nem tisztázott.
Az MTA Szegedi Biológiai Központ humángenetikai
laboratóriumában négy éve kezdtünk régészeti genetikával kapcsolatos
kutatásokba egy ásatás kapcsán. 1975-ben a Szegedtől nem messze lévő Csengele
település mellett egy középkori templom maradványaira bukkantak, melynek
környezetében 38 sír került elő. Régészeti elemzés szerint a sírok egy része a
13-14. századból származik. Az ide temetettek egy részét a régészeti leletanyag
alapján kunoknak tartották. 1999-ben a középkori templom romjaitól alig 50
méternyire előkerült az első, régészek által feltárt, hiteles magyarországi kun
vezéri sír. A kun népcsoport valószínűleg ázsiai eredetű, antropológiai
jellegei alapján a mongoloid embertani típusba sorolható, genetikai eredete
azonban nem ismert. Tizenöt csontleletet választottunk ki vizsgálatra, és ezek
közül tizenegyből sikerrel izoláltunk "ősi DNS-t" (tíz templomi
leletből és a kun vezér maradványából). Az általunk vizsgálni kívánt
mitokondriális DNS-szakaszt az "ősi DNS" töredezettsége miatt
rövidebb, egymással átfedő DNS-darabok szekvenciájából kellett
összeillesztenünk. Az adatok értékeléséhez mtDNS-adatbázist hoztunk létre.
Ehhez kiválasztottuk a világ minden tájáról az eddig megjelent mitokondriális
szekvenciákat - származzanak akár afrikai vagy ausztrál személyektől-, valamint
magukat magyarnak valló személyektől izoláltunk és szekvenáltunk mtDNS-t, hogy
szerepeltetni tudjuk az adatbázisban. Így összesen 153 populációból származó,
közel 8000 szekvenciát sikerült összegyűjtenünk.
A statisztikai analízist elvégezve megállapítható,
hogy az általunk vizsgált kis kun csoport genetikailag nagyon közeli
rokonságban áll számos mai európai népcsoporttal, ugyanakkor igen közeli rokona
a ma élő mongoloknak is, míg a mai európai lakosság a mongol populációval csak
igen távoli rokonságot mutat.
Az MTA Régészeti Intézetével karöltve elindult az
a kísérletsorozat, melynek célja a honfoglalás-kori magyarság genetikai
összetételének feltérképezése, a 6-13. századi temetőkből származó
csontok molekuláris genetikai feldolgozásával és az innen származó archaikus mtDNS
vizsgálatával. Az általunk megvizsgált csontleletek Magyarország öt különböző
régiójában fellelhető temetkezési helyekről származnak. Ezek közül
érdekességként szolgál az ausztriai Gnadendorfból, az eddigi legnyugatibb
honfoglalás kori lelőhelyről származó lelet.
Az eddig feldolgozott 10-12. századi temetkezési helyekről származó
33 csontlelet alapján megállapítható, hogy bár a leletek szekvencia szinten
heterogén mintázatot mutatnak, mégis besorolhatók összesen 8 európai, illetve
ázsiai típusú haplocsoportba. Európai és ázsiai típusú genetikai elemek
nagyjából ugyanolyan gyakorisággal jelennek meg ebben az archaikus
populációban. Az európai népcsoportokat tekintve a honfoglalóknál talált
haplotípusok uráli, kelet-európai, közép-európai és balkáni populációkban leírt
szekvenciákkal mutatnak azonos mutációs mintázatot. A csontokból nyert adatokat
mai magyar (73 minta), illetve székely (38 minta) populációkkal összehasonlítva
azt látjuk, hogy a két mai populációban előfordulnak még az ázsiai típusú genetikai
elemek, de a honfoglaló populációhoz képest már jóval kisebb gyakorisággal.
Ugyanakkor mind a két modern populációban az európai típusú haplocsoportok
dominanciáját figyelhetjük meg.
III. POPULÁCIÓFÜGGŐ GENETIKAI VARIÁNSOK ÉS ORVOSI KÖVETKEZMÉNYEIK
Az
emberi genomkészlet általában véve nagyon kevert, mégis vannak olyan
tulajdonságok, amelyek szisztematikus földrajzi eloszlást mutatnak, mint a
bőrszín, az arcforma, a hajtextúra és a táplálékemésztéssel kapcsolatos
jellegzetességek. Ezek a különbözőségek láthatóan azokon a testtájainkon
jelentkeznek, amelyek a környezetünkkel közvetlen kapcsolatba kerülnek. Ezért
nem nehéz elképzelnünk, hogy ezeket szelekció alakította ki, különösen ha
tekintetbe vesszük, hogy történetünk legnagyobb része viszonylag kis számú
egyeden zajlott.
Bár a
bőr pigmentáltságát több gén szabályozza, megállapították, hogy az angoloknál
és az íreknél megfigyelhető fehér bőr és vörös haj kapcsolatban van egy
hormonreceptor (melanocyta stimuláló hormonreceptor) génjének egyik variációjával.
Az afrikai lakosság ennek a génnek egy ősi variánsát hordozza, míg a nem
afrikaiaknál megtalálható mind az ősi variáns, mind új variánsok. Az a variáns,
amely a sötét bőrszínhez kapcsolható, szelekciós előnyt jelentett Afrikában az
ultraibolya sugárzással szembeni védelem miatt, míg Afrikán kívül a szelekciós
nyomás megszűnt, sőt más variánsok jelenthettek szelekciós előnyt.
Földrajzi
tagozódást mutat a tejalapú táplálékok emésztésének képessége is. Amíg az
Európából származó embereknél a laktóztolerancia (az a képesség, hogy felnőtt
korban is képesek a tejet megemészteni), addig a világ teljes népességének
70%-ánál a laktóz-intolerancia a normális állapot. Mindenki képes a tej
emésztésére kb. öt éves korig (egyébként nem tudnánk anyatejjel táplálkozni),
de azután a felnőtté válás során a legtöbb ember ezt a képességét elveszti.
Azok, akiknél a laktóztolerancia megmarad, általában olyan populációkból
származnak, akiknél az évezredek során a tejtermékek adták táplálékuk nagyobb
részét. A legtöbb ilyen csoport európai volt.
Genetikai
múltunk ismerete egy váratlan forrásból származik. A betegségek genetikai
okainak kutatása embercsoportok történetét is megvilágítja. A biomedicina
kutatói előtt ma már világos, hogy ha meg akarják fejteni, hogy az egyik ember
miért egészséges és a másik miért beteg, akkor a két egyén közötti genetikai
különbségeket is azonosítaniuk kell. Ezek a különbségek azonban az emberi
történetből fakadnak, abból, hogy néhány ezer évvel ezelőtt egy bizonyos férfi
és egy bizonyos nő utódokat hozott létre.
A különböző populációk genetikai variációinak megismerése a populációk szintjén megmutatkozó eltérő betegséghajlam megértéséhez vezet. Érdekes példa a sarlósejtes anémiát okozó mutáció szelekciós előnye. Egy kenyai származású kutató ismerte fel, hogy a betegség előfordulása kapcsolatba hozható a malária elterjedésével. Ahol a malária előfordult, azokban régiókban volt sarlósejtes anémia is. Tudjuk, hogy ez a súlyos betegség azoknál jelentkezik, akik két példányban hordozzák a mutáns gént (homozigóták). A betegség tüneteit nem mutató, csak egyetlen hibást gént hordozó heterozigóták ellenállók a maláriafertőzéssel szemben. Ez a tulajdonság megmaradt a rabszolgaként Amerikába hurcolt feketék utódaiban is: bár az Egyesült Államokban nincs malária, a sarlósejtes anémia jelentkezik náluk. Az utódok tehát súlyos árat fizetnek az ősök kedvező rezisztenciájáért. A betegségre hajlamosító mutáció tesztelése folyamatban van, és hosszú távon az várható, hogy miután a maláriát okozó szúnyogok az Egyesült Államokban nem fordulnak elő, ez a mutáció eltűnik a populációból.
Hasonló kapcsolat létezik a cisztás fibrózis és a tífuszfertőzéssel szembeni rezisztencia között is. A cisztás fibrózis, amely az esetek egy részében igen súlyos, halálos genetikai betegség, hasonlóan a sarlósejtes anémiához csak a homozigótákban okoz tüneteket, azoknál tehát, akik mindkét kóroki génben mutációt hordoznak. A cisztás fibrózist okozó mutáció az európai lakosságnál gyakrabban fordul elő, mint az ázsiaiaknál. A mutáció európai elterjedését elősegíthették a középkori európai nagyvárosok ismétlődő tífuszjárványai, mivel a mutációt hordozó, tünetmentes heterozigóták ellenállók a tífusszal szemben. A tífuszt okozó szalmonella baktérium ugyanis a gén vad típusát használja a fertőzés kialakításához.
Afrikából
származó őseink hideghez való alkalmazkodását segíthette az a mutáció, amely a
mitokondriumok energiaszolgáltató képességét befolyásolta. A mitokondriumban
termelt energiát a sejtek kétféle módon használják. Vagy a testhőmérséklet
fenntartására, vagy egy energiatároló molekula előállítására, amelyet később a
szervezet munkavégzése során használunk föl. A hidegebb éghajlatra vándorolt
afrikai őseinkben bekövetkezett mutáció a testhőmérséklet biztosítása irányába
fordította az energiatermelést, a "mutánsok" jobban tudták elviselni
a zord északi klímát. A jelenlegi technológiai fejlődés (fűtött szoba) azonban
már feleslegessé teszi ezt a mutációt, ugyanakkor az energiadús táplálkozás a
mutációt hordozóknál kóros elhízást és az ezzel kapcsolatos valamennyi betegség
nagyobb előfordulási gyakoriságát okozza, mint a mutációtól mentes egyéneknél.
A CCR5 egyes immunsejtek felszínén található
kemokin jelátviteli molekulákat kötő receptor. Ez a kölcsönhatás az immunsejtek
aktivációját és a sejtek migrációját eredményezi a gyulladásos helyekhez. Az
AIDS okozója, a HIV vírus az immunsejtekbe jutásához ezt a receptort is
bitorolja. Mivel a receptornak vannak mutáns formái is, a mutációt homozigóta
formában hordozóknál HIV rezisztencia fordul elő (jelenleg egyetlen homozigóta
személyről tudnak, aki HIV pozitív). A mutációra nézve az európai populáció
1%-a homozigóta és 10-20%-a heterozigóta. Ázsiaiaknál és afrikaiaknál a
mutációt eddig nem tudták kimutatni. A CCR5 allél szelekcióját egyesek szerint
az ismétlődő himlőjárványok segítették, mások a bubópestis-járványokra
gyanakodnak. Valószínűleg a mintegy hétszáz évvel ezelőtt pusztító nagy
pestisjárvány túlélői adták tovább ezt a tulajdonságot, amely az AIDS járvány
megjelenésével új értelmet kapott.
A különböző patogén szervezetek fertőző hatása
kitörölhetetlen nyomot hagyott az emberi genomban. Az interleukin 4 gén
túlkifejeződését okozó polimorfizmus a jelen populációban fokozott
allergiahajlammal jár együtt, de ez a mutáció olyan szelekció eredményeként
jött létre, amelyben a külső patogének játszották a szelektív tényezőt. Ma ez a
mutáció is HIV rezisztenciával jár, és leggyakrabban Kamerunban, illetve
Kínában fordul elő.
A klasszikus vércsoportok "védő hatása" régen ismert, kiderült ugyanis, hogy a különböző vércsoportú egyének eltérően érzékenyek a kolerafertőzésre. A 0 vércsoportúak a legérzékenyebbek, míg az AB vércsoportúak a legimmúnisabbak (persze nekik sem ajánlott a Gangesz vizét inni). A 0-s vércsoportnak is van előnye: bizonyos védelmet nyújt a maláriás és a szifiliszes fertőzések ellen.
Érdekes az Alzheimer-kórra és érelmeszesedésre hajlamosító apolipoprotein
genetikai variánsok populációs megoszlása. Ennek a génnek fontos szerepe van a
koleszterin-anyagcserében. Az egyik genetikai variáns, az APO E 4 hajlamosít
mind Alzheimer-kórra, mind korai infarktusra. Ennek a variánsnak háromszor
akkora az előfordulási gyakorisága a svédeknél és a finneknél, mint az
olaszoknál. Nagyjából hasonló a koronáriabetegségek megoszlása is. Ez a variáns
európaiaknál átlag 30%-ban, keleti népeknél 15%-ban, feketéknél 40-50%-ban
fordul elő. Ez valószínűleg az évezredek alatt kialakult étkezési szokások
miatt van így. Azok a népcsoportok, akiknél magas arányban fordulnak elő a
hordozók, történetük során zsírszegény étrenden éltek, ezért ha ők európai vagy
amerikai szokásoknak megfelelően elkészített táplálékot fogyasztanak (pl.
hamburger sült krumplival) megnő a valószínűsége annak, hogy korai
szívinfarktust kapnak.
Az így
azonosított genetikai markerek populációszinten alkalmazhatóak arra, hogy
megállapítsák az asszociációs fokukat a gyakran előforduló, komplex
multifaktoriális betegségekkel. Így meg lehet állapítani egy populáció
fogékonyságát egy adott kórképre. Hasonlóképpen igen hasznos és a gyógyításban
is alkalmazható információ lehet a bizonyos betegségekkel szembeni
populációszintű rezisztencia genetikai okainak megfejtése. Ilyen céllal nemzeti
programok indultak Izlandon, Észtországban és Angliában. A programok ellenzői
szerint a legnagyobb veszély az azonosított gének kommerciális felhasználása -
a gyógyszeripar számára hasznosítható genetikai variációkat szabadalmaztatnák,
ezeket széleskörben diagnosztikai célra, csak a szabadalmi díj kifizetésével
használhatnák - az egyének genetikai identitásának sérülése. Az ellenzők azt is
felvetik (joggal), hogy ún. tiszta populációk csak elvétve találhatók a földön,
így a nyert adatok antropológiai szempontból használhatatlanok lesznek.
Egy tudomány
társadalmi hasznosságát az is meghatározza, hogy miként járul hozzá más
tudományok által felvetett kérdések megválaszolásához. A modern genetika
alkalmazása a régészeti, történészi, egészségtudományi megközelítésekben egy új
forráscsoport bevonását jelenti. Természtesen a genetika nem a Szent Grál, még
nagyon sok technikai és elméleti fejlődésnek kell bekövetkezni a teljesértékű
hasznosulásáig.
|
||
|
|
|
Bibliográfia |
|
Raskó, I.,
Downes, C. S.: Genes in Medicine:
Molecular biology and human genetic disorders, Chapman and
Hall, London, 1995. |