Genziekten zijn een onvermijdelijke eigenschap van alle levende wezens. De meeste genetische ziekten worden geassocieerd met genen die zijn geërfd van de meest primitieve organismen. Miljarden jaren van evolutie hebben noch individuele genen, noch de functies die ze vervullen, resistenter gemaakt tegen mutaties
Elke menselijke cel is te vergelijken met een enorme fabriek, waarin meer dan twintigduizend werkende genen samen één gemeenschappelijke oorzaak hebben. De producten van genenarbeid - eiwitten - worden zowel gebruikt bij de constructie van de plant zelf (dergelijke eiwitten worden structureel genoemd) als als arbeidsmiddelen - zoals bijvoorbeeld verschillende enzymen die betrokken zijn bij een groot aantal chemische reacties in cellen. Overigens zijn er veel meer ambachtslieden die gereedschappen maken dan steenbakkers, betonbewerkers en zelfs bouwers.
Er zijn afzonderlijke structurele elementen in een plant, proteïne-chefs en proteïne-voormannen, die verschillende processen starten, talloze systemen die het leven van de plant ondersteunen en hem laten functioneren zoals voorgeschreven door de genetische code. Als we doorgaan met de analogie, dan kan het hele organisme worden voorgesteld als een enorme staat met een gediversifieerde industrie, regelgevende instanties en instellingen, en zelfs een groot leger van ambtenaren.
Toegegeven, geen enkele staat ter wereld kan qua complexiteit van zijn structuur in de buurt komen van enige "primitieve" vis uit de Jura-periode.
Lang niet alle arbeiders worden ideaal geboren: tijdens de voortplanting verschijnen onvermijdelijk mutaties in genen. Sommige arbeiders hebben geen hand, sommigen hebben een doorn in hun rechteroog, sommigen zijn geboren met een bochel. Al deze defecten hebben onvermijdelijk invloed op de kwaliteit van het product dat ze produceren - in tegenstelling tot mensen kunnen genen niet vrijwillig overschakelen naar het produceren van iets dat hun beperkte vermogens niet schaden.
Erfelijke ziekten en genziekten
een groep ziekten die het gevolg zijn van DNA-schade op genniveau. De term genziekten wordt gebruikt voor ziekten die verband houden met een enkel gen.
Fabrieken en hele organismen kunnen echter vaak blijven werken, zelfs als ze zijn gebouwd van, voorwaardelijk gesproken, driehoekige stenen - om nog maar te zwijgen van het verlies van een signaalfunctie in de cel. In deze gevallen spreken ze van aangeboren ziekten. Tot op heden zijn ongeveer anderhalf duizend genen gecatalogiseerd, waarvan bepaalde mutaties tot verschillende fenotypische veranderingen in het lichaam leiden, maar toch de geboorte van een persoon mogelijk maken.
Tomislav Domazet-Losho en Dietard Tautz van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Biologie in Duitsland vroegen welke genen in menselijk DNA het meest vatbaar zijn voor dergelijke veranderingen. Waar, in welke winkels van onze celfabrieken werken de arbeiders die het meeste afval produceren?
Promotie video:
En het meest interessante - welke stadia van biologische evolutie gaven ons de meeste bunglers?
Om dit probleem aan te pakken, pasten de wetenschappers de door hen ontwikkelde methodologie van "philostratigrafie" toe. In de afgelopen jaren zijn de genomen van organismen die zich op verschillende takken van de evolutionaire boom bevinden, ontcijferd, en door de aanwezigheid van vergelijkbare genen op verschillende takken, werd het mogelijk om na te gaan op welk niveau een bepaald gen verscheen. Moderne gegevens stellen Domazet-Losho en Tautz in staat om 19 van dergelijke strata te traceren - van bacteriën tot meercellig, zoogdieren en primaten, tot aan de mens. De resultaten van deze analyse werden geaccepteerd voor publicatie in Molecular Biology and Evolution; de wetenschappers maakten geen onderscheid tussen ziekten veroorzaakt door schade aan één gen en polygene oorzaken.
Verschillende genen van ons lichaam ontstonden in verschillende stadia van evolutie, en de meeste waren aanwezig in de meest verre voorouders van de "kroon van de schepping". Het is moeilijk te geloven, maar meer dan de helft van onze genen in een of andere vorm was nog steeds aanwezig in eencellige organismen, en de meeste van deze helft ontstond zelfs voordat er kernen in cellen verschenen. Maar de hele ontwikkeling van zoogdieren voegde slechts ongeveer 10% van het totale aantal genen in ons lichaam toe.
Simpele logica dicteert dat de genen die verantwoordelijk zijn voor de meest basale cellulaire processen, werden geërfd van de oudste organismen. Daarom zouden mutaties erin moeten leiden tot defecten die onverenigbaar zijn met het leven, en ze kunnen niet in de categorie "aangeboren" vallen, wat juist deze geboorte veronderstelt. Bovendien staan deze genen al miljarden jaren onder invloed van het selectieproces en kunnen ze zich op de een of andere manier 'settelen' in een vorm waarvoor mutaties niet zo belangrijk zijn.
Tegelijkertijd zijn de genen die mensen van apen scheiden - niet God weet welk verschil in het globale evolutionaire plaatje - niet zo belangrijk. Welnu, wat belet een persoon om geboren te worden met een huid bedekt of niet in staat tot wiskundige analyse? En wat is een miljoen jaar vergeleken met miljarden? Daarom geloofden wetenschappers dat er onder beginnende genen een groter deel van degenen zal zijn die tot aangeboren ziekten leiden.
Het bleek dat alles precies het tegenovergestelde is: genetische ziekten worden vaker geassocieerd met oude genen
Zoals blijkt uit de analyse van bijna tweeduizend genen die verschillende aangeboren ziekten veroorzaken, worden we nog steeds ziek vanwege de genen die zijn geërfd van onze meest verre voorouders. En die innovaties die de natuur voor het eerst implementeerde bij zoogdieren, leiden bijna nooit tot genetische ziekten.
Tegelijkertijd hebben we het niet over absolute waarden - er zijn gewoon meer oude genen, maar over relatieve. Als van de 8 duizend genen van het oudste filostratigrafische niveau iets minder dan duizend geassocieerd zijn met genetische ziekten, dan zijn er onder de tweeduizend genen die gedurende 100 miljoen jaar ontwikkeling van placenta-zoogdieren verschenen, minder dan een dozijn van dergelijke "ziekteverwekkende" genen. Bovenal het aandeel van dergelijke genen onder die relikwieën die we kregen van precellulaire organismen en de laatste voorlopers van meercellige organismen die tot bloei kwamen tijdens de beroemde "Cambrische explosie".
Het aantal genen op verschillende niveaus van philostratigrafie, horizontaal gelegen. Alle genen van het menselijk lichaam worden in blauw weergegeven, genen die verband houden met genetische ziekten worden weergegeven in rood en groen. De niveaus die overeenkomen met individuele pieken zijn gelabeld. // Domazet-Loo & Tautz / Moleculaire biologie en evolutie
De auteurs trekken geen zelfverzekerde conclusies uit hun onverwachte resultaat en beperken zich tot de opmerking dat erfelijke ziekten een onvermijdelijk onderdeel van het leven zelf lijken te zijn. Bovendien, merken ze op, maakt hun werk het biologische doel van de genen die de afgelopen miljoenen jaren in ons land zijn verschenen - bijvoorbeeld die anderhalf duizend die kenmerkend zijn voor primaten, nog duisterder.
Het werk heeft echter ook een ongebruikelijk praktisch geluid. Experimenten met muizen worden nu beschouwd als de "gouden standaard" in de studie van genetische ziekten. Maar als de meeste van hen kunnen worden gemodelleerd naar nematoden en fruitvliegen, waarom dan tijd, geld en moeite verspillen aan het werken met zoogdieren? Als we het niet hebben over biologische functie, maar over puur theoretische vragen zoals de oorzaken van genziekten, is het volgens de auteurs beter om te werken met die modelorganismen waarin deze ziekten zijn ontstaan.
