Önző gének kötélhúzása
Miután örökítőanyagunk (genomunk) mindkét szülőnktől kapott örökségünk, legtöbb génünkből két példányt hordozunk, egy anyai és egy apai változatot. Egy-egy génnek általában mind a két szülőnktől örökölt kópiája „kifejti hatását” a sejtjeinkben – így részben anyánkra, részben pedig apánkra hasonlítunk.
A helyzet azonban közel sem ilyen egyszerű. A kilencvenes évek óta emlősökben számos olyan gént találtak a kutatók, amelyeknek az egyik szülőtől örökölt példánya „elcsendesedik”, s így csak az anyától vagy az apától származó génkópia marad működésben. Kiderült: e meglepő genetikai szabályozási folyamat – amelyet genom imprintingnek neveztek el – az emlősöknél kulcsfontosságú szerepet játszik az embrionális egyedfejlődés során, és zavara súlyos genetikai betegségekhez vezet.
A Harvard Egyetem kutatócsoportja 15 napos egérembriók és felnőtt egerek agyát vizsgálva olyan géneket keresett, amelyeknek csak az egyik szülőtől származó példánya aktív. Az egéragyban működő nagyjából húszezer gén közül meglepően sok, több mint 1300 olyan gént találtak, amelyek anyai vagy apai változata elcsendesül, „átadva a terepet” kizárólag a másik szülőtől származó DNS-kópiának.
Korábban csak kevesebb mint száz ilyen génről tudtak a kutatók. A legnagyobb meglepetést mégis az jelentette, hogy az újonnan azonosított 1300 gén közel kétharmadánál az anyától örökölt génkópia marad működésben. Úgy tűnik tehát, az egereknél a magzati fejlődés során inkább az anyai genom hatása érvényesül az agy kialakulásában. Az érintett gének nagy része a táplálkozással, párzással, fájdalomérzékeléssel, társas viselkedéssel és motivált magatartással összefüggő agyi területeken érvényesül.
Bár úgy látszik, az egérembrió agyában az anyai gének befolyása egy hajszállal nagyobb az apai génekénél, később megfordul a tendencia. A kutatók úgy találták, a felnőtt egerek agykérgében és hipotalamuszában a „szingli gének” nagy része (több mint kétharmada) apai eredetű. Mindez azt sugallja, a felnőtt egerek agyműködésének szabályozásában, ha kis mértékben is, az apai genom kerekedik felül.
A kérdés csak az, következtethetünk-e a fentiekből arra, hogy az emberi agy működésében is előbb az anyai, majd később az apai hatás érvényesül?
– Nagy az esélye, hogy az embernél ugyanez a helyzet – válaszolta a Népszabadságnak a kutatást irányító Catherine Dulac, a Harvard Egyetem molekuláris- és sejtbiológia-professzora, a Howard Hughes Orvosi Intézet csoportvezetője. – Habár ezt még nem állíthatjuk biztosan. Sok olyan génről tudunk, amelyeknek az egerekben és emberekben egyaránt csak az egyik szülőtől származó példánya aktív, de olyan gének is ismertek, amelyek csupán az egyik vagy másik fajban viselkednek így. Elvileg lehetséges volna, noha nem egyszerű, az emberi agyban kifejeződő géneket is hasonló vizsgálatnak alávetni –mondta a francia származású kutatónő, aki munkatársaival együtt a Science című tudományos folyóiratban közölte komoly érdeklődésre számot tartó eredményét.
– A jelenség hátterében az anyai és apai genomok konfliktusa állhat, amely végül bizonyos géneknél az egyik szülőtől származó példányt elcsendesíti az emlősembriókban – magyarázta lapunknak Catherine Dulac. – Amíg az apai genom az embrió növekedését próbálja segíteni, addig az anyai genom az anya által biztosított erőforrásokat későbbre is igyekszik tartalékolni. Úgy gondoljuk, ez a szülői konfliktus az állat egész életét végigkíséri: a felnőtt egerek agyát és viselkedését is befolyásolja.
De vajon hogyan egyeztethető össze a szülői genomok nézeteltérése és az a tény, hogy az utód túlélési esélye teljes genomjának sikerétől függ? Magyarázatot az úgynevezett „önző gén” elmélet adhat, amely szerint a természetes kiválasztódás nem közvetlenül az élőlényekre, hanem a génjeikre hat. A hatvanas években megfogant elmélet szerint a túlélésért és reprodukcióért folyó küzdelem nem a fajok és egyed, hanem a gének szintjén zajlik. E harcban csak a legrátermettebb gének maradhatnak fönt, amelyek sikeresebben replikálódnak társaiknál. Az „önző gén” elmélet fényében az anyai és apai genom küzdelme tehát nem látszólagos, hanem valóságos konfliktus.
– Úgy gondolom, a két génkészlet némiképp más-más irányba próbálja terelni az agy fejlődését és működését – mondta a Népszabadságnak az ausztrál származású David Haig, a Harvard Egyetem evolúcióbiológia-professzora, az intragenomi (genomon belüli) konfliktusok szakértője, aki korábbi eredményekre alapozva lefektette egy új elmélet alapjait. E szerint bizonyos életszakaszokban „evolúciós érdekellentét” feszülhet az anyai és apai gének között. Az anyaméhben például az apai gének érdeke, hogy a magzat gyorsabban fejlődjön, az anyától örökölt gének viszont igyekeznek némileg fékezni a magzati fejlődés ütemét, későbbi terhességekre is tartalékolva az anyai szervezet által biztosított erőforrásokat.
– Azt hiszem, a magzati fejlődés szabályozása a jelenleg ismert legfontosabb bizonyítéka a szülői genomok konfliktusának – válaszolta kérdésünkre Haig profeszszor. – De más példákat is ismerünk. Az embernél például a Silver–Russell- és a Beckwith–Wiedemann-szindróma közötti különbséget érdemes kiemelni.
Az előbbi egy törpeséggel, az utóbbi egy túlnövekedéssel járó súlyos genetikai rendellenesség, de mindkét betegséget az anyai és az apai genom közötti összhang felbomlása okozza. – Határozottan az „önző gén” elméletet támogatom. Nem hiszem, hogy az említett példák megmagyarázhatók az egyedek szintjén – vélekedett a harvardi professzor.
Az egerek agyában most megfigyelt küzdelem tehát valószínűleg újabb fontos bizonyítéka annak, hogy szüleinktől önző géneket öröklünk. Az anyai és apai genom csupán akkor működik együtt, ha közös „érdekük” megkívánja. Ha „evolúciós érdekük” keresztezi egymást, konfliktusba kerülhetnek. A pillanatnyi erőviszonyok közben folyamatosan befolyásolhatják tulajdonságainkat. Szélsőséges esetben pedig a szülői genomok „veszekedése” súlyos betegségek kialakulásához vezethet.
