Mendel rémálma

Ha túl mély nyomot nem is hagytak a legtöbb emberben a gimis biológia órák, annyit azért remélhetőleg igen, hogy Mendel nevéről beugrik valami ;-). A brnói szerzetes borsókíséreleteivel és az azokból levont általános öröklődési törvényekkel vonult be a tudománytörténet pantheonjába.

A kolostora kertjében végzett kísérletek során Mendel elsőnek jött rá, hogy egyes tulajdonságainkat ún. gének kódolják és minden egyes génből egy pár lelhető fel az élő szervezetekben. Egyes géneknek különböző változatai, ún. alléljai léteznek - így pl. a borsószem színéért felelős génnek létezik egy sárga és egy zöld allélja -, amelyek közül egyesek "erősebbek" mint a többiek, azaz dominánsok felettük. Így, ha egy "sárga" és egy "zöld" borsószem szín gén egyaránt jelen van (a növény heterozigóta erre a tulajdonságra nézve), akkor a borsószem sárga lesz, mert az a domináns allél, a másik pedig a recesszív allél. Fontos még az is, hogy az egyes tulajdonságokat kódoló génpárok tagjai közül mindig csak az egyik kerül az ivarsejtekbe (gamétákba) azok kialakulásakor, ezért aztán megtermékenyítéskor a különböző ivarsejtek szabad kombinációjával akár a szülőktől eltérő tualjdonságok is megjelenhetnek: lásd a mellékelt ábrán, ahol két heterozigóta "sárga" szülő utódai egy negyed részben "zöldek" lesznek (mert ezek mindkét szülőjüktól a "gyengébb" allélt örökölték, azaz homozigóta recesszívek lettek). A mechanizmusból természetesen az is következik, hogy az utódokban a tulajdonságok viszonylag jól meghatározott arányokban jelennek meg: a fenti példában 3-szor annyi "sárga" borsó lesz a következő nemzedékben, mint "zöld".

Ha túl mély nyomot nem is hagytak a legtöbb emberben a gimis biológia órák, annyit azért remélhetőleg igen, hogy Mendel nevéről beugrik valami ;-). A brnói szerzetes borsókíséreleteivel és az azokból levont általános öröklődési törvényekkel vonult be a tudománytörténet pantheonjába.

A kolostora kertjében végzett kísérletek során Mendel elsőnek jött rá, hogy egyes tulajdonságainkat ún. gének kódolják és minden egyes génből egy pár lelhető fel az élő szervezetekben. Egyes géneknek különböző változatai, ún. alléljai léteznek - így pl. a borsószem színéért felelős génnek létezik egy sárga és egy zöld allélja -, amelyek közül egyesek "erősebbek" mint a többiek, azaz dominánsok felettük. Így, ha egy "sárga" és egy "zöld" borsószem szín gén egyaránt jelen van (a növény heterozigóta erre a tulajdonságra nézve), akkor a borsószem sárga lesz, mert az a domináns allél, a másik pedig a recesszív allél. Fontos még az is, hogy az egyes tulajdonságokat kódoló génpárok tagjai közül mindig csak az egyik kerül az ivarsejtekbe (gamétákba) azok kialakulásakor, ezért aztán megtermékenyítéskor a különböző ivarsejtek szabad kombinációjával akár a szülőktől eltérő tualjdonságok is megjelenhetnek: lásd a mellékelt ábrán, ahol két heterozigóta "sárga" szülő utódai egy negyed részben "zöldek" lesznek (mert ezek mindkét szülőjüktól a "gyengébb" allélt örökölték, azaz homozigóta recesszívek lettek). A mechanizmusból természetesen az is következik, hogy az utódokban a tulajdonságok viszonylag jól meghatározott arányokban jelennek meg: a fenti példában 3-szor annyi "sárga" borsó lesz a következő nemzedékben, mint "zöld".

Mendel elsősorban olyan tulajdonságokat vizsgált, amelyek dominánsan vagy recesszíven öröklődnek, de persze a valóságban vannak kivételek - létezik pl. a kodominancia jelensége, amikor a két allél egyforma erős, és ezért egy átmeneti tulajdonság keletkezik (piros és fehér virágból rózsaszín), és vannak embrionálisan letális allélok - azonban ezek is egyértelműen magyarázhatóak voltak Mendel törvényei alapján. Ezek a törvények annyira univerzálisnak bizonyultak, hogy genetikai gondolkodásunk alapjává váltak, így aztán nem véletlenül kelt szenzációt, ha olyan tulajdonságra lelünk, amely (látszólag) fittyet hány rájuk.

Most pedig valami ilyesmit leltek francia kutatók. Egy transzgénikus egértörzset vizsgáltak, amelynek elrontották az ún. Kit génjét. Ennek az a következménye, hogy a mutációt hordozó állat (Kit^tm1Alf/+) bundáján fehér foltok jelennek meg. A törzset egészen más célra tenyésztették ki, de arra figyeltek fel az állatházban, hogy valami nem stimmel a fehér foltok öröklődésével: azok nemcsak nem várt arányban jelentek meg az utódokban, de ráadásul olyan állatokban is jelen voltak akikben egyáltalán nem volt jelen a szóbanforgó Kit allél (ún. Kit* egerek). A jelenséget paramutációnak nevezik és tulajdonképpen már évtizedek óta ismert volt, mint a kukoricában időnként megfigyelhető obskurus tulajdonság, amire senki nem tudott pontos választ adni.

Mi lehet a jelenség mögött? A magyarázat az ún. epigenetikai változásokban keresendő - ezek olyan változások, amelyek ilyen-olyan úton-módon nem a gének szekvenciáját változtatják meg, hanem valamilyen módon azok szabályozását. Így, ha a mutáns allél maga nem is kerül az utódba, mégis éreztetheti a hatását, ha az ivarsejtben az adott gént érintő epigenetikai "lenyomatot" hagy. Jelen esetben azt figyelték meg, hogy a mutáns egerekben a Kit génről sok abnormális mRNS íródott át, amelyek valamilyen okból kifolyólag előszeretettel gyűltek össze a hímivarsejtekben és minden jel szerint ez okozta az epigenetikai változást. Uagynis, ha a spermiumok kevéske citoplazmáját izolálták és egy teljesen normális, frissen megtermékenyített petesejtbe juttatták, abból szintén foltos egér jött létre.

A pontos mechanizmus leírására még nem került sor, de a kutatóknak van legalább egy jó tippjük: RNS-ekről révén szó leginkább az RNS-interferencia (RNAi) jöhet szóba. Ez utóbbi egy pár éve felfedezett jelenség, egy univerzális szabályozó mechanizmus, amely azon alapul, hogy egy bizonyos protein (Dicer) felismeri a kettős szálú RNS spirált és azt lebontva egy önkatalizáló folyamatot indít el. Ugyanis a duplex lebontásával keletkező kis kétszálú RNS darabok (siRNA) egy másik fehérjéhez (Slicer) kapcsolódva egyszálúvá alakulnak, egy RNAi silencing complex-t (RISC) hozva létre. A RISC képes felismerni a kis RNS darabbal komplementer mRNS molekulákat és azokhoz kötődve katalizálni lebontásukat. Ráadásul ez az epigenetikus változás bizonyítottan öröklődő. A cikkben szereplő egerek esetében, amikor alkalmazták az RNS-interferenciát a Kit génre, akkor a szóbanforgó paramutációhoz hasonló jelenséget figyelhettek meg: olyan foltos egerek születtek, akiknek a genetikai állományában nem szerepelt a mutáns allél.

Az nagy kérdés most persze az, hogy mennyire gyakori és főként mennyire jelentős ez az öröklődési mechanizmus. Ezt még egyelőre nem tudjuk, de ha anno Mendel valami hasonlóba ütközött volna, kötve hiszem, hogy képes lett volna megoldani a rejtélyt: a molekuláris mechanizmusok ismerte nélkül ez ma elképzelhetetlennek tűnik.