Genové choroby jsou nevyhnutelnou vlastností všech živých věcí. Většina genetických chorob je spojena s geny zděděnými od nejprimitivnějších organismů. Miliardy let evoluce nevedly k tomu, že by jednotlivé geny ani funkce, které vykonávají, nebyly odolnější vůči mutacím
Každá lidská buňka může být přirovnávána k obrovské továrně, v níž více než dvacet tisíc pracovních genů společně dělá jednu společnou příčinu. Produkty genové práce - bílkoviny - se používají jak při konstrukci samotné rostliny (takové proteiny se nazývají strukturální), tak jako nástroje práce - například různé enzymy podílející se na nesčetných chemických reakcích v buňkách. Mimochodem, existuje mnohem více řemeslníků, kteří vyrábějí nástroje, než výrobci cihel, konkrétní pracovníci a dokonce i stavitelé.
V rostlině jsou oddělené strukturální prvky, proteinové náčelníky a proteinové předky, které zahajují různé procesy, četné systémy, které podporují život rostliny a umožňují jí fungovat tak, jak je předepsáno genetickým kódem. Pokud budeme pokračovat v analogii, lze si celý organismus představit jako obrovský stát s diverzifikovaným průmyslem, regulačními orgány a institucemi a dokonce i velkou armádou úředníků.
Je pravda, že ani jeden stát na světě se nemůže přiblížit, pokud jde o složitost jeho struktury, s jakýmikoli „primitivními“rybami z jury.
V žádném případě se všichni dělníci nenarodí ideálně: během reprodukce se mutace nevyhnutelně objevují v genech. Někteří dělníci nemají ruku, někteří mají trn v pravém oku, jiní se narodili s hrbáčem. Všechny tyto vady nevyhnutelně ovlivňují kvalitu produkovaného produktu - na rozdíl od lidí se geny nemohou dobrovolně přepnout na výrobu něčeho, co jejich omezené schopnosti nepoškodí.
Dědičná onemocnění a genová onemocnění
skupina nemocí způsobených poškozením DNA na genové úrovni. Pojem genová onemocnění se používá pro onemocnění spojená s jediným genem.
Továrny a celé organismy však často mohou i nadále fungovat, i když jsou stavěny z podmíněných trojúhelníkových cihel - nemluvě o ztrátě některé signální funkce v buňce. V těchto případech hovoří o vrozených nemocech. K dnešnímu dni bylo katalogizováno asi jeden a půl tisíce genů, z nichž některé mutace vedou k různým fenotypovým změnám v těle, ale stále umožňují, aby se osoba narodila.
Tomislav Domazet-Losho a Dietard Tautz z Institutu Maxe Plancka pro evoluční biologii v Německu se zeptali, které geny v lidské DNA jsou na takové změny nejcitlivější. Kde, v jakých obchodech našich buněčných továren pracují dělníci, kteří produkují nejvíce odpadu?
Propagační video:
A nejzajímavější - jaké fáze biologické evoluce nám poskytly ty nejfungenější?
Při řešení tohoto problému vědci použili jimi vyvinutou metodologii „filostratigrafie“. V uplynulých letech byly rozloženy genomy organismů na různých větvích evolučního stromu a přítomností podobných genů na různých větvích bylo možné sledovat úroveň, na které se konkrétní gen objevil. Moderní data umožňují Domazet-Losho a Tautz vystopovat 19 takových vrstev - od bakterií, přes mnohobuněčné, savce a primáty až po člověka. Výsledky této analýzy byly přijaty k publikaci v Molecular Biology and Evolution; vědci nerozlišovali mezi nemocemi způsobenými poškozením jednoho genu a polygenními příčinami.
Různé geny našeho těla vznikly v různých stádiích evoluce a většina z nich byla přítomna v nejvzdálenějších předcích „koruny stvoření“. Je těžké tomu uvěřit, ale více než polovina našich genů v té či oné formě byla stále přítomna v jednobuněčných organismech a většina z této poloviny vznikla ještě před objevením jader v buňkách. Celý vývoj savců však přidal pouze asi 10% z celkového počtu genů v našem těle.
Jednoduchá logika diktuje, že geny zodpovědné za nejzákladnější buněčné procesy byly zděděny od nejstarších organismů. Proto by mutace v nich měly vést k vadám neslučitelným s životem a nemohou spadat do kategorie „vrozené“, což předpokládá toto narození. Tyto geny byly navíc ovlivněny výběrovým procesem po miliardy let a mohly se nějak „usadit“ve formě, pro kterou mutace nejsou tak důležité.
Současně geny, které oddělují lidi od lidoopů - ne Bůh ví, jaký rozdíl v globálním evolučním obrazu - nejsou tak důležité. Co brání tomu, aby se člověk narodil pokrytý kůží nebo nebyl schopen matematické analýzy? A co je milion let ve srovnání s miliardami? Vědci proto věřili, že mezi nováčkovými geny bude větší podíl těch, které vedou k vrozeným chorobám.
Ukázalo se, že všechno je přesně opačné - genetická onemocnění jsou častěji spojována se starými geny
Jak ukazuje analýza téměř dvou tisíc genů, které způsobují různá vrozená onemocnění, stále onemocníme kvůli genům zděděným od našich nejvzdálenějších předků. A ty inovace, které příroda poprvé zavedla u savců, téměř nikdy nevedly ke genetickým chorobám.
Zároveň nemluvíme o absolutních hodnotách - jsou prostě starodávnější geny, ale relativní. Pokud z 8 000 genů nejstarší filostratigrafické úrovně je o něco méně než tisíc spojeno s genetickými chorobami, pak mezi dvěma tisíci geny, které se objevily za 100 miliónů let vývoje placentárních savců, existuje méně než tucet takových „genů způsobujících onemocnění“. Nejvíce ze všeho, podíl takových genů mezi těmi relikvemi, které jsme získali od precelulárních organismů a posledních prekurzorů mnohobuněčných organismů, které kvetly během slavné "kambrické exploze".
Počet genů na různých úrovních filostratigrafie, umístěných vodorovně. Všechny geny lidského těla jsou zobrazeny modře, geny spojené s genetickými chorobami jsou zobrazeny červeně a zeleně. Hladiny odpovídající jednotlivým vrcholům jsou označeny. // Domazet-Loo & Tautz / Molekulární biologie a vývoj
Autoři nevyvodí žádné sebevědomé závěry ze svého neočekávaného výsledku a omezují se na poznámku, že dědičné choroby se zdají být nevyhnutelnou součástí samotného života. Kromě toho si uvědomují, že jejich práce činí biologický účel těch genů, které se v naší zemi objevily v posledních milionech let - například ty a půl tisíce, které jsou pro primáty charakteristické, ještě více temné.
Práce však má i neobvyklý praktický zvuk. Pokusy na myších jsou nyní považovány za „zlatý standard“při studiu genetických chorob. Ale pokud většinu z nich lze modelovat na nematodech a ovocných muškách, proč ztrácet čas, peníze a úsilí prací s savci? Podle autorů, pokud nemluvíme o biologických funkcích, ale o čistě teoretických otázkách, jako jsou příčiny genetických chorob, je lepší pracovat s těmi modelovými organismy, ve kterých tato onemocnění vznikla.