Gének és kisebbségek

Baintner Károly

Papírkönyv ISBN 978-615-00-4647-1

E-book ISBN 978-615-00-4661-7

A könyv a szerző magánkiadása.

Papír alapon megrendelhető a szerzőnél vagy a BBS-INFO kiadónál.

A könyv megírásakor a szerző a lehető legnagyobb gondossággal járt el. Ennek ellenére, mint minden könyvben, ebben is előfordulhatnak hibák. Az ezen hibákból eredő esetleges károkért a szerző semmiféle felelősséggel nem tartozik, de szívesen fogadja, ha ezen hibákra felhívják figyelmét.

Bevezetés

„ Az új időknek új dalaival ”
Ady Endre

Már az ősembernek is lehetett némi fogalma az öröklődésről, a tudományos alapok tisztázása azonban csak a 19. században kezdődött el: úgy mint a természetes szelekció (Darwin), a gének (Mendel), a mutáció (de Vries). A 20. században a genetika fokozatosan molekuláris szemléletűvé vált, végül pedig „házasságot kötött” az informatikával. Ebből eredt a genomika tudománya és ezzel együtt az ezredfordulón a biológiai tudományok máig legnagyobb forradalma, a Humán Genóm Projekt. A genomika mára már összefolyt a biológiai tudományoknak szinte mindegyikével, sőt a társadalom-tudományokba is beszivárog, akár akarjuk, akár nem.

Az ember kettős természetű: az állatvilágból való kiemelkedés során (történelmileg rövid idő alatt) társadalmi lénnyé fejlődött, miközben biológiai természetét sem vetkőzte le. Akár tetszik, akár nem, a genetika törvényei a modern emberre is érvényesek, bár a társadalmi és környezeti hatások ezt néha elfedik. Ebben a könyvben megpróbálom a társadalom-tudományok néhány kérdésének újragondolását a genomika („az új genetika”) eredményei alapján, még pedig a hazai kisebbségekre fókuszálva. Előítéletek bennem is vannak, de az érzelmi megközelítést mellőzve (sine ira et studio) olyan következtetéseket is le kellett vonnom, amelyek (a többségi társadalom tagjaként) saját magam számára is kedvezőtlenek. Ezt el kell viselnem, viselnünk. Más szóval: „A vágyaim ne homályosítsák el a látásomat!” (Spiró György). Az olvasók többsége viszont nem a történések valósághű feltárását szeretné, hanem olyan modern meséket akar olvasni, amelyek aztán őt is bearanyozzák. Ehhez azonban én nem vagyok partner!

„A tudomány az egyetlen olyan módszer, melynek segítségével hiteles ismereteket szerezhetünk a világról.” A tudomány azonban rögös úton halad. Esetemben is szükség lenne több visszakereshető szakirodalmi hivatkozásra, de ez már meghaladta erőmet és lehetőségeimet. A jelen munka olyan területeket is érint, ahol a tudomány egyelőre még a szimpla megfigyelések szintjén tart, és ahol a vizsgálatok még nem értek el a dolgok mélyéig. Következtetéseim tehát helyenként vitathatóak, de nagyon nehéz lesz vitatkoznom az olyan kritikusaimmal, akiknél a modern genetikai és genomikai alapismeretek teljesen hiányoznak.

A köztudatban a DNS és a gének fogalma összemosódik. Látni fogjuk, hogy az örökítő anyag több mint a könyv címében szereplő gének. „Genetikai elemeket” kellett volna írnom, de az a címben túl bonyolult és túl homályos lett volna.

1. Alapvető genetika/genomika

A TermészetTudomány
a Tények Tiszteletére Tanít Titeket

A könyv mondanivalójának megértéséhez azzal szeretnék segítséget nyújtani, hogy összegyűjtöttem néhány leegyszerűsített részt a genetika alapjaiból. Aki ezt úgyis tudja, ugorja át! Aki pedig többet akar tudni, olvasson utána, pl. itt: I.N. Smeretle: Az élet alapkérdései: Gén, ember, társadalom. BBS-Info Kiadó, Bp., 2012.

1.1. DNS, gén, genom

Az embereket már ősidőktől fogva érdekelte, hogy hogyan jutnak át a tulajdonságok a szülőkről az utódokra. Mendel volt az, aki rájött, hogy az átvitel nem folyamatos, hanem valamiféle „csomagok” jutnak át, amiket géneknek nevezett el. Anyagi természetük kiderítéséhez majdnem száz évre volt szükség. Az öröklési anyag, a DNS (dezoxiribonukleinsav) egy nagyon hosszú, fonalszerű óriásmolekula, valójában egy dupla-szál (1. ábra). Ez tárolja a genetikai információt.

1. ábra: A DNS kettős-spirál megkettőződése (replikáció). Az ATGC „kémiai jelek” sorrendje hordozza a genetikai információt a kettős-szál egyikén, a plusz-szálon. A másik szál, a minusz-szál kiegészítő jelsorrendű. Ennek segítségével lehetséges a jelsorrend (szekvencia) pontos lemásolása.

A DNS felfedezése indította útnak azt a molekuláris genetikát, amelyből később a genomika fejlődött ki, felhasználva a nagy teljesítményű laboratóriumi módszereket és a számítógépes informatikát. Lehetővé vált az egyedek és ezen belül a sejtek teljes genetikai anyagának (genomjának) a vizsgálata. A genomika nagy áttörése (a humán genom projekt) véletlenül pont az ezredfordulóra esett, tisztázva a humán genom jel-sorrendjét (szekvenciáját). A genomika módszerei és eredményei ezután fokozatosan behatoltak a biológiai tudományok szinte minden ágába, felhasználásra kerülnek az orvostudományban, és ma már a társadalom-tudományok erősen védett kapuit is döngetik.

A számítógép memóriája kétféle jel (0 és 1) előfordulásán és kombinációin alapszik, a DNS-nél viszont négyféle „kémiai jel” (A, T, G, C „bázis”) fordul elő (1. ábra). Az embernél 3,1 milliárd ilyen jelet találunk, mégpedig mindegyik sejtünkben (majdnem) azonos sorrendben. A keveredés nélküli sorrendet az biztosítja, hogy a jelek egy „kémiai szálra” (dezoxiribóz és foszfát váltakozása) vannak felfűzve, és ezek sorrendjében rejlik a genetikai információ. A DNS-duplaszál a szervezet más molekuláihoz képest óriás-molekula. Több szinten képes feltekeredni, ez biztosítja, hogy elférjen a sejt legvédettebb részén, a sejtmagban. Egy kromoszómában (2-4. ábra) egyetlen DNS-szál húzódik végig.

2. ábra: Kromoszóma. A DNS-szintézis során ez a kromoszóma már megkettőződött, összetömörödött, de még nem vált szét. Feltekeredett DNS (1), centromer (2), rövid kar (3), hosszú kar (4).

3. ábra: A tömör (un. mitotikus) kromoszóma kibontása.

4. ábra: Az ember diploid (kettős) kromoszóma garnitúrája. A 23 kromoszóma-pár fele az anyától és fele az apától származik. A nemi kromoszómák (kép betét) férfinál XY. Nőnél XX (az utóbbi nincs feltüntetve).

Az egyes-szálhoz képest a DNS-duplaszál fizikailag kevésbé sérülékeny. A DNS-duplaszálnak csak az egyike (a pozitív szál) hordozza a genetikai információt. A másik szál „kiegészítő bázissorrendű” (1. ábra), vagyis mindig AT (TA) és GC (CG) bázispárokat találunk a két szálon egymással szemben. Ez teszi lehetővé a genetikai információ pontos lemásolását a sejtosztódás, illetve a generáció-váltás során. Az információ nem analóg, hanem digitális jellegű, ami torzulás-mentes másolhatóságot biztosít.

Az öröklődésnek két, egymással ellentétes jellemzője van. Az alapvető a megőrzés, a konzerválás, ami a kódolt tulajdonságoknak generációkon átívelő továbbadását biztosítja. A véletlenszerű kémiai és fizikai hatások miatt a „kémiai jelek” azonban kicserélődhetnek. (Újfajta jelek megjelenésére nincs lehetőség a hibajavító mechanizmusok miatt.) Az ilyen mutációk (5-6. ábra) kismértékű változékonyságot biztosítanak, enélkül nem is működhetne az evolúció. Kizárólag a (hím és női) ivarsejtekben levő mutációk öröklődnek. A többiek, az un. szomatikus mutációk a sokkal gyakoribbak, de ezek már nem jutnak át az utódokra.

5. ábra: Pontmutáció egy DNS-szakaszon: Egyetlen „jelpár” (1) kicserélődése egy másikra (2). Ennél kisebb mutáció nem történhet. Ha a populációban a pontmutáció előfordulási aránya 1 %-nál nagyobb, akkor sznipnek (SNP) nevezzük.

6. ábra: A humán női vonalban (vagyis a mitochondriális DNS-ben) az Afrikából kivándorló ősemberek csak egy vagy kisszámú genetikai variánst (haplotípust) hordoztak. Később újabb és újabb mutációk keletkeztek.

A gén a DNS egy meghatározott szakaszát jelenti, van eleje, vége és iránya. Általában több ezer jel egymásutánjából áll. Ez a jelsorrend (szekvencia) egy bizonyos aminosav-sorrendet határoz meg („kódol”). Az egymással összekötött aminosavak („polipeptid-lánc”) fehérjévé tekerednek fel, a fehérje pedig meghatározott tulajdonságokkal (pl. enzim-aktivitással) rendelkezik (7-8. ábra).

7. ábra: A genetikai információ kijutása a sejtmagból a citoplazmába és a fehérje-szintézis.

8. ábra: Az aminosavak „összeszerelése” polipeptiddé, majd fehérjévé a riboszómán. Az aminosavak un. transzfer-RNS-hez (tRNS) kötve érkeznek. Az összekapcsolás sorrendjét a messenger-RNS határozza meg.

1.2. A géntől a tulajdonságig

A géntől a tulajdonságig egy több-lépcsős folyamat vezet. A DNS-ben tárolt tárolt információ egy szakasza először egy kémiailag nagyon hasonló, de rövidebb molekulára, az RNS-re (ribonukleinsavra) íródik át, ami egyben megsokszorozódásra is lehetőséget ad. A genetikai információt az un. hírvivő (messenger) RNS viszi a sejtmagból a citoplazmába, ahol a 20-féle aminosavnak fehérjévé való „összeszerelését” irányítja az általa meghatározott aminosav-sorrendben (8. ábra). Az egyes aminosavak kémiai tulajdonságai viszont az un. polipeptid-lánc feltekeredését, más szóval a fehérje alakját határozzák meg.

A fehérje azért különleges anyag, mert formálhatónak (plasztikusnak) tekinthető abból a szempontból, hogy a sokféle lehetséges aminosav-sorrend sokféle fehérje-alakot képes létrehozni, ezek pedig sokféle működéssel vannak összefüggésben. A fehérjék egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy képesek felismerni egymást vagy egyes rövid DNS-szakaszokat vagy akár más molekulákat is, kiválasztva őket százezernyi más molekula közül. Más szóval egy adott fehérje rátapadhat egy bizonyos felületre és csak erre tapad rá. Ez a képesség teszi lehetővé a sejtben végbemenő kölcsönhatásokat, beleértve az enzim-fehérjék általi katalitikus folyamatokat is. Végeredményben ez a sokféle fehérje végzi el az élethez szükséges sokféle feladatot. Egy valamire viszont nem képesek a fehérjék: nem tudják pontosan reprodukálni önmagukat. Ehhez szükséges a DNS segítsége.

Ahogy a géntől a tulajdonság felé haladunk, a dolgok egyre bonyolultabbá válnak: a legtöbb tulajdonságot ui. többféle gén együttese kódolja, különösen érvényes ez a mentális folyamatokra. A legegyszerűbb „egy gén – egy tulajdonság” felállás nagyon ritka.

Az élelmiszerboltban a vonalkód csak a pénztárgéppel összekötve képes elvégezni a feladatát, egymagában semmit sem ér. Ugyanígy a DNS sem működik egymagában, hanem a fehérjék egy bizonyos csoportja működteti. Más szóval, a DNS-kódolta fehérjék visszahatnak a DNS-re, sőt, a fehérjék közvetítésével a környezet is visszahat a génekre. Tehát a nagyon merev rendszernek tűnő DNS a sejt más alkotórészeivel együtt egy nagyon is rugalmas rendszert képez, amely reagálni képes a külső és belső környezet változásaira. (Belső környezethez tartozik pl. a vércukorszint). A környezet közvetlenül is befolyásolhatja szervezetünket (pl. a bőrünk lehülése), de többnyire az idegrendszerünk közvetíti a hatásokat, még pedig sokféle módon.

A gének melletti szabályozó DNS-szakaszokra (promóterekre) tapadó fehérjék azok, amelyek a géneket működtetik, ki és bekapcsolják őket. Tehát a gén-működés szabályozásához is DNS-szakaszok szükségesek (ezek a géneknél sokkal rövidebbek) és még bizonyos fehérjék is. A nem-működő génen nem keletkezik messenger-RNS, ezért nem kódol fehérjét és nem határoz meg tulajdonságot, olyan, mintha nem is létezne.

A humán genom megjelölésen az emberi genetikai anyag összességét, össz DNS-ét értem. (Vannak, akik csupán a gének összességét értik ezen.) A gének az össz DNS-nek alig 1,5 %-át teszik ki, viszont a gének a legfontosabbak. A többi résznek más funkciója is lehet (pl. szabályozás), de a DNS messze legnagyobb részének semmilyen funkciója sincs, un. nem-kódoló vagy „néma” DNS. Az emberiség 20,500 génje mindenegyes emberben megtalálható, más szóval közös örökségünk. Hogy mégis miért különbözünk egymástól, arról a 2. fejezetben lesz szó.

Sejtjeinket egy vékony (biológiai) membrán különíti el a külvilágtól, a keringéstől és a többi sejttől. A genetikai anyagot a sejt legvédettebb része, a sejtmag (nucleus) tartalmazza (7. ábra), amit egy másik membrán választ el a citoplazmától, ahol a fehérjék „összeszerelése” történik (8. ábra).

Említettük, hogy a genetikai információt a DNS tárolja és (a messenger-RNS közvetítésével) a fehérjére jut át. A DNS jelsorrendjének ismeretében a kódolt fehérje aminosav sorrendjét is ki tudjuk találni, sőt még a fehérje várható alakját is megjósolhatjuk. Ez egy hatalmas lépés volt a tudományban, de ettől még a minket érdeklő információ nagyobbik része rejtve maradt, pl. a fehérjék működése és kölcsönhatásaik, a gének szabályozása, a környezeti hatások kiváltotta válaszok vagy akár a gondolkodási képességünk. Ez a genetikai információnak egy másik, nehezebben hozzáférhető szintje. A tudománynak ezen a szinten is jelentős eredményei vannak, de az előre haladás itt csak sokkal lassabban történik, sokféle módszer együttes alkalmazásával. Messze van még az az idő, amikor azt mondhatjuk, hogy majdnem mindent tudunk az emberi szervezetről.

Nagyon kevés DNS-t a sejtmagon kívül, a citoplazmában is találunk, még pedig a mitochondriumnak nevezett, membránnal körülvett „sejtszervecskékben” (9-10. ábra). Ezek a sejtek energia-termelő „erőművei”, amelyek a sejt osztódásától független osztódásra képesek és egyetlen sejtben is több példányban vannak jelen. A sejtmagban levő kb. 20,500 génnel szemben egy humán mitochondrium csupán 37 gént tartalmaz. A kisméretű, köralakú un. mtDNS maradt meg legjobban az ősleletekben (fossziliákban). Kizárólag női ágon öröklődik, ezért mutációit a női ág nyomkövetésére lehet használni, esetleg évezredeken át visszamenőleg. Az mtDNS a férfiakban is megvan, de ők nem képesek továbbadni ezt az utódoknak (9-10. ábra).

9. ábra: Egy felnyitott mitochondrium. Ez a sejtszervecske a sejt energia-termelő „erőműve” a citoplazmában.
A mtDNS apró karikák formájában látható.

10. ábra: A mitochondrium kisméretű, gyűrű-alakú DNS-e. Ez kódolja a mitochondrium saját fehérje-szintetizáló rendszerét. A felső, rövid részen nincsenek gének, az itt keletkező mutációk nem szelektálódnak ki, ezért az anyai leszármazási vonal követésére alkalmasak.

Az emberben 2x23 kromoszómát találunk (4. ábra). Ezek közül az X- és az Y-kromoszómát nevezzük nemi-kromoszómának, a többi az un. autoszóma. Az Y-kromoszómában levő néhány gén az alapvető női jelleget a férfi-jelleg irányába téríti, ami azonban nem jelent valamiféle „férfi felsőbbrendűséget”, csupán egyfajta másságot. Az Y-kromoszóma kizárólag férfiakban fordul elő és apáról fiúra öröklődik. A férfi leszármazási ágat az Y-kromoszóma mutációinak segítségével lehet nyomon követni. Az erősen variálódó részek azonosításával pedig az előbbi csoportokon belül még pontosabb nyomozásra nyílik lehetőség, pl. apák vagy bűnözők nyomainak kimutatásával.

1.3. Az evolúció

Linné óta egyre pontosabban rendszerezzük, „skatulyázzuk” az élővilágot. Erre alapozva egyre pontosabbá vált az élővilág evolúciós leszármazási vonalainak meghatározása. A genomban azonosított jelsorrendeket (szekvenciákat) nagyon jól párhuzamba lehet állítani az élőlényekről szerzett korábbi rendszertani ismeretekkel, itt-ott korrigálva azokat.

Az evolúció nem valamiféle feltételezés, hanem a természeti törvények egyike. Feltételei: 1) A populáció szaporodása és 2) genetikai heterogenitása, továbbá 3) a szelekciós nyomás megléte. Ha megvan ez a három feltétel (és majdnem mindig megvan), akkor az evolúció mindenképpen beindul, le sem lehet állítani.

Darwin ismerte fel a (természetes és mesterséges) szelekció szerepét a populációk hosszú távú, evolúciós változásaiban és az új fajok keletkezésében. Kissé leegyszerűsítve: a véletlenszerű mutációk „alapanyagot” szolgáltatnak a szelekció számára, a változás irányát pedig a szelekció közvetítésével a környezet határozza meg. A szelekció csak ritkán működik „minden vagy semmi” (adapt or perish) alapon, valójában elsősorban statisztikus jellegű, ami azt jelenti, hogy az életrevalóbb (fittebb) egyedek az átlagnál nagyobb mértékben járulnak hozzá a következő generáció genetikai anyagához. Fontos tudnunk, hogy szelekció a tulajdonságok szintjén működik, (pl. el tudunk-e futni a pitbull elől vagy nem), az embercsoportok (populációk) szintjén mégis megvannak mindig a genetikai következményei, hiszen a tulajdonságok különbségeinek hátterében genetikai különbségek is meghúzódnak.

A nem-kódoló „DNS-sivatagokban” történő mutációk a szelekció szempontjából közömbösek, neutrálisak. A génekben történő mutációk között is előfordulnak ugyan neutrálisak, legtöbbjük azonban a gazdaszervezet számára káros, ezért kiszelektálódásra hajlamos. Következményeikkel az orvostudomány foglalkozik. Nagyon ritka az olyan mutáció, amelyik valamiféle többletet jelent a hordozója számára, viszont ez viszi előre az evolúciót valamilyen irányban. A 21. században kezdték el vizsgálni, hogy az évezredes mesterséges szelekció milyen gén-szabályozási elemeket érintett pozitívan a termesztett növényeknél és a gazdasági állatoknál. A szőrös juh valószínűleg egyetlen mutációval alakult gyapjassá. A nagyobb hús-, tej- és tojás termelés többféle gén-variáns és génszabályozási mutáció eredménye lehetett. Jóval nehezebb a humán szellemi tulajdonságokra történő természetes szelekció kimutatása, hiszen a komplex tulajdonságok hátterében egyszerre sokféle genetikai elem húzódik meg.

A szelekció egyik változata a migrációs szelekció. Az emberek fittebb és dinamikusabb csoportjai azok, akik újabb vidékeket hódítottak meg vagy bevándorlóként jelentek meg egy másik országban, hátra hagyva beteg vagy kevésbé fitt társaikat („üvegnyak-hatás”).

Az ember az állatvilágból emelkedett ki és vált társadalmi lénnyé, ugyanakkor biológiai lény is maradt. Eközben az evolúció nem állt le, sőt felgyorsult és irányt/irányokat váltott. Hogy merre halad, azt csak több generáció után fogjuk biztosan látni. Mindenesetre az evolúció egyszerre többféle szinten működik, néha egymással ellentétes irányokban is, amire később még vissza fogunk térni (6.4. fejezet).

Az evolúciót felgyorsító folyamatok közül csak egyet említek: ez a genetikai rekombináció, aminek legfejlettebb formája az ivaros szaporodás. – Az anyai és apai genom sohasem teljesen azonos. A termékenyülés során történő kombinálódásuk alkalmat ad olyan genetikai variánsok kialakulására, amelyek mindkét szülő előnyös tulajdonságaival rendelkeznek. A modern ember is úgy alakult ki, hogy az előemberek különböző csoportjai Afrika különböző vidékein más-más irányban szelektálódtak, specializálódtak, aztán a különböző csoportok találkozása és keveredése adott egy-egy lökést az evolúciónak.

Az ivaros szaporodás több, mint az apai és anyai eredetű kromoszómák egymás mellé kerülése. A kromoszóma-párok egyes részei kicserélődnek egymással, ami a genetikai anyag hatékony keveredését eredményezi minden generáció-váltás alkalmával. Kivételt jelent, hogy az Y-kromoszómának és a mtDNS-nek nincs olyan párja, amivel rekombinálódhatna.

A gének egy része olyan fehérjéket kódol, amelyek visszahatnak más gének szabályozó részeire (promótereire), és az egymással így kapcsolatba kerülő gének hálózatokat alakítanak ki, a génhálózatokon pedig genetikai programok futnak le, meghatározva az egyedfejlődés szakaszait. A nagyon ősi élőlényeknél az újabb gének/fehérjék megjelenése volt az evolúció fő mozgatója, a magasabbrendű élőlényeknél viszont már csak rendkívül ritkán jelennek meg új gének, ehelyett a gének szabályozása módosul (tehát erősebben vagy gyengébben működnek), továbbá a genetikai hálózatok és -programok átépítése történik. A humán evolúció fő hajtóereje pedig manapság maga az ember, amely a saját környezetét is alakítja (jól vagy rosszul), és aztán a maga által alakított környezethez is alkalmazkodni kénytelen. Ugyanakkor az emberi civilizáció számára nagy távlatokat nyitó kultúra és technológia egyre gyorsuló fejlődése mögött messze lemaradnak az őskori ösztönöknek és a humán genom.

1.4. Az epigenetika

A gének változásainak időbeli lefutása nagyon különböző lehet. Említettük a rövid-távú ki- és bekapcsolást, továbbá a genom hosszú-távú, evolúciós változásait. A kettő között félúton foglalnak helyet az epigenetikai (a genetikára „ráépülő”) folyamatok. Ilyenkor a DNS-re vagy az azt kísérő (hiszton)fehérjékre olyan „kémiai jel” (metil-csoport) kerül, amely nem változtatja meg ugyan a DNS jelsorrendjét (szekvenciáját), de módosítja az így megjelölt szabályozó rész (pl. a „promóter”) működését. Az epigenetikai „jelek” a sejtosztódás során átmásolódnak az utódsejtekre, de nem örökítődnek át a megszületett utódokra. (Újabban találtak ugyan egy-két kivételt, de ez is „letörlődik” a további generáció-váltások során.)

Szövettani metszeteink mikroszkópos vizsgálata során azonnal feltűnik, hogy ugyanazon egyed különböző szöveteit (pl. máj, vázizom, bőr stb.) alkotó sejtek alakja annyira különbözik egymástól, mintha más-más élőlények lennének, de ugyanekkora különbségeket találunk a működésükben és az ezzel összefüggő enzim-garnitúrában is. Ezeknek a sejttípusoknak (ritka kivétellel) azonosak a génjeik, de közülük más-más gének vannak „nyitva” vagyis más-más gének vannak működésben. Mintha egy képzeletbeli „gén-zongorán” más-más billentyűket tartanánk lenyomva. Ezeknek a különbségeknek a kialakulását nevezzük sejtdifferenciálódásnak, alapját nagyrészt az epigenetikai szabályozás képezi. Más jelenségeknél is sejtjük az epigenetika szerepét, mint amilyen pl. a pszichikai bevésődés (imprint) és a szocializáció.

Számítógépes hasonlattal: A gének rövid-távú szabályozása olyan, mint amikor a shift billentyűvel a kis- és nagybetű között választunk. A tartós változást eredményező epigenetikai szabályozást a caps lock billentyű lenyomásához hasonlíthatjuk. A lassan működő evolúció pedig olyan, mint amikor a kutatók továbbfejlesztik a számítógépet.

1.5. Miről mesél a genomunk?

Az élőlények DNS-ében folyamatosan keletkeznek mutációk, nagy többségük pontmutáció, amikor a négy (ATGC) jel közül egyetlen jel (egyetlen nukleotid bázis) cserélődik ki egy másikra. A mutációk keletkezésének átlagos gyakoriságát mutációs rátának nevezzük. Ha egy pontmutáció a referencia genommal összehasonlítva a populációnak több mint 1 %-ában van jelen, akkor már polimorfizmusnak nevezzük (single nucleotide polymorphism, SNP, kiejtve: sznip).

A DNS nem-kódoló részei nincsenek hatással a gazdaszervezet tulajdonságaira, ezért a szelekció sem hat rájuk. Az itt keletkező mutációk tartósan megmaradnak. A továbbiakban az apai, illetve az anyai utód-vonalakban található mutációkról lesz szó, amelyek két különböző rendszert képviselnek. Ezeknek a haplotípusoknak vagy markereknek a segítségével tudjuk nyomon követni a férfi, illetve a női leszármazási vonalat (6. ábra).

Ezelőtt 100-200 ezer évvel vagy Szueznál vagy Jemennél átküzdötte magát Afrikából Ázsiába az ősembereknek az a kis csapata, amelyik (esetleg más csapatok rovására is) el tudott szaporodni az új földrészen. A csapat nőtagjai az L3-as mutációt hordozták mtDNS-ükben és ezt örökítették tovább, egyetlen haplocsoportot alkotva. Idővel újabb és újabb mutációk történtek, amelyek alcsoportok kiinduló pontjaivá váltak (6. ábra), miközben az előző mutáció is megmaradt. Annak valószínűsége a nullához közelít, hogy a DNS-nek ugyanazon a helyén egy másik mutáció történjen. Az ősi vándorlásokat a mai kutatók a mutációk alapján esetleg távoli vidékekre is vissza tudják vezetni. A történelem viharai miatt aztán nagyon sokféle haplotípus kerülhet ugyanabba a népességbe. – Ugyanez a helyzet az Y-kromoszóma által indikált férfi leszármazási vonallal. A kétféle leszármazási vonal gyakran nagy különbségeket mutat: békés időszakokban a nők jellemzően a szomszéd faluba mennek férjhez, a hadjáratok pedig apai vonalú genetikai nyomot hagynak az érintett népességben.

2. Az emberiség genetikai diverzitása

2.1. Mi a rassz és egyáltalán létezik-e?

A rasszok létezése miért tenne engem rasszistává?

A magasabbrendű élőlényeknél a faj (species) az élőlényeknek az a csoportja, amely (egyszerűsített megfogalmazásban) egymással párosodni és termékeny utódokat képes létrehozni. Az egész emberiség egyetlen fajt képez. Az alfaj és a fajta a fajon belüli olyan csoport, amely bizonyos tulajdonságokban elkülönül a fajtársaktól. Az emberiség vonatkozásában nem használjuk a „fajta” megjelölést, helyette az angol/francia rassz (race) kifejezés vált általánossá. A faj, fajta és rassz kifejezéseket ma is gyakran összekeverik, a tudományos terminológiától eltérően használva: a náci „fajelmélet” valójában „rassz-elméletet” jelent.

Hagyományosan öt nagyrasszt szoktak elkülöníteni: Afrikai (néger vagy „fekete”), kaukázusi (gyakran „fehérnek” is nevezik), keleti (mongoloid vagy „sárga”), óceániai (ausztraloid) és amerikai bennszülött (indián vagy „vörös”). A bőrszín alapján történő megjelölés alapvető tévedéseket tartalmaz, hiszen az indiánok a harci festék miatt lettek „vörösek”, a „sárga” pedig a keleti irányt jelentette Ázsiában. Ez a beosztás azért is problémás, mert a kaukázusi nagyrasszba a fehérek mellett mindenféle barna árnyalatúakis beletartoznak, pl. az indiaiak és az észak-afrikaiak. A rasszok között egyébként is előfordulnak átmenetek, tehát nem különülnek el élesen egymástól. A nagyrasszokat alrasszokra szokták tovább osztani a csoportok öröklődő külső tulajdonságai alapján. A bizonytalanság itt még nagyobb.

A fenti problémát a genomika sem oldotta fel. Kiderült, hogy a rassz-beosztás nem tükrözi az emberiség genetikai diverzitásának „mintázatát” (1), miáltal félrevezetővé válik. Az emberiség modern genetikai alapon való beosztása azonban rendkívül aszimmetrikus, ami azt jelenti, hogy a fekete (Szaharán túli) afrikaiakon kívüli összes nép egyetlen rasszba kerülne, a fekete-afrikaiak pedig sokféle rasszhoz tartoznának, néhol apró, kihalófélben levő khoi-szan (bushman/hottentotta) és pigmeus csoportok képeznének külön rasszokat. Bár ez a beosztás jobban megfelelne a tudományosság igényeinek, mégsem gyakorlatias. Egy orvos például a betegével kapcsolatban nem tud mit kezdeni egy ilyen beosztással, és az orvosi szakirodalom is alapjában véve a hagyományos rendszert használja. A gyakorlatban tehát a rassz a genetikai variációknak egy olyan „mintázatát” jelenti, amelyet ugyan nem lehet pontosan definiálni, a legtöbb ember számára mégis világos és jól kezelhető (1). A genetikai variációs „mintázatok” beosztására a rassz-fogalmon kívül nem létezik semmilyen más működőképes alternatíva (1). Az nem megoldás, hogy egyesek egyszerűen tagadják a rasszok létét, míg mások néhány még rosszabbul definiált fogalommal helyettesítik, mint pl. „etnikai csoportok”.

Egy régebbi, mára már elavult módszereket használó vizsgálat alapján elterjedt az a nézet, hogy az emberiség genetikai variációinak 85 %-a általános és csak 15 % az egyes rasszokra jellemző variáció. Ennek alapján azt a következtetést vonták le, hogy a genetika nem igazolja a rasszok létezését. Ez a következtetés azonban csak véletlenszerű eloszlás esetén lenne igaz, valójában a 15 %-os variációnak az összetevői nagyrészt összefüggésben (korrelációban) vannak egymással. „A populációkat megkülönböztető információ legnagyobb része tehát az adatok korrelációs szerkezetében rejlik és nem egyszerűen az egyes tényezők variációiban” (2).

Irodalom

1) Long JC: Human genetic variation: The mechanisms and results of microevolution. Annual Meeting of the American Anthropological Association, Chicago, 2003.

2) Edwards AWF: Human genetic diversity: Lewontin’s fallacy. BioEssays, 25, 798-801, 2003.

2.2. Az emberiség genetikai diverzitása

Immun-rendszerünknek számtalan, váratlanul felbukkanó mikróbával és idegen fehérjével kell megküzdenie, miközben ezeket testünk saját struktúráitól is meg kell különböztetnie. Ennek megfelelően immun-rendszerünkben olyan gén-csoportokat is találunk, amelyekből sokféle gén-variáns alakítható ki, és amelyek milliónyi fehérje-variánst képesek kódolni (pl. immunglobulinokat). Ezek a génvariánsok kizárólag immun-rendszerünk sejtjeiben fordulnak elő és nem öröklődnek. Az őket hordozó ember személyiségére sincsenek hatással, ezért a továbbiakban ezekkel nem foglalkozunk.

Első megközelítésben azt látjuk, hogy az emberiség génjei közösek, ami azt jelenti, hogy nincsenek külön magyar, szlovák, zsidó vagy cigány gének. Ez azonban nem jelent teljes genetikai azonosságot. Ennek megértéséhez vegyük elő újra a genetikai bevezetésben (1.1. fejezet) a mutációkról elmondottakat!

Egyelőre tekintsünk el az embereket érő különböző környezeti hatásoktól és egy példán keresztül nézzük meg, hogy mi okozza az emberiség genetikai diverzitását! Tudjuk, hogy génjeink négyféle (ATGC) „kémiai jelet” tartalmaznak megfelelő sorrendben, több ezer jel hosszúságban. Vegyünk egy fehérjét és a hozzá tartozó gént! Vérünkben a vörösvértestekbe „csomagolt” hemoglobin szállítja az oxigént a tüdőből a szövetekbe. A hemoglobin A (HbA) nevű fehérje génjét minden emberben megtaláljuk, de régi vagy újabb mutációk következtében kisszámú jelben (nukleotidban) eltérés lehetséges. A különbségek ellenére mindegyik változatot HbA génnek nevezzük.

A lehető legkisebb eltérés a pontmutáció, amikor egyetlen „jel” változik meg a referencia genomhoz képest. Ha a mutáció a génnek egy olyan részén történik, amely hibát okoz a kódolt fehérje működésében, akkor a generáció-váltások során ez a gén-változat előbb-utóbb ki fog szelektálódni az adott populációból. Ugyanez a helyzet, ha a mutáció egy gén-szabályozó DNS-szakaszt ront el. Ha viszont a mutáció a szelekció szempontjából közömbös, neutrális, megnyílik a lehetőség ennek a génváltozatnak véletlenszerű elterjedésére a népességben.

Ha egy pontmutáció 1 %-osnál nagyobb frekvenciával fordul elő a populációban, akkor ezt sznipnek nevezzük (5. ábra) (single nucleotide polymorphism, SNP). Átlagosan 200 nukleotidra jut egy sznip, ami azonban nem egy-egy ember DNS-ére értendő, hanem az emberiség egészére. 2010-ig a kutatók 5 millió sznipet találtak és a becslések szerint 70 millióra tehető az össz-számuk. Két véletlen-szerűen kiválasztott ember genomja között is több milliós eltérés szokott előfordulni, ami a genomnak kb. 0,1 %-át teszi ki. Ez egy nagyságrenddel kisebb különbség, mint amekkora az ember és a csimpánz referencia-genomjai között mutatkozik. A sznipnél nagyobb különbségeket okozhat egy-egy DNS-szakasz megfordulása, betoldása vagy kiesése („indel”), illetve egyes szakaszok többszöri ismétlődése. Ezek a durvább eltérések azonban a sznipeknél sokkal ritkábbak.

A kétezredik évre megtörtént a humán genom jelsorrendjének megállapítása (szekvenálása), ami következményei tekintetében a biológiai tudományok eddigi legnagyobb forradalmát indította el. A vizsgálati módszerek fejlődésével párhuzamosan azóta egyre gyorsabban és olcsóbban szekvenálják a különböző fajok genomjait, alkalmat adva ezek összehasonlítására. A következő kérdés az volt, hogy milyen az emberiség genetikai diverzitása. Ezt célozta meg az 1000 Genome Project (amit aztán 2500-ra növeltek), továbbá az International HapMap Project és a Human Diversity Project (az utóbbi esetében 52-féle etnikumból vettek mintákat szekvenálásra).

A sznipek eloszlása nem egyenletes az emberiségben. Az előző fejezetben említett rassz-beosztásnak megfelelően a Szaharától délre élő fekete-afrikaiak (magyarul négerek) egymás között sokkal nagyobb genetikai diverzitást mutatnak, mint az emberiség többi része együttvéve. Fekete-Afrikán belül pedig a dél-afrikai khoi-szan (hottentotta-bushman) vadász/gyűjtögető népek mutatják a legnagyobb diverzitást.

A különböző genomikai programok eredményeként a kutatók adatbázisokba gyűjtötték az emberiségben előforduló genetikai különbségeket, többségében sznipeket. Ezek az adatok nyilvánosak és számítógépes programok segítségével ingyenesen kereshetők.

A sznipek segítségével be lehet tekinteni a múltba, jelenbe és jövőbe. A szelekció szempontjából neutrális mutációkat az őstörténet kutatása genetikai markerként (jelzőként) használja régmúlt idők népvándorlásainak nyomon követésére. Meg lehet állapítani a jelenleg élő népek egymással való genetikai rokonságának mértékét (távolságát). A kriminalisztika a markereket bűnözők azonosítására használja. Egyre több elváltozás és betegség okát sikerül visszavezetni valamilyen mutációra: ezen alapszik a személyre szabott orvostudomány. Az egyes emberek nem mindig reagálnak egyformán az egyes gyógyszerekre vagy élelmiszerekre. A sarlósejtes vérszegénység okaként például egy A → G pontmutációt állapítottak meg a hemoglobin génben, ami egy aminosav-cserét eredményez a hemoglobin fehérjében. Ugyanez a génváltozat részleges védelmet nyújt a maláriával szemben, ezért tudott Afrika maláriás vidékein elterjedni. A jövőbe mutat, hogy előre lehet jelezni bizonyos betegségek iránti hajlamot, illetve a serdülőkorra kialakuló tejcukor intoleranciát. Az alkoholizálási hajlammal többféle DNS-szakasz (pontosabban sznip) is összefüggésbe hozható különösen, ha ezek közül többféle is előfordul ugyanabban a genomban.