Másfélpetéjű ikrek

A cím teljesen félrevezető: egy petéjű, de két hímivarsejttel megtermékenyített zigótából fejlődő ikrekről lesz szó.

Magyarul az ikreket egy- és kétpetéjű ikreknek nevezzük az alapján, hogy egy petesejtből vagy két petesejtből fejlődnek. Az egypetéjű ikrek egyetlen petesejt és egyetlen hímivarsejt találkozásából keletkeznek. Normális körülmények között ebből egy embrió alakul ki, s így egy gyermek születik. De a véletlenek játéka folytán az első osztódások valamelyikénél a fejlődő sejtcsomó kettéosztódik, és két külön gyermek fejlődik belőle. Ők genetikailag azonosak, hiszen ugyanabból a zigótából fejlődtek ki. De attól még így is van különbség köztük, szépen mutatva, hogy a genetika nem minden. Az egypetéjű ikerterhesség tényleg a véletlenen múlik, nem öröklődik a hajlam rá.

A kétpetéjű ikrek pedig nevükhöz híven két külön, nagyjából egyszerre érő petesejt megtermékenyülésé után fejlődnek. Ők genetikailag csak annyira hasonlítanak egymásra mint bármely más testvér. Az ilyen ikerterhességre lehet genetikai hajlama egy nőnek.

Egy 28 éves kismama ultrahang vizsgálata kimutatta, hogy ikreket vár, akik egy méhlepényen osztoznak, de külön magzatburokban fejlődnek (Gabbett et al. 2019). Az egypetéjű ikerterhességek 70%-ban egyetlen méhlepény van. Az ritkább, hogy egyetlen magzatburokban fejlődjön a két embrió, de erről itt nem volt szó. Eddig minden szokványos volt. A 14. héten végzett újabb ultrahang vizsgálat viszont furcsa eredményt hozott: az egyik magzat fiúnak, a másik lánynak tűnt. Egypetéjű ikrek nem lehetnek külön neműek, hiszen genetikájuk teljesen egyezik, tehát vagy XX vagy XY kromoszómával rendelkeznek és ennek megfelelően vagy lányok vagy fiúk (a világ persze bonyolultabb, amiről itt beszélünk).

Egyetlen méhlepény bár általában egypetéjű ikrekre jellemző, ismert ilyen jelenség kétpetéjű ikreknél is (Hackmon et al. 2009). Ebben az esetben is egy méhlepényt figyeltek meg ultrahangon, de a gyerekek neme eltérőnek mutatkozott. A természetes szülést követően megvizsgálták a méhlepényt és az egyértelműen egységes méhlepény volt. A gyerekek viszont külön neműek. Kariotípus (kromoszóma) vizsgálat alapján a fiú XY kromoszómával rendelkező fiú, a lány pedig XX kromoszómával rendelkező lány. Tehát minden, ahogy a nagy könyvben meg van írva.

Két fejlődő magzat egy méhlepénnyel. Hackmon et al. (2009) cikkéből.

Tehát a 2019-ben publikált esetben is lehetett volna ez a jelenség hátterében. Viszont ekkor már genetikai tesznek is alávetették a fejlődő magzatokat, ami érdekes eredményre vezetett. Egyrészt mindketten mozaikok voltak, azaz mindkettőjüknek voltak XX és XY sejtjeik is. A fiúnak nagyjából 1:1 arányban, a lánynak 90% XX. Mozaikokat már ismert a tudomány. Így jöhetnek létre hermafroditák, azaz olyan személyek, akiknél nem eldönthető, hogy fiúk vagy lányok, mert igazából mindkettők. Itt viszont a születés után mind kívülről személelve, mind ultrahang alapján az egyik gyermek fiú, a másik lány.

Másrészről a genetikai teszt, amivel a genetikai állományuk változatosságát nézték meg (olyasmi amivel "apasági" tesztet is végeznek), meglepő eredményt adott: az ikrek génállománya jobban hasonlított egymásra, mint azt egy kétpetéjű ikernél várnánk, de ugye egypetéjű ikrek sem lehettek (és annál meg eltérőbbek voltak). Gyorsan az anyától és az apától is vettek mintát, hogy akkor melyikükre mennyire is hasonlítanak a gyerekek.

A gyerekek egyetlen petesejtből és két hímivarsejt egyesüléséből fejlődtek.

A gyermekek ugyanis az anyától kapott genetikai állományukban teljesen megegyeztek. Ilyen szempontból a szó szoros értelmében egypetéjűek. Viszont apukájuk részéről csak annyira hasonlítottak egymásra, mint a kétpetéjű ikrek. Nem igazán lehet máshogy magyarázni ezt, minthogy kétszeres megtermékenyítés történt. A zigótában három haploid (fél) génállomány volt így jelen. Ezt követően kialakult egy furcsa három pólusú mitotikus orsó (lásd a lenti ábrán). Normális esetben ez két pólusú, és a kromoszómák így válnak el a sejtosztódás során. Ez lenne az első sejtosztódása az új életnek. De itt három sejt keletkezett. Egy-egy sejt, amiben anyai és apai kromoszóma is volt (és az egyik XX a másik XY a nemmeghatározó kromoszómára nézve) és egy amiben csak apai kromoszómák voltak. A csak apai kromoszómával rendelkező sejtek nem igazán életképesek (a lényeg, hogy abból nincs a kifejlett újszülöttben). A másik két sejttípus viszont együttesen építi fel a fejlődő magzat testét. Csak itt még egy egypetéjű ikrekre jellemző korai szétvállás is megtörtént, így lettek ikrek. És mivel különböző mértékben vett részt a kétféle sejttípus az egyik és a másik gyermek felépítésében, így a nemük is különböző lett (vagy akármi másért, a biológia bonyolult). Így jöhet létre egy "másfél petéjű" iker, akik genetikai hasonlóságukban az egypetéjű és a kétpetéjű ikrek között vannak. Az angol sesquizygotic is a másfeles állapotra utal.

Feltételezett történések az egy petéjű, de két hímivarsejtből fejlődő ikrek embrionális fejlődésével kapcsolatban. Gabbett et al. 2019 cikkéből.

De mégis miért jött ez a tény velem szembe?

Gondolhatjátok, hogy fura dolgokat olvasok, de egy 2019-es, ikrekről szóló cikk biztos nem a járvány miatt keltette fel az érdeklődésemet. Az az igazság, hogy egy könyvet lektorálok. A magukra adó könyvkiadók (és a Typotex ilyen) az alapos nyelvi korrektúrán túl szakmai átnézésre is kiadják a fordításaikat. Tehát itt már más nyelven megjelent könyvről van szó, amelynek a magyarra átültetése, a magyar szaknyelv alkalmazása a kérdés. Néha lehet értelmező félmondatokat, lábjegyzeteket beleszúrni, vagy javítani nagyságrenddel elrontott becsléseket. Egy ilyen átnézés folyamán merült fel, hogy magyarázó félmondatként odaírjuk-e, hogy ha két hímivarsejt termékenyít meg egy petesejtet, akkor az nem csak felborítja a finoman hangolt kezdeti egyedfejlődést, hanem biztosan életképtelen magzathoz fog vezetni. A biológusi intuícióm azt mondatta velem, hogy ez így rendben is van, mert emlékeztem valami mechanizmusra, aminek a feladata az, hogy ezt megakadályozza (no meg három kromoszómaszerelvény az biztos nem jó).

Nem állítom, hogy a fordítás minden mondatának részletesen utánanézek, így is napokat vesz el egy könyv alapos átolvasása, de ennek utánanéztem. Mert, hogy öregségemre egyre kevésbé bízok az ösztöneimben (vagy éppen egyre inkább, mert azt mondatják velem, hogy nagyon sokat felejtettem és/vagy sokat változott a biológia). Szóval googli varázslatot bevetettem. Az első eredmények persze megerősítették a gyanút: az ilyen esetek emlősökben nem életképesek (az külön érdekesség, hogy sok más állatban viszont simán lehet, bár végül csak egy hímivarsejtből lesz az új egyed). De aztán megtaláltam a fentebb ismertetett cikket. A világ érdekes. Néha emlékeztetnem kell magamat, hogy ezért jöttem biológusnak, hogy ezekkel az érdekességekkel találkozhassak.

Azt is mutatja az eset, hogy a munkánknak mindenféle aspektusa segít abban (rákényszerít), hogy folyamatosan frissítsük a tudásunkat. Hiszem, hogy az a feladatunk, és azért éri meg kutatókat fizetni közpénzen, mert tudunk. A kutatók tudása pedig valamikor jól jöhet (denevérvírusok... kell magyaráznom?). A legtöbbet nekem a tanítás és a tudománynépszerűsítés adott ezen a téren. Mert mindig felmerül egy kérdés, aminek utána kell olvasnom.

Ezzel zárom a 2021-es évet!

Hivatkozott irodalom

• Hackmon, R., Jormark, S., Cheng, V., O'Reilly Green, C. és Divon, M. Y. 2009. Monochorionic dizygotic twins in a spontaneous pregnancy: a rare case report. The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine 22(8): 708–710
• Gabbett, M. T., Laporte, J., Sekar, R., Nandini, A., McGrath, P., Sapkota, Y., Jiang, P., Zhang, H., Burgess, T., Montgomery, G. W., Chiu, R. és Fisk, N. M. 2019. Molecular support for heterogonesis resulting in sesquizygotic twinning. New England Journal of Medicine 380(9): 842–849
   

A nátha elleni viszonylagos védettségünk 1 mutáción múlik

A rhinovírusok a megfázás egyik okozói. Ezek a pozitív szálú RNS vírusok alapvetően aprók. Három "fajuk" ismert, amelyeket az A, B és C betűkkel jelölnek (teljes nevük így például emberi rhinovírus C). A C variánst 2006-ban fedezték fel (Lamson et al. 2006). Kései felfedezésének egyik oka nem elterjedésében, hanem "tenyészthetőségében" (sejtkultúrában szaporíthatóak) rejlik: a szokásos sejtkultúrákban nem nőt. A másik két náthát okozó rhinovírussal szemben ez néha, gyerekeknél súlyosbíthatja az asztmát.

A vírus az emberi kadherinnel rokon családba tartozó 3-as fehérjén (CDHR3) keresztül kapcsolódik a sejthez (Bochkov et al. 2015). Ezen sejtmembránban levő fehérjének több változata ismert emberi populációból: a leggyakoribb verzióban az 529. pozícióban cisztein van, míg a súlyosabb asztmával összefüggő változatban itt tirozin van. Ez a 7. kromoszómánk 106018005. pozícióján levő guanin → adenin (G→A) nukleotidcsere következménye. A tirozint tartalmazó változat mellett a vírus gyorsabban sokszorozódik.

Rhinovírus

A történet itt véget is érne azzal, hogy találtunk egy betegséget okozó mutációt. Sajnos léteznek ilyenek. Ellenben furcsa, hogy egyes afrikai népcsoportokban 30% feletti gyakoriságú az elterjedése. Ázsiában viszont 5% alatti az előfordulása. Egy új és hátrányos mutációval kapcsolatban azt várjuk, hogy igen ritka legyen.

Mivel szerencsénkre sok más élőlény teljes genetikai állománya rendelkezésre áll, így megnézhetjük, hogy megtalálható-e bennük ez a gén és milyen formában. A gén megtalálható minden gerincesben, amelynek tüdeje van, sőt a bojtosúszós halakban is, és az ősi formájában tirozin van ebben a pozícióban (Bønnelykke et al. 2014). Egyedül emberben található meg a ciszteint kódoló változat, és minden ismert főemlősben a tirozint kódoló változat van jelen. Sőt a neandervölgyiekben és a gyenyiszóvai emberben is ez a változat található meg. Tehát az súlyosabb gyerekkori asztmával összefüggésbe hozott változat nem új mutáció, hanem az az ősi változat, amit egyes népességekben az már lényegében leváltott az új – ciszteint kódoló – változat.

Az emberi rhinovírus C – nevéhez híven – egy emberi kórokozó, s mint ilyen koevolúciós kapcsolatban lehet velünk. Változásai, esetleges patogenitásának növekedése elterjeszthet új változatokat, amelyek ellenállóbbak a vírussal szemben. Ez játszódhatott le ebben az esetben is (Palmenberg 2017). Ez az evolúciós változás is mutatja, hogy az ember is folyamatosan evolválódik: pár ezer év távlatából az evolúciós folyamat eredménye is igen jól látszik.

A történet viszont itt nem ér véget. Nem csak az ember evolúciójára vagy az egy bázis mutációja okozta jelentős fenotípusos változásra példa ez a rendszer, hanem arra is, hogy egy egyik fajról a másikra átugró betegség mennyire veszélyes is lehet. Az emberek és a csimpánzok, közeli rokonságunk dacára (vagy inkább a miatt), igen ritkán kerülnek közel egymáshoz: más életteret töltünk be. Így kórokozóink is mások. De mivel annyira hasonlítunk egymáshoz, így bizony elképzelhető, hogy kórokozóink képesek megfertőzni a másik fajt is. A betegség kimenetele viszont nem ismert előre. Nem következtethetünk az egyik fajban mutatott enyhe lefolyásból arra, hogy a másik fajban is enyhe lesz a betegség.

A csimpánzok megfertőződhetnek az emberi rhinovírus C-vel. Kanyawara (Uganda) 56 főből álló csimpánzközösségét három hullámban érte egy emberi rhinovírus C okozta járvány (Scully et al. 2018). Az elsőben 24-en betegedtek meg és egy gyerekcsimpánz halt meg, a második hullámban 40-en betegedtek meg és 4 felnőtt meghalt, míg az utolsó hullámban 31-en betegedtek meg és senki nem halt meg. A járvány mortalitási rátája 8,9%-os volt.

Betty az emberi náthába meghalt kiscsimpánz. Forrás: Leakey Alapítvány

Az elhunyt 2 éves kiscsimpánz tetemét felboncolták és mintát vettek belőle. A kiscsimpánz tüdőgyulladásban halt meg. Szervezetéből rhinovírus C-t izoláltak. A PCR teszttel megerősített eredmény nem azért biztos, mert erre a vírusra pozitív eredmény adott, hanem mert egy tucat másik légúti betegséget okozó kórokozóra negatívat adott.

Minden csimpánz homozigóta volt a CDHR3-Y529 allélra (azaz az ősi tirozint kódoló változat van bennük) csakúgy mint az összes ismert csimpánzgenom. Ez lehet az egyik oka a súlyos betegségnek. Nem véletlen, hogy maszkot kell hordani a turistáknak, ha csimpánzok közelébe mennek. A mi inkább csak kellemetlenséget okozó kórokozóink megölhetik az amúgy is veszélyeztetett állatokat. És viszont se csodálkozzunk, hogy mindenféle vadállat kórokozója világjárvány okozhat emberben.

A cím, ahogy a címek általában, túloz, hiszen nem minden nátháról van szó, csak egy bizonyos vírus okozta nátháról. De remélem nem bántad meg, hogy elolvastad a bejegyzést!

Hivatkozott irodalom

• Scully, E. J., et al. 2018. Lethal respiratory disease associated with human rhinovirus C in wild chimpanzees, Uganda, 2013. Emerging Infect. Dis. 24(2): 267–274
• Lamson, D., et al. 2006. MassTag polymerase-chain-reaction detection of respiratory pathogens, including a new rhinovirus genotype, that caused influenza-like illness in New York State during 2004-2005. The Journal of Infectious Diseases 194(10): 1398–1402
• Bochkov, Y. A., et al. 2015. Cadherin-related family member 3, a childhood asthma susceptibility gene product, mediates rhinovirus C binding and replication. PNAS 112(17): 5485–5490
• Bønnelykke, K., et al. 2014. A genome-wide association study identifies CDHR3 as a susceptibility locus for early childhood asthma with severe exacerbations. Nature Genetics 46(1): 51–55
• Palmenberg, A. C. 2017. Rhinovirus C, asthma, and cell surface expression of virus receptor CDHR3. J. Virol. 91(7): e00072-17
   

Horizontális géntranszfer fűfélék között

A horizontális géntranszfer során egy másik fajú egyedtől szerez genetikai anyagot egy egyed. Ez markánsan eltér a megszokott és általános génátadástól, ami a szülőtől a gyermek felé történik. Baktériumok körében viszonylag gyakorinak tűnik a horizontális géntranszfer, az antibiotikum rezisztencia kialakulása mögött is ilyen folyamatok vannak. Magasabb rendű élőlények, így növények körében ritkább ez a fajta génátadás, de pár példát ismerünk. Ezek jellemzően gazda és növényi parazitája közötti géncserék.

Fűfélék között is lehet horizontális géntranszfer.

A perjevirágúak (Poales) rendjébe, a perjefélék (Poaceae) családjába és a kölesfélék (Panicoideae) alcsaládjába tartozó Alloteropsis semialata egy Afrika, Ázsia és Óceánia trópusi és szubtrópusi régiójában elterjedt növény. Ennek a növényfajnak egyik alfaja képes az úgynevezett C4-es növényekre jellemző fotoszintézisre, míg egy másik alfaja nem. A képességet minden bizonnyal horizontális géntranszferrel szerezte meg (Christin et al. 2012) egy muharfajból (Setaria) Dél-Afrikában és Themeda quadrivalvis fajtól Ausztráliában. Úgy tűnik ez a növény kimondottan könnyen szerez magának géneket más fűféléktől.

Alloteropsis semialata

A növény teljes 750 millió bázispár hosszú genomjának szekvenálását és összeállítását (manapság egy új faj genetikai anyagának meghatározása nem olyan nagy esemény, mint tíz évvel ezelőtt!) követően megvizsgálták, hogy van-e jele további horizontális géntranszfernek (Dunning et al. 2019). Először megnézték, hogy van-e olyan gén a 22043 darab azonosított gén között, amely valamely más zárvatermő génjére jobban hasonlít, mint a fajtársak vagy az egy nemzetségbe sorolt növények génjéhez. Ilyet nem találtak. Ezt követően a fűfélék körében folytatták csak a vizsgálatot. Olyan géneket kerestek, amelyek hasonlóbbak valamely távolabbi, megszekvenált fűféle génjéhez, mint a saját fajon belüli szekvenciákhoz, vagy a nemzetségen belüli szekvenciákhoz (a kettő összehasonlítás mást mond, mert lehetett a nemzetségen belüli diverzifikáció során is horizontális géntranszfer és a faj elterjedése során is). Így 1148 potenciálisan horizontális géntranszferrel szerzett gént azonosítottak. Ebben viszont még biztosan sok nem valódi átvett gén van. Például, ha egy gén elveszett a rokon fajokból, akkor az úgy tűnhet mintha máshonnan származó lenne.

A további finomításhoz rendszertani ismereteket vettek elő. A rendszertan renoméja nem túl jó. Egyfajta telefonkönyvként tekintenek rá, pedig maga a rendszerezés és az így kapott filogenetikai törzsfák a mai evolúciós és molekuláris vizsgálatokban szinte mindig előjönnek. Az evolúcióbiológiai szakirodalom olvasása közben bizony elég gyakran merenghetek törzsfák felett. Szóval az adatbázisokból előszedek 200 gént, ami egyszer fordul elő a növénygenomokban és minden ismert genomú fűfélében megvan. Ebből lett egy törzsfa, ami jobbára megfelel annak, amit ma gondolunk a fűfélék rendszertanáról. Ez a törzsfa lesz az alap, amihez hasonlítjuk a potenciálisan horizontális géntranszferrel megszerzett géneket.

Ez egy törzsfa a perjefélékre (azokra, amelyeknek a teljes genomját ismerjük). A BEP és a PACMAD a két nagy csoport a füveken belül. Az elsőbe tartozik a rizs (Oryza sativa), a búza (Tricitum aestivum) és az árpa (Hordeum vulgare). Ezek a növények mind a C3-as fotoszintetikus módot alkalmazzák. A másodikba tartozik a vizsgált növényünk és olyan ismert fajok, mint a kukorica (Zea mays), a tarka cirok (Sorghum bicolor), a teff (Eragrostis tef) vagy az olasz muhar (Setaria italica). A vastagon szedett fajok teljes genomja ismert, a többiből csak a kifejezésre kerülő gének szekvenciája. Sárga keretben van az Alloteropsis semialata, a vizsgált fajunk. A piros (vagy piros-kék) nyilak lehetséges géntranszfereket mutatnak a piros keretes kládokból.

És akkor most vegyük azoknak a géneknek a kladogramját, amelyek talán más növényből kerültek az A. semialata-ba. Amennyiben a gén egy meglevő, a rendszertanban jól ismert kládon belül levőnek tűnt úgy megtartották, amennyiben csak testvérkládja volt, úgy elvetették. Így végül 55 horizontális géntranszfer jelöltet tartottak meg.

Szemléltetése a módszernek. A konszenzus törzsfa az, ami az össze rendelkezésre álló információból együttesen jön ki. Legyen ez a bal oldali kladogram. Kék pöttyel jelöljük a vizsgált fajt. Amennyiben egy génre készített törzsfa megegyezik a konszenzus törzsfával (és zömében ezt várjuk), úgy az horizontális géntranszfer nélkül evolválódott. A horizontális géntranszfer (HGT) ismérve, hogy a vizsgált gén jobban hasonlít valami más csoport génjéhez, mint a saját rokonsági körének génjeire. Potenciálisan a középső és a jobb oldali ábrán pirossal jelölt a vizsgált fajból eredő gén is lehet HGT-vel szerzett. Viszont a jobb oldali ábrán egy nem túl ismert (kevés szekvenciát tartalmazó) csoport testvéreként jelentkezik a gén és nem egy jól feltárt csoport belsejében (középső ábra).

A native (kék) felirat mutatja, hogy hova tartozik az Alloteropsis semialata és a piros rész a C4-es növények fotoszintézisében fontos foszfoenol-piruvát karboxiláz (PEP) enzim helyzetét ugyanebből a növényből. Mivel teljesen máshova került a törzsfán és egy csoporton belülre (sőt egy fajon belülre, ahol az ausztrál változathoz közelebb van, mint az afrikaihoz), így ez szinte biztosan horizontális géntranszfer eredménye.

Több gént magába foglaló, hosszabb DNS részek is átkerülhetnek egyik fűféléből a másikba

Egy újabb vizsgálati körben minden meglevő genetikai adatot összeszedtek a füvek köréből, olyat is, ami nem teljes genomból van, csak részletekből, hogy így több szekvenciával vethessék össze az A. semialata génjeit. Öt gént kidobtak, mert túl kevés ismert szekvencia volt a környékén, így megbízhatatlan maga a törzsfa. 14 gént azért dobtak ki, mert maga a törzsfa egyéb része nem egyezett az ismert fajszintű törzsfával (tehát ott valami fura van génszinten). A maradék 26 gén a genom 23 különböző helyén található. Tehát van olyan horizontálisan átadott rész, amely több gént is tartalmaz. A lehetséges donorokat és több A. semialata populációt még részletesebben megszekvenáltak, hogy megnézhessék, hogy a más füvektől átvett DNS részletnek hol lehetnek a határai. Több esetben ezt sikerült meg is találni. Zömében 1-1 gént került át, de volt olyan DNS részlet, amelyben 10 gén volt egy blokkban. A horizontális géntranszferrel átvett DNS darabok 33 és 169 ezer bázis közötti hosszúságúak voltak.


A horizontális géntranszfer az A. semialata elterjedésének különböző szakaszában történt. Mivel több populációból is ismert a növény genomja, sőt közeli fajok genomja is, így amelyek a legtöbb populációban megvannak és a testvérfajban is, azok a gének a faj elterjedése előtt kerülhettek a genomba. Vannak viszont olyan gének, amelyek csak bizonyos régióra jellemzőek (például csak Ausztráliára és Óceániára), sőt van egy olyan, amely csak az Ausztrál populációban található meg.

A többi fűfélétől átvett gének egy része biztosan kifejeződik, így hozzájárulhat az új gazda életéhez.

A kutatócsoport nem csak bioinformatikai vizsgálatot végzett, hanem megnézte, hogy a horizontális géntranszferrel átvett gének kifejeződnek-e. Amennyiben ez így van, akkor lehet hatásuk. A legtöbb gén kifejeződik, de például a csak az Ausztrál populációban talált H részleten kódolt gén nem.

A horizontális géntranszfer mechanizmusa nem ismert. Lehetőségként az allopoliploid egyedek visszakereszteződése vagy a közel növő különböző fajú növények érintkezése merült fel.

A horizontális géntranszfer a genetikai változatosság előállításának igen speciális esete. Ilyenkor ugyanis teljesen működő gén vagy gének kerülhetnek át egy másik fajból, azonnal alkalmazható megoldást nyújtva egy szelekciós kihívásra. A horizontális géntranszferek hatását mikrobákban egyre jobban ismerjük és elismerjük. Többsejtűek között inkább kivételnek gondoltuk őket, de egyre több eredmény mutat arra, hogy ezen élőlények körében sem ritka.

Hivatkozott irodalom

Christin P-A, et al. 2012. Adaptive evolution of C4 photosynthesis through recurrent lateral gene transfer. Curr. Biol. 22(5):445–449.
Dunning LT, et al. 2019. Lateral transfers of large DNA fragments spread functional genes among grasses. Proceedings of the National Academy of Sciences 116(10):4416-4425.

III. Béla és a finnugorok

Megszekvenálták III. Béla királyunk DNS-ét, ami csodálatos és lehetővé teszi, hogy a kétséges királysírokról megállapítsuk, hogy ki is fekszik benne. Az Y kromoszóma apáról fiúra száll, s így abban a férfi ági rokonok között nagy különbségnek nem szabad lennie.

Amit a szakcikk megállapít az az, hogy III. Béla királyunk az R1a haplocsoportba tartozik, ami amúgy a leggyakoribb jelenleg is Magyarországon. Bár a szakcikkben erről semmi szó nem esik, de a Magyar Időkben ez már úgy lett tálalva, hogy III. Béla királyunk biztosan nem volt finnugor eredetű. Az index szerencsére ezt már árnyaltabban tálalja, külön felhívva a figyelmet a szakcikk ezen mondatára: "It is the most frequent haplogroup in various populations speaking Slavic, Indo-Iranian, Dravidian, Turkic and Finno-Ugric languages." Tehát az R1a haplocsoport a leggyakoribb a szláv, az indo-iráni, a török és a finnugor nyelveket beszélő populációkban. Legyünk őszinték ez sem mond semmit. A magyar finnugor nyelv, ezen kár rugózni, s mivel messze mi vagyunk a legnépesebb ilyen népcsoport, ami ránk jellemző, az jellemző a mai finnugorokra.

1. ábra. Az R1a1 haplocsoport gyakorisága a világban. Ez az R1 kládon belül a leggyakoribb csoport. Vegyük észre, hogy elterjedésére nézve kelet-európai népekre jellemző, s ebben bizony a magyarok, az észtek és a finnek is beletartoznak. Underhill et al. 2009 alapján.

Ha megnézzük az 1. ábrát, akkor azt látjuk, hogy az R1a (az R1a1) haplocsoport igen gyakori Kelet-Európában. Ez a régió így magába foglalja a finnugor nyelvet beszélő Magyarországot, Észtországot és kisebb gyakorisággal Finnországot is. Underhill et al. 2009-es tanulmányában komikat, permják-komikat és marikat is említenek. Az R1a1a gyakoriság az utóbbi két népcsoportban 37% és 26%, a komiknál 6%. A hanti és a manysi népcsoportban is megtalálható az R1a1 haplocsoport (és mellette az N-es észak-eurázsiai) (Pimenoff et al. 2008). A szibériai uráli nyelveket beszélő népcsoportok igen széles skáláját vizsgáló tanulmányban Karafet és munkatársai (2002) szintén találtak R1a-s haplocsoportba tartozókat ezen népességben. Finnországban is csekély gyakorisággal, de jelen van az R1a1 (az R1a nem) (Lappalainen et al. 2006). Tehát ez a haplocsoport igenis jellemző a finnugor nyelveket beszélőkre. Továbbá a mai magyar lakosság és a manysik között kimutatható bizonyos fokú genetikai hasonlóság (Fehér et al. 2015).

Lehet, hogy én értek valami félre, s III. Béla abba a haplocsoportba tartozik, ami csak az R1a jelű és nem abba a tágabba, amely az R1a1-et is magába foglalja. Ebben az esetben itthon is ma ritka haplocsoportba tartozik. Ha nem ez van, akkor viszont a jelenkori finnugornak is nyugodtan elmehet. Fontos itt megjegyezni, hogy egy haplocsoport hovatartozásból messze menő következtetéseket levonni nem érdemes. Vannak gyakoribb és kevésbé gyakori haplocsoportok egy népességen belül, de ritkán lehet a nép hovatartozást pusztán ez alapján megállapítani, főleg egy gyakori és széles földrajzi elterjedésű haplocsport esetében, mint III. Béla királyunk R1a-ja. Szóval azért én még nem jelenteném ki egyértelműen, hogy nem volt finnugor.

Hivatkozott irodalom

• Olasz, J., Seidenberg, V., Hummel, S., Szentirmay, Z., Szabados, G., Melegh, B. és Kásler, M. 2018. DNA profiling of Hungarian King Béla III and other skeletal remains originating from the Royal Basilica of Székesfehérvár. Archaeological and Anthropological Sciences, DOI:10.1007/s12520-018-0609-7
• Underhill, P. A., Myres, N. M., Rootsi, S., Metspalu, M., Zhivotovsky, L. A., King, R. J., Lin, A. A., Chow, C.-E. T., Semino, O., Battaglia, V., Kutuev, I., Järve, M., Chaubey, G., Ayub, Q., Mohyuddin, A., Mehdi, S. Q., Sengupta, S., Rogaev, E. I., Khusnutdinova, E. K., Pshenichnov, A., Balanovsky, O., Balanovska, E., Jeran, N., Augustin, D. H., Baldovic, M., Herrera, R. J., Thangaraj, K., Singh, V., Singh, L., Majumder, P., Rudan, P., Primorac, D., Villems, R. és Kivisild, T. 2009. Separating the post-Glacial coancestry of European and Asian Y chromosomes within haplogroup R1a. European Journal Of Human Genetics 18:479
• Pimenoff, V. N., Comas, D., Palo, J. U., Vershubsky, G., Kozlov, A. és Sajantila, A. 2008. Northwest Siberian Khanty and Mansi in the junction of West and East Eurasian gene pools as revealed by uniparental markers. European Journal Of Human Genetics 16: 1254
• Karafet, T. M., Osipova, L. P., Gubina, M. A., Posukh, O. L., Zegura, S. L. és Hammer, M. F. 2002. High levels of Y-chromosome differentiation among native Siberian populations and the genetic signature of a boreal hunter-gatherer way of life. Human Biology 74(6): 761–789
• Lappalainen, T., Koivumäki, S., Salmela, E., Huoponen, K., Sistonen, P., Savontaus, M.-L. és Lahermo, P. 2006. Regional differences among the Finns: A Y-chromosomal perspective. Gene 376(2): 207–215
• Fehér, T., E. Németh, A. Vándor, I. V. Kornienko, L. K. Csáji, and H. Pamjav. 2015. Y-SNP L1034: Limited Genetic Link between Mansi and Hungarian-speaking populations. Molecular Genetics and Genomics 290(1): 377–386.
  
  
   

A magyarság őstörténetéről

A HVG hozta le a hírt (egy áprilisi tanulmányra hivatkozva), hogy lehetséges, hogy honfoglaló őseink nem is beszéltek magyarul, azt az itt élő avarok (?) beszélték. A honfoglalók viszont tényleg hunok lehettek.

A magyarság őstörténete egy ideje már heves viták tárgya, amiben nem kevés összeesküvéselmélet, halszagú rokonok, áruló tudósok, stb. vegyül. Amennyiben az ember józanul átolvassa a rendelkezésre álló ismereteket rájöhet, hogy a probléma az általános gondolkodásban a következő:

Elvárnánk, hogy egy magát magyarnak nevező, magyarul beszélő népcsoport jött a Kárpát-medencébe, amelynek az utódai vagyunk mi, jelenkori magyarok.

Mindeközben a nyelvünk finn-ugor. Kár tagadni, az. A mai magyarság genetikailag tökéletesen beleillik a környezetébe: Közép-Európaiak vagyunk. A történelmi emlékezetünkben viszont hunok rokonai vagyunk, egy keleti (inkább törökös) lovas nomád nép. Hogy lehet ez?

Egy lehetséges forgatókönyv, hogy egy kis számú törökös/hunos népcsoport elfoglalta a Kárpát-medencét és uralma alá hajtotta az itt levő "magyarul" beszélő népcsoportot, nyelvét átvette. Furán hangzik? Lehet, de nem példa nélküli az ilyen őstörténelem. A bolgárok népnevüket egy török népcsoporttól kapták, miközben az ma egy szláv nyelvet beszélő, szlávos népet jelöl. A lappok (számik) nagy valószínűséggel lecserélték nyelvüket egy finn-ugor nyelvre.


Egy ideje ismert, hogy antropológiailag a honfoglaló urak (magasabb rangúak, Árpád-házi királyok) más néphez tartoztak, mint a köznép. Ezt később genetikai vizsgálatok is alátámasztották (Raskó István és kutatótársainak tanulmányai, pl. Tömöry et al. 2007). Az ősi / történelmi embermintákból származó genetikai anyag vizsgálata sok népvándorlási kérdést megválaszolhat (nyelvészetit viszont nem). Ilyenről írtam nagyjából egy évvel ezelőtt. A most felkapott tanulmány is ilyen mintákat elemez (Neparáczki et al. 2017).


Maga a tanulmány egy elég száraz technikai cikk (ez nem von le semmit az értékéből!), amelyben újabb technikákkal újraelemeznek mintákat és azoknak a mitokondriális haplotípusát újból vagy pontosabban meghatározzák. A haplotípus egy-egy anyai leszármazási vonalra jellemző génváltozat, ami segíthet megfejteni, hogy milyen népcsoporthoz tartozott az illető. A tanulmány nem foglalkozik a magyarság őstörténetével. A történetnek azon részét a kutatók rakták hozzá eredményeikre támaszkodva.


Az alábbi táblázat a tanulmányban található, én hozzátettem a haplotípus előfordulásáról fellelhető információt. A tanulmány első szerzőjének (Neparáczki Endre) doktori disszertációjából szedtem a negyedik oszlop információját, ahol az adott temetőben levők hovatartozását próbálták megállapítani.

Minta	Haplotípus	Mely népcsoportra jellemző	Népcsoport
Magyarhomoróg/120/anc2	H84	Európa, Dél-nyugat Ázsia és Közép-Ázsia	Kaukázus (Közel-Kelet)
Orosháza-Görbics tanya/2/ anc3	N1a1a1a1a	Dél Szibéria	ázsiai hun
Szabadkígyós-Pálliget/7/anc4	N1a1a1a1	Dél Szibéria	ázsiai hun
Szegvár-Oromdűlő/412/anc5	K1c1d	Európában gyakori haplotípus, Nyugat-Ázsiában alakulhatott ki	skandináv-germán
Szegvár-Oromdűlő/593/anc6	U5a2a1b	Észak Európában, főleg Finnországban előforduló haplotípus	egyéb európai
Sárrétudvari-Hízóföld/5/anc10	I5a1a	Észak Kaukázus, Dél- és Közép-Európa, Ibériai félsziget	skandináv-germán
Sárrétudvari-Hízóföld/118/anc12	T2f1a1	Kelet- és Közép Európában gyakori, de Közép-Ázsiában is előfordul	skandináv-germán
Sárrétudvari-Hízóföld/213/anc13	J1c3g	Észak-Nyugat Európa és Oroszország	skandináv-germán
Harta-Freifelt/10/anc25	H5e1a	Anglia, Németország, Szerbia és Oroszország területén található	egyéb európai
Karos III/1	B4d1	Dél-Kelet Ázsiai haplotípus, egyes dél szibériai népekben is megtalálható	ázsiai hun
Karos III/3	H6a1b	Sztyeppei népeknél fordult elő a bronz korban	skandináv-germán
Karos III/4	J1c7a	Közel-Keleti és M.o. jelenleg is jellemző haplotípus a J1	skandináv-germán
Karos III/5	B4d1	Dél-Kelet Ázsiai haplotípus, egyes dél szibériai népekben is megtalálható	ázsiai hun
Karos III/6	B4d1	Dél-Kelet Ázsiai haplotípus, egyes dél szibériai népekben is megtalálható	ázsiai hun
Karos III/8	U2e1b	Nyugat és Közép-Európában található	ázsiai hun
Karos III/10	H5e1	Anglia, Németország, Szerbia és Oroszország területén található	skandináv-germán
Karos III/11	X2f	Avarokban az európai átlagnál gyakoribb, ma a drúzoknál a leggyakoribb (de ott is 5-7%)	skandináv-germán
Karos III/12	A12	Kelet Ázsiai haplotípus	ázsiai hun
Karos III/14	T1a1b	Európa, Dél-Kaukázus, Irán, India, Közel-Kelet	skandináv-germán
Karos III/15	J2a1	Mára csak Európában jellemző, tipikusan északabbra (Németország, Dánia)	egyéb európai
Karos III/16	U5a1a2a	Európai középső kőkorszakban igen jellemző haplotípus, Közép-Európában ma is megtalálható	ázsiai hun
Karos III/17	H6a1a	Sztyeppei népeknél	skandináv-germán
Karos III/18	T1a10a	Közel-Keleti haplotípus	skandináv-germán
Karos III/19	T1a10a	Közel-Keleti haplotípus	skandináv-germán

Hunokra ebben a tanulmányban nincs utalás. Egyes Európában nagyon ritka vagy ismeretlen haplotípus viszont érdekes. azonban a hunokról is több információ van. Nagyobb mintát elemezve több vélhetőleg Kelet Ázsiai felmenőkkel rendelkező személyt találtak. Ők lehetnek ázsiai hunok. Egy helyütt nem csak őket, de más népcsoportokat is találunk. Honfoglaló őseink biztosan nem voltak homogének.


Milyen kép rajzolódik ebből?


Egy hun / török / egyéb népekből álló katonai elit telepedett az itt levő népességre. Nevét (Magyar) és legendáinak egy részét ráhagyományozta az itt levőkre, miközben nyelvüket (amit ma magyarnak hívunk) átvette.


Ezzel szerintem mindenki együtt tud élni. A nyelvészek is, mert nem kell kétségbe vonni a finn-ugor származását a nyelvnek (amely népek sokkal gyakoribbak lehettek itt Kelet-Európában az i.e. első évezredben, mint most), és a honfoglalók hun/törökös volta is bizonyítható.

Hivatkozott irodalom

• Neparáczki E, Kocsy K, Tóth GE, Maróti Z, Kalmár T, Bihari P, et al. (2017) Revising mtDNA haplotypes of the ancient Hungarian conquerors with next generation sequencing. PLoS ONE 12(4): e0174886.
• Tömöry, G., Csányi, B., Bogácsi-Szabó, E., Kalmár, T., Czibula, Á., Csősz, A., Priskin, K., Mende, B., Langó, P., Downes, C. S. és Raskó, I. 2007. Comparison of maternal lineage and biogeographic analyses of ancient and modern Hungarian populations. American Journal of Physical Anthropology 134(3): 354–368

Az eszünket anyánktól örököljük?

Még tavaly (2016) keresett meg egy kedves ismerősöm, hogy mit szólok ahhoz a cikkhez, hogy "Megvan, anyja intelligenciáját örökli a gyerek". A kutatás nem volt új, de valamiért elővette az Independent és onnan a Házipatika. Az ilyen kijelentések nagyon jó klikvadászok, mert tényleg szeretnénk tudni, hogy saját és párunk tulajdonságaiból mi is fog a gyerekbe kerülni.

A kérdéskör tisztázásához egy adag fogalmat/jelenséget tisztáznom kell. Próbálok rövid lenni, tartsatok velem!

Örökölhetőség

Az evolúciógenetikában ismert az örökölhetőség vagy heritabilitás fogalma. Ez mutatja meg, hogy egy tulajdonság varianciájáért hány százalékban felelős a genetika. A variancia hányad részért felelős, s nem az átlag hányad részéért. Az intelligencia heritabilitása 0,3–0,8 között mozog. Például egy 2014-es brit felmérésben 0,6-os értéket kaptak (Krapohl et al. 2014). Ez azt jelenti, hogy az egyes 16 éves diákok közötti különbségek 60%-áért a genetika volt felelős. A többiért a környezet (az oktatás a környezet része). És nem azt jelenti, hogy egy 100-as IQ 60 pontjáért a genetika felelős, és 40-et rakott hozzá a környezet. Tehát még egyszer: a variancia, azaz az emberek közötti átlagos különbségek hányad részéért felelős a genetika.


Az intelligenciának tehát van genetikai háttere. Az heritabilitás adott populációra és adott környezetre igaz. A brit adatok tehát nem alkalmazhatóak ránk magyarokra. Nálunk lehet más ez az érték. Ez nem azt jelenti, hogy nálunk – vagy bárhol máshol – más a genetika, hanem más a környezet. Amennyiben a környezet – az oktatás – más, úgy változik ez az érték is.


A heritabilitás fogalmával azért is fontos tisztában lenni, mert minden cikk, amiben "megtalálták valaminek a génjét" alapvetően egy heritabilitás érték becslésre vezethető vissza. Amennyiben ez nem 0, úgy van valami genetikai háttere az adott tulajdonságnak.*

Betegség vagy okosság

Egy-egy gén hatását általában úgy tudjuk megismerni, hogy elromlik és látjuk mi történik az egyeddel. Viszont így csak azoknak a géneknek és csak azon hatásait érzékeljük, amik valamit nagyon elrontanak. A gének, amelyekről az intelligencia kapcsán a tanulmányok írnak olyan gének, amelyek elromlásával súlyosan értelmi fogyatékos lesz az illető. Az egyedfejlődés bizonyos részeit szabályozó génekről van szó, amelyek normális állapotban biztosítják, hogy kialakuljon az emberre jellemző agy. Ezekben elromlik valami, az nagy problémát okoz.

Egy 2009-es összefoglaló külön kijelenti, hogy nem ismert olyan gén, ami a normál értékű intelligencia változásáért lenne felelős (valószínűleg van ilyen, de valószínűleg sok és igen kis hatású) (Deary et al. 2009). Amikor az intelligenciáról beszélünk, akkor nem az érdekel, hogy kitől és hogyan örököljük azokat a géneket, amelyektől egészségesen fejlődünk, hanem azt szeretnénk tudni, hogy mitől leszünk szuperokosak. Na ezt nem tudjuk.


Az értelmi fogyatékosságért felelős gének körülbelül 20%-a az X kromoszómán van, míg az összes génnek csak a 3,4%-a (Zechner et al. 2001, Deary et al. 2009). Tehát az X kromoszómán arányaiban több olyan gén van, ami az egészséges agy kialakításában vesz részt, mint más kromoszómákon. X kromoszómát viszont a fiúk csak az anyjuktól kapnak (apától ugye Y-t, ezért lesznek fiúk). Közeledünk a bejegyzés témájához: egészséges agyunk egy részéért anyukánk egészséges génjei felelősek.

Az X kromoszóma génjei nagyon konzerválódtak, nem sok variancia van bennük (Ross et al. 2005, Ross et al. 2006). Ez is alátámasztja, hogy ami az X kromoszómán van annak ott kell lennie az egészséges egyedfejlődéshez.

Genetikai bevésődés

Végül eljutunk oda, hogyan lehet valamit csak az anyától örökölni mindkét nem számára. Anyától és apától is kapunk ugyanannyi génállományt (az XY kivételével). Az egyedfejlődés során azonban bizonyos sejtekben/szövetekben csak az egyik érvényesül. Genetikai bevésődésnek (genetic imprinting) hívjuk azt a jelenséget, hogy az anyától és az apától kapott génkészlet megkülönböztethető, s máshogy érvényesülnek. A géneknek egy igen kis része ilyen (100–150), a legtöbb gén egyformán érvényesül, függetlenül, hogy melyik szülőtől kaptuk. A bevésődött apai gének, ha egyedül hatnának, akkor igen nagy lenne az embrió, s jól fejlett izmai lennének. A bevésődött anyai gének pedig a kültakaró és az agy fejlődésében vesznek részt (az idegszövet lényegében kültakaró – ektoderma – eredetű). Főleg a kezdeti embrionális fejlődésben fontos ez, más a hatásuk, s amennyiben egyik nincs, úgy a fejlődésben mindenféle problémák lesznek (ez a fő oka, hogy kötelezően szexuálisak az emlősök). Egerekben is jellemző, hogy az egyik génkészlet nélkül az embriók abortálódnak (ez emberben is igaz, de embereken nem kísérletezünk).


Az anyai és az apai gének nem alapvetően mások, hanem mások vannak bekapcsolva, s így más a hatásuk. Én minden gyerekemnek apai géneket adok tovább. Ők az unokáimnak ezeket továbbadhatják. Ha a fiaim adják tovább, akkor azok apai gének a leendő unokáimban, de ha a lányom adja tovább, azok már anyai gének azokban a leendő unokákban. Tehát pontosan ugyanazok a gének apaiként és anyaiként máshogy viselkednek (vájt fülűeknek: epigenetikáról van szó).


Szóval az agy fejlődésének jó részén az anyai gének hatnak. Nem kizárólagosan és nem mindenütt, de tényleg jobbára igen. Ezt egereken mutatták ki (Allen et al. 1995). Nincs okunk feltételezni, hogy emberben nem így lenne, illetve szexkromoszóma rendellenességek (XXY, XXX és társaik) ennek megfelelő elváltozásokat produkálnak (X-en sok agyfejlődésben fontos gén van, ahogy fentebb írtam).


Nem értjük miért pont az agy fejlődésében hatnak anyai gének és ezek miért különlegesek, ha különlegesek, az emberben. Egyelőre emberben és egérben vizsgálták a kérdést, de a teljes képhez majmokon és más emlősökön végzett kutatások is szükségesek. Ezekkel együtt talán már tisztábban láthatunk. Keverne (2015) és Isles és Wilkinson (2011) összefoglalóit ajánlom olvasásra, akik részletesebb információra vágynak.



Akkor most az anyánktól örököljük az eszünket vagy sem? Szerintem nem. Az eredmények azt mutatják, hogy az agy fejlődésének egy fontos és korai szakaszában az anyai gének fontosak, s nélkülünk nem lesz egészséges emberi agyunk. Nem tudjuk kitől és hogyan örököljük azokat a géneket, amelyek okosabbá teszik az egyik egészséges embert a másik egészséges embertől.

A Bernard Shaw anekdota azért elgondolkodtató:
Isadora Duncan táncosnő Bernard Shaw írónak:
– Nem lenne csodálatos, ha gyermekünk lenne, aki az én szépségemet és az ön eszét örökölné?
Az író így válaszolt:
 – Igen, de mi lenne, ha az én szépségemet és az ön eszét örökölné?

Hivatkozott irodalom

• Keverne, E. B., Fundele, R., Narasimha, M., Barton, S. C. és Surani, M. A. 1996. Genomic imprinting and the differential roles of parental genomes in brain development. Developmental Brain Research 92(1): 91–100
• Krapohl, E., Rimfeld, K., Shakeshaft, N. G., Trzaskowski, M., McMillan, A., Pingault, J.-B., Asbury, K., Harlaar, N., Kovas, Y., Dale, P. S. és Plomin, R. 2014. The high heritability of educational achievement reflects many genetically influenced traits, not just intelligence. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 111(42): 15273–15278
• Deary, I. J., Johnson, W. és Houlihan, L. M. 2009. Genetic foundations of human intelligence. Human Genetics 126(1): 215–232
• Zechner, U., Wilda, M., Kehrer-Sawatzki, H., Vogel, W., Fundele, R. és Hameister, H. 2001. A high density of X-linked genes for general cognitive ability: a run-away process shaping human evolution? Trends in Genetics 17(12): 697–701
• Allen, N. D., Logan, K., Lally, G., Drage, D. J., Norris, M. L. és Keverne, E. B. 1995. Distribution of parthenogenetic cells in the mouse brain and their influence on brain development and behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 92(23): 10782–10786
• Ross, M. T., et al. 2005. The DNA sequence of the human X chromosome. Nature 434(7031): 325–337
• Ross, M. T., Bentley, D. R. és Tyler-Smith, C. 2006. The sequences of the human sex chromosomes. Current Opinion in Genetics & Development 16(3): 213–218
• Isles, A. R. és Wilkinson, L. S. 2011. Genomic imprinting effects on brain and behavior: Future directions. - In: A. Petronis és J. Mill (szerk.), Brain, Behavior and Epigenetics. Springer, old. 169–184
• Keverne, E. B. 2015. Genomic imprinting, action, and interaction of maternal and fetal genomes. Proceedings of the National Academy of Sciences 112(22): 6834–6840
  
  
  
  

* Mondok egy furcsát: a 0 örökölhetőség még nem jelenti, hogy nincs az adott tulajdonságnak genetikai háttere. Például a végtagjaink számát egyértelműen a genetika határozza meg. Örökölhetősége mégis 0. Mert a végtagszámban való variancia, azaz, hogy van, akinek kevesebb végtagja van, az mind a környezetre vezethető vissza (betegség, baleset, fejlődési rendellenesség) és nem a genetikára.

A baktériumok mutációs rátája alacsonyabb, mint az eukariótáké

Ezzel a kijelentéssel tartoztam az igazságnak. Túl régóta tanítom, hogy a baktériumok kevéssé pontosan másolják genetikai állományukat (nagyobb a mutációs rátájuk), mint az eukarióták (pláne az ember). Az ember fia olvas és hitetlenkedik, de ha egyszer a tények makacsul ellentmondanak a prekoncepciómnak, akkor bizony a tényeken hiedelmemen kell változtatni.

Szóval most hamut szórok a fejemre és elnézést kérek hallgatóimtól, hogy rossz információval traktáltalak titeket!

 A mutációs ráta egyrészt függ a DNS-t másoló enzim pontosságától, másrészt az ezt követő hibajavítás hatékonyságától. A DNS alapú DNS polimerázok pontossága nagyjából 10^-5 – 10^-6 hiba / bázis / replikáció. Ez azt jelenti, hogy minden 10.000 vagy 100.000 bázis másolásakor vétenek egy hibát.

1. táblázat. A DNS alapú DNS polimerázok hibarátája.

DNS alapú DNS polimeráz	Élőlénycsoport	Hibaráta (mutáció/bázis/másolás)	Referencia
Taq	baktérium	3x10-5 5,6x10-5	(McInerney et al. 2014)
AccuPrime-Taq	baktérium	1x10-5	(McInerney et al. 2014)
KOD	baktérium	7,6x10-6	(McInerney et al. 2014)
Pfu	archaea	2,8x10-6	(McInerney et al. 2014)
Phusion	archaea	2,6x10-6	(McInerney et al. 2014)
Pwo	archaea	2,4x10-6	(McInerney et al. 2014)
T7 (módosított)	bakteriofág	3,4x10-5	(Keohavong és Thilly 1989)
T4	bakteriofág	3x10-6	(Keohavong és Thilly 1989)
pol α	eukarióta	9,6x10-5	(McCulloch és Kunkel 2008)
pol δ	eukarióta	1,3x10-5	(McCulloch és Kunkel 2008)
pol ε	eukarióta	2,4x10-4	(McCulloch és Kunkel 2008)
pol γ	mitokondrium	4,5x10-5	(McCulloch és Kunkel 2008)

Ez azért már gyártásban is elég jó pontosság lenne, de ez tovább javítják a hibajavító mechanizmusok. A végső mutációs ráta így 4-5 nagyságrenddel kisebb, azaz körülbelül 10^-9 - 10^-10 mutáció / bázis / másolás. Tehát 1 hiba jut 1 milliárd vagy 10 milliárd bázisra. Szóval elég pontos ez a DNS másolás.
Többsejtűekben - mint mi - viszont nem egy másolás választja el a generációkat, hanem lényegesen több. A zigóta és a belőle kifejlődő élőlény elég sok sejtosztódás után képes csak ivarsejteket létrehozni (akkor is, ha lényegesen kevesebb sejtosztódás kell hozzá, mint sok más szervünk kialakításához). Ez bizony növeli a mutációs rátát.

2. táblázat. Különböző szervezetek mutációs rátája.

Faj	Mutációs ráta (mutáció / bázis / generáció)	Mutációs ráta (mutáció / genom / generáció)	Élőlénycsoport	Hivatkozás
Escherichia coli B REL606	8,9 × 10-11	0,00041	Baktérium	(Wielgoss et al. 2011)
Escherichia coli K-12 MG1665	5 × 10-10			(Conrad et al. 2009, Lee és Palsson 2010)
Escherichia coli W3110	1,5×10-10			(Kishimoto et al. 2010)
Salmonella typhimurium LT2	7 × 10-10	0,0034		(Lind és Andersson 2008)
Myxococcus xanthus DK1622	3,3 – 4,5 ×10-10			(Velicer et al. 2006)
Saccharomyces cerevisiae	3,3 × 10-8	4,01	Egysejtű eukarióta	(Lynch et al. 2008, Kondrashov és Kondrashov 2010)
S. cerevisiae mitokondrium	1,2 × 10-8			(Kondrashov és Kondrashov 2010)
Chlamydomonas reinhardtii	3,23 × 10-10	0,389		(Ness et al. 2012)
Neurospora crassa	7,2 ×10-11		Gomba	(Drake et al. 1998)
Arabidopsis thaliana	7 × 10-9		Növény	(Ossowski et al. 2010)
Drosophila melanogaster	8,4 × 10-9	1,99	Állat	(Haag-Liautard et al. 2007)
Drosophila melanogaster mitokondrium	7,2 × 10-8			(Kondrashov és Kondrashov 2010)
Caenorhabditis elegans	2,1 × 10-8	2,1		(Denver et al. 2004)
Caenorhabditis elegans mitokondrium	1,6 × 10-7			(Kondrashov és Kondrashov 2010)
Egér	1,8 ×10-10			(Drake et al. 1998)
Csimpánz	1,2 × 10-8	35		(Venn et al. 2014)
Ember	1,2 × 10-8	74,4		(Kong et al. 2012)

Az adatok magukért beszélnek. A bakteriumok generációnkénti mutációs rátája 1-2 nagyságrenddel (!) kisebb, mint az eukariótáké. Ehhez hozzájön, hogy apróbb a genetikai állományuk, így azt akár generációk ezrein keresztül is képesek hiba nélkül átadni. Nálunk meg a lényegesen nagyobb génállományt (az ember diploid genomja 6 milliárd (10⁹) bázisból áll) kisebb pontossággal másoljuk így generációnként majdnem 100 bázisnyi változás is lehet.


Miért kevéssé pontos az eukarióta DNS továbbadás, mint a bakteriális? A korábban említett több sejtosztódás egy nagyságrend különbséget megválaszol. A többi még egyenlőre nem ismert. Van olyan elmélet, hogy mivel az összetettebb élőlényekből kevesebb van, így a szelekció sem olyan hatékony. Ez igaz. Talán meg is magyarázza, hogy miért adja át pontosabban a genetikai állományát egy egér az emberhez képest.

Bennem az is felmerült, hogy valamennyi változatra szükség van. Mi átlagosan 25-30 évente adjuk át DNS-ünket, tehát ez a kb. 100 bázisnyi változás ekkora időre esik. Ez alatt baktériumok több tízezer generációja váltja egymást. Ennyi idő alatt a pontos továbbadással is jócskán generálnak változatokat (pláne, hogy nagyon nagy populációméretük lehet).


És, ha ez ennyire ismert, akkor miért tanítottam/tudtam rosszul eddig? Vegyünk egy újabb pillantást a 1. táblázatra. Azok az enzimek nem csak élőlényekben működnek, de van olyan, amit biotechnológiai/biokémiai módszerekben alkalmaznak. Ezen polimerázok és a rájuk épülő módszerek pontossága ismert. Minden bizonnyal mindenkinek a fejében ezek a számok keringenek (mert eddig senki nem javított ki), míg emberről a tényleges generációnkénti mutációs ráta.


Itt az idő, hogy a jobb számokat jegyezzük meg. Azért nem írom, hogy a jókat, mert ezek becslések, s minél nagyobb genomú és hosszabb életű élőlényről van szó, annál nehézkesebb a ritka mutációkat megtalálni, s ez alapján mutációs rátát becsülni.

Hivatkozott irodalom

• McInerney, P., Adams, P. és Hadi, M. Z. 2014. Error rate comparison during polymerase chain reaction by DNA polymerase. Molecular Biology International 2014: 8
• Keohavong, P. és Thilly, W. G. 1989. Fidelity of DNA polymerases in DNA amplification. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 86(23): 9253–9257
• McCulloch, S. D. és Kunkel, T. A. 2008. The fidelity of DNA synthesis by eukaryotic replicative and translesion synthesis polymerases. Cell Research 18(1): 148–161
• Wielgoss, S., Barrick, J. E., Tenaillon, O., Cruveiller, S., Chane-Woon-Ming, B., Médigue, C., Lenski, R. E. és Schneider, D. 2011. Mutation rate inferred from synonymous substitutions in a long-term evolution experiment with Escherichia coli. G3: Genes|Genomes|Genetics 1(3): 183–186
• Conrad, T. M., Joyce, A. R., Applebee, M. K., Barrett, C. L., Xie, B., Gao, Y. és Palsson, B. Ø. 2009. Whole-genome resequencing of Escherichia coli K-12 MG1655 undergoing short-term laboratory evolution in lactate minimal media reveals flexible selection of adaptive mutations. Genome Biology 10(10): R118–R118
• Lee, D.-H. és Palsson, B. Ø. 2010. Adaptive evolution of Escherichia coli K-12 MG1655 during growth on a nonnative carbon source, l-1,2-propanediol. Applied and Environmental Microbiology 76(13): 4158–4168
• Kishimoto, T., Iijima, L., Tatsumi, M., Ono, N., Oyake, A., Hashimoto, T., Matsuo, M., Okubo, M., Suzuki, S., Mori, K., Kashiwagi, A., Furusawa, C., Ying, B.-W. és Yomo, T. 2010. Transition from positive to neutral in mutation fixation along with continuing rising fitness in thermal adaptive evolution. PLoS Genetics 6(10): e1001164
• Lind, P. A. és Andersson, D. I. 2008. Whole-genome mutational biases in bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 105(46): 17878–17883
• Lynch, M., Sung, W., Morris, K., Coffey, N., Landry, C. R., Dopman, E. B., Dickinson, W. J., Okamoto, K., Kulkarni, S., Hartl, D. L. és Thomas, W. K. 2008. A genome-wide view of the spectrum of spontaneous mutations in yeast. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 105(27): 9272–9277
• Kondrashov, F. A. és Kondrashov, A. S. 2010. Measurements of spontaneous rates of mutations in the recent past and the near future. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 365(1544): 1169–1176
• Zhu, Y. O., Siegal, M. L., Hall, D. W. és Petrov, D. A. 2014a. Precise estimates of mutation rate and spectrum in yeast. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 111(22): E2310–E2318
• Drake, J. W., Charlesworth, B., Charlesworth, D. és Crow, J. F. 1998. Rates of spontaneous mutation. Genetics 148(4): 1667–1686
• Ness, R. W., Morgan, A. D., Colegrave, N. és Keightley, P. D. 2012. Estimate of the spontaneous mutation rate in Chlamydomonas reinhardtii. Genetics 192(4): 1447–1454
• Ossowski, S., Schneeberger, K., Lucas-Lledó, J. I., Warthmann, N., Clark, R. M., Shaw, R. G., Weigel, D. és Lynch, M. 2010. The rate and molecular spectrum of spontaneous mutations in Arabidopsis thaliana. Science 327(5961): 92–94
• Haag-Liautard, C., Dorris, M., Maside, X., Macaskill, S., Halligan, D. L., Charlesworth, B. és Keightley, P. D. 2007. Direct estimation of per nucleotide and genomic deleterious mutation rates in Drosophila. Nature 445(7123): 82–85
• Keightley, P. D., Trivedi, U., Thomson, M., Oliver, F., Kumar, S. és Blaxter, M. L. 2009. Analysis of the genome sequences of three Drosophila melanogaster spontaneous mutation accumulation lines. Genome Research 19(7): 1195–1201
• Denver, D. R., Morris, K., Lynch, M. és Thomas, W. K. 2004. High mutation rate and predominance of insertions in the Caenorhabditis elegans nuclear genome. Nature 430(7000): 679–682
• Venn, O., Turner, I., Mathieson, I., de Groot, N., Bontrop, R. és McVean, G. 2014. Strong male bias drives germline mutation in chimpanzees. Science 344(6189): 1272–1275
• Kong, A., Frigge, M. L., Masson, G., Besenbacher, S., Sulem, P., Magnusson, G., Gudjonsson, S. A., Sigurdsson, A., Jonasdottir, A., Jonasdottir, A., Wong, W. S. W., Sigurdsson, G., Walters, G. B., Steinberg, S., Helgason, H., Thorleifsson, G., Gudbjartsson, D. F., Helgason, A., Magnusson, O. T., Thorsteinsdottir, U. és Stefansson, K. 2012. Rate of de novo mutations and the importance of father's age to disease risk. Nature 488(7412): 471–475

Egyszer vagy többször vonultunk ki Afrikából?

Ausztrália őslakossága több tekintetben is különleges. Kinézetre nagyon hasonlítanak az afrikaiakra (négerekre), de mégsem azok: önálló nagyrasszként definiáljuk őket. Ausztráliában - jelenkori távolsága és kései európai kolonizációja ellenére - igen régóta élnek emberek. 45-60 ezer éve lakott a vidék. Ekkor még Ausztrália, Tazmánia és Pápua Új-Guinea összefüggő szárazföld volt. A tengerszint későbbi emelkedésével váltak el egymástól. Ázsiától így is több tengeri út választotta el, igaz az indonéz szigetvilág egy jó része is összefüggő volt Dél-Kelet Ázsiával. Van egy elmélet miszerint olyan 100 ezer éve az Arábiai félsziget déli részén keresztül elhagyta egy embercsoport Afrikát, s az Indiai-óceán partján végigvonulva jutottak el és népesítettek be Ausztráliát. Leszármazottaik a negritók, melanézek, pápuák és az ausztrál őslakosok. Ettől függetlenül egy embercsoport később a Közel-Keleten keresztül (a mai Egyiptom - Sínai-félsziget - Levant útvonalon) jutott el Eruázsiába. S bár Arábia déli részén tényleg éltek anatómiailag modern emberek (mert ős- és előemberek régóta lakják Eurázsiát, így saját fajunk/alfajunk megnevezésére használjuk az anatómiailag modern ember kifejezést), lehet, hogy nem mentek tovább, s minden ma élő nem-Afrika egyetlen kirajzásból származik.

A kétféle terjedés ábrázolása. A bal oldalin az Arábiába átjutó csoport jut tovább és terjed az óceán partján egészen Ausztráliáig. A másik (bal) feltevés alapján ez a kirajzás sikertelen volt és megakadt Arábiában. Minden ma élő nem-Európai ugyan azon kirajzásból származik. Az ábra a készülő evolúcióbiológia tankönyvemből van :)

Az emberek genetikai vizsgálata segíthet a kérdés eldöntésében. Ehhez lehetőleg sok pápua, ausztrál őslakos, és persze mindenféle más Eurázsiai teljes genomjának a szekvenálására szükség van. Több kutatócsoport ezt is tette, s eredményeink összecsengenek.

Az emberek genetikai távolsága alapján rajzolt "törzsfa" és a (c) neandervölgyi valamint (d) gyenyiszoviai gének aránya az emberekben. Az egymáshoz közel élő emberek nemcsak kinézetre hasonlítanak, de nem túl meglepő módon genetikailag is. A távolság ezen kívül Afrikától való távolsággal is jól összefügg. Az Afrikai (narancssárga) népcsoportokhoz legközelebb a Közel-Keleti, Közép-Ázsiai és Európai népek (rózsaszín) állnak. Náluk messzebbre kellett vándorolniuk Dél Ázsiaikanak (indiaiak, zöld) és a Kelet-Ázsiaiaknak (kék). Jól elkülönülnek a Szibériai és az Amerikát meghódító népcsoportoknak (vörös), akiket ma lényegében eszkimóként és indiánokként ismerünk. A pápuák és ausztrál őslakosok a Kelet-Ázsiai csoporton belül egy viszonylag jól elkülönült (sárga) csoportot alkotnak. Ezen csoportok viszont ebben az elemzésben alulreprezentáltak, a direkt őket analizálóban még jobban elkülönülnek.

A genetikai távolság az Afrikai és más népcsoportok között nő Afrikától való távolsággal. Mallick et al. tanulmányban (lásd ábra) így a Kelet-Ázsiaiak kerültek a legmesszebb az Afrikai populációktól. A genetikai távolsághoz hozzájárul az Eurázsiában talált ősibb embercsoportokkal való keveredés. Valamennyi neandervölgyi minden nem-Afrikaiban van. Bennünk Európaiakban ez olyan 1% körüli, de keletibb népekben akár 3%-ot elérhet. Ezt tovább bonyolítja a gyenyiszoviaikkal való keveredés. Ez az embercsoport pár fogból ismert, így nem igazán tudjuk, hogyan nézhetett ki, de genetikailag eltért a neandervölgyiektől és az anatómiailag modern embertől is. Keveredés a modern emberrel csak a Dél-Kelet Ázsiaiakban és a páuákban-ausztrál őslakosokban mutatható ki. Ők akkor vonulhattak át a területen, amikor ez az ősi embercsoport még itt tartózkodott. A később jövő embercsoportok ("sárgák") már nem igazán találkozhattak velük.

A pápuák és ausztrál őslakosok valamikor 70 ezer éve válhattak el a többi Eurázsiát benépesítő embercsoporttól. Nagyon úgy tűnik, hogy ugyan abból a kiáramlásból származnak, amiből a többi nem-Afrikai (Malaspinas et al. 2016). Az eredmények nem teljesen egyértelműek. Külső hasonlóságuk ellenére genetikailag távol állnak az afrikaiaktól ezen népek, s ennek magyarázata nem egyszerű. Ilyen genetikai távolság kialakulásához a 70 ezer éves elválásnál régebben kellett volna elválniuk a populációknak. Azaz talán mégiscsak volt egy embercsoport, ami 100 ezer évvel ezelőtt kijutott Afrikából, elterjedt valamennyire Ázsia déli részén, s genetikájának egy részét most megtaláljuk a pápuákban, melanézekben, ausztrál őslakosokban. Ezt veti fel Pagani et al. s hoz érveket mellette kutatásaikból.

Egy szó mint száz, Ausztrália benépesítése továbbra is egy izgalmas kérdésköre őstörténetünknek. A távoli kontinensre Afrikából nagyon hamar megérkeztek az emberek, akik így vagy-úgy, de elkülönülnek Eurázsiát benépesítő másik két nagyrassztól.

Hivatkozott irodalom

• Malaspinas, A.-S., Westaway, M. C., Muller, C., Sousa, V. C., Lao, O., Alves, I., Bergström, A., Athanasiadis, G., Cheng, J. Y., Crawford, J. E., Heupink, T. H., Macholdt, E., Peischl, S., Rasmussen, S., Schiffels, S., Subramanian, S., Wright, J. L., Albrechtsen, A., Barbieri, C., Dupanloup, I., Eriksson, A., Margaryan, A., Moltke, I., Pugach, I., Korneliussen, T. S., Levkivskyi, I. P., Moreno-Mayar, J. V., Ni, S., Racimo, F., Sikora, M., Xue, Y., Aghakhanian, F. A., Brucato, N., Brunak, S., Campos, P. F., Clark, W., Ellingvåg, S., Fourmile, G., Gerbault, P., Injie, D., Koki, G., Leavesley, M., Logan, B., Lynch, A., Matisoo-Smith, E. A., McAllister, P. J., Mentzer, A. J., Metspalu, M., Migliano, A. B., Murgha, L., Phipps, M. E., Pomat, W., Reynolds, D., Ricaut, F.-X., Siba, P., Thomas, M. G., Wales, T., Wall, C. M. r., Oppenheimer, S. J., Tyler-Smith, C., Durbin, R., Dortch, J., Manica, A., Schierup, M. H., Foley, R. A., Lahr, M. M., Bowern, C., Wall, J. D., Mailund, T., Stoneking, M., Nielsen, R., Sandhu, M. S., Excoffier, L., Lambert, D. M. és Willerslev, E. 2016. A genomic history of Aboriginal Australia. Nature advance online publication DOI: 10.1038/nature18299
• Mallick, S., Li, H., Lipson, M., Mathieson, I., Gymrek, M., Racimo, F., Zhao, M., Chennagiri, N., Nordenfelt, S., Tandon, A., Skoglund, P., Lazaridis, I., Sankararaman, S., Fu, Q., Rohland, N., Renaud, G., Erlich, Y., Willems, T., Gallo, C., Spence, J. P., Song, Y. S., Poletti, G., Balloux, F., van Driem, G., de Knijff, P., Romero, I. G., Jha, A. R., Behar, D. M., Bravi, C. M., Capelli, C., Hervig, T., Moreno-Estrada, A., Posukh, O. L., Balanovska, E., Balanovsky, O., Karachanak-Yankova, S., Sahakyan, H., Toncheva, D., Yepiskoposyan, L., Tyler-Smith, C., Xue, Y., Abdullah, M. S., Ruiz-Linares, A., Beall, C. M., Di Rienzo, A., Jeong, C., Starikovskaya, E. B., Metspalu, E., Parik, J., Villems, R., Henn, B. M., Hodoglugil, U., Mahley, R., Sajantila, A., Stamatoyannopoulos, G., Wee, J. T. S., Khusainova, R., Khusnutdinova, E., Litvinov, S., Ayodo, G., Comas, D., Hammer, M. F., Kivisild, T., Klitz, W., Winkler, C. A., Labuda, D., Bamshad, M., Jorde, L. B., Tishkoff, S. A., Watkins, W. S., Metspalu, M., Dryomov, S., Sukernik, R., Singh, L., Thangaraj, K., Pääbo, S., Kelso, J., Patterson, N. és Reich, D. 2016. The Simons Genome Diversity Project: 300 genomes from 142 diverse populations. Nature advance online publication doi: 10.1038/nature18964
• Pagani, L., Lawson, D. J., Jagoda, E., Mörseburg, A., Eriksson, A., Mitt, M., Clemente, F., Hudjashov, G., DeGiorgio, M., Saag, L., Wall, J. D., Cardona, A., Mägi, R., Sayres, M. A. W., Kaewert, S., Inchley, C., Scheib, C. L., Järve, M., Karmin, M., Jacobs, G. S., Antao, T., Iliescu, F. M., Kushniarevich, A., Ayub, Q., Tyler-Smith, C., Xue, Y., Yunusbayev, B., Tambets, K., Mallick, C. B., Saag, L., Pocheshkhova, E., Andriadze, G., Muller, C., Westaway, M. C., Lambert, D. M., Zoraqi, G., Turdikulova, S., Dalimova, D., Sabitov, Z., Sultana, G. N. N., Lachance, J., Tishkoff, S., Momynaliev, K., Isakova, J., Damba, L. D., Gubina, M., Nymadawa, P., Evseeva, I., Atramentova, L., Utevska, O., Ricaut, F.-X., Brucato, N., Sudoyo, H., Letellier, T., Cox, M. P., Barashkov, N. A., Škaro, V., Mulahasanovic´, L., Primorac, D., Sahakyan, H., Mormina, M., Eichstaedt, C. A., Lichman, D. V., Abdullah, S., Chaubey, G., Wee, J. T. S., Mihailov, E., Karunas, A., Litvinov, S., Khusainova, R., Ekomasova, N., Akhmetova, V., Khidiyatova, I., Marjanović, D., Yepiskoposyan, L., Behar, D. M., Balanovska, E., Metspalu, A., Derenko, M., Malyarchuk, B., Voevoda, M., Fedorova, S. A., Osipova, L. P., Lahr, M. M., Gerbault, P., Leavesley, M., Migliano, A. B., Petraglia, M., Balanovsky, O., Khusnutdinova, E. K., Metspalu, E., Thomas, M. G., Manica, A., Nielsen, R., Villems, R., Willerslev, E., Kivisild, T. és Metspalu, M. 2016. Genomic analyses inform on migration events during the peopling of Eurasia. Nature advance online publication doi: 10.1038/nature19792