Informacija

Počinju li supružnici s vremenom dijeliti gene?

Počinju li supružnici s vremenom dijeliti gene?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ispričavam se ako ova hipoteza zvuči čudno jer sam se pitao je li bilo kakvo istraživanje o fenomenu koji sam vidio i koji sam potvrdio mnogim drugim - ideji da s vremenom supružnici imaju tendenciju da počnu izgledati slično jedno drugom.

Moja hipoteza je da je ovo stvarno jednosmjerna ulica sa suprugom koja više liči na muža. Razlog je taj što je nakon koitusa njezino tijelo preplavljeno njegovim genetskim materijalom što može dovesti do miješanja DNK izvan jajeta. Nadalje, nakon što je žena trudna, ulazi u simbiotski odnos s organizmom čija je DNK približno 50% strana. Njezino se tijelo tada mora prilagoditi prisutnosti tog novog genetskog materijala.

Shvaćam da ovo može zvučati čudno i lamarkovski, ali bio sam znatiželjan da li je sam fenomen istražen.


Mikrokimerizam (Mc) je zanimljiv koncept, i

odnosi se na skrivanje malog broja stanica (ili DNK) koje potječu od druge osobe. Prirodno stečena Mc potječe prvenstveno iz majčinih stanica u njezinom potomstvu ili stanica fetalnog podrijetla u žena.

Kod žena ima ništa zbog prijenosa tijekom/nakon spolnog odnosa, već zbog prisutnosti fetusa u razvoju. Postoji određena dugoročna perzistencija mikrokimerizma, iako se još ne zna puno o njegovim učincima. Ovdje je lijepa i besplatna recenzija iz 2010. koja se bavi tom temom. Većina, ako ne i svi učinci imaju veze s imunološkom funkcijom, posebice autoimunošću. to je definitivno nije mehanizam kojim parovi počinju izgledati slično. To je društveno, posebice rezultat života u istom okruženju sa sličnim aktivnostima i ukusima. Doprinos mužjaka staničnom sadržaju u embriju gotovo je nula, budući da spermiji umiru, a broj transkripata u uspješnoj spermi je malen u usporedbi s jajnom stanicom. Većina sadržaja RNA u embriju je majčinska sve dok se ne prebaci na embrij.


Godine 1859. Charles Darwin je objavio Porijeklo vrsta, zauvijek promijenivši način na koji mnogi ljudi gledaju na svijet.

Godine 1831. Darwin se pridružio petogodišnjoj znanstvenoj ekspediciji. Tijekom svog boravka bio je pod utjecajem Lyellove sugestije da su fosili pronađeni u stijenama dokaz životinja koje su živjele prije milijune godina. Proboj je uslijedio kada je primijetio da otoci Galapagos podržavaju svaki svoju sortu zeba, koje su bile usko povezane, ali su imale male razlike za koje se činilo da su se prilagodile kao odgovor na svoje individualno okruženje.

Po povratku u Englesku, Darwin je predložio teoriju evolucije koja se odvija postupkom prirodne selekcije, na kojoj je potom radio sljedećih 20 godina. Podrijetlo vrsta bio je kulminacija tih napora i tvrdio je da je veća vjerojatnost da će živa bića koja najbolje odgovaraju svom okolišu preživjeti, razmnožavati se i prenijeti svoje karakteristike na buduće generacije. To je dovelo do toga da se vrsta s vremenom postupno mijenja. Dok je njegova studija sadržavala nešto istine, mnoga područja, kao što je veza između životinjske i ljudske evolucije, pokazuju se kao neistinita kroz nova otkrića drevnih predaka.

Knjiga je bila iznimno kontroverzna, jer je dovela u pitanje dominantni pogled na razdoblje koje su mnogi ljudi doslovno shvatili da je Bog stvorio svijet u sedam dana. Također je sugerirao da su ljudi životinje i da su se mogli razviti od majmuna, a ovaj dio njegovog rada pokazao se netočnim. Za razmišljanje Treba jednostavno uzeti u obzir činjenicu da kroz tisuće godina evolucije životinje najviše poštuju svoje tijelo, ali ljudi ne poštuju svoja tijela. Gepard će ogladneti radije nego da se progura dalje od točke u kojoj se može oporaviti. Da su ljudi evoluirali od životinja tijekom milijuna godina, urođeno poštovanje prema njihovom tijelu bilo bi i danas ovdje.


Prirodna selekcija: Primer

Prije sto trideset i devet godina, britanski prirodoslovac Charles Darwin zatresao je svijet svojom teorijom prirodne selekcije. Prema njegovoj teoriji, ljudska bića nisu bila “stavljena” u potpunosti na zemlju. Umjesto toga, oni su bili evoluirana vrsta, biološki potomci loze koja se protezala kroz majmune i natrag do drevnih majmuna. Zapravo, rekao je Darwin, ljudska bića dijele zajedničko nasljeđe sa svim drugim vrstama.

Od Darwinova vremena, znanstvenici su gradili na teoriji prirodne selekcije modernim otkrićima, ponajviše u području genetike. Današnji moderni darvinisti pretpostavljaju da se evolucija događa na sljedeći način: Sva živa bića su "dizajnirana" specifičnim kombinacijama gena. Geni koji proizvode pogrešne značajke dizajna, kao što su meke kosti ili slaba srca, uglavnom su eliminirani iz populacije na dva načina. Prvo, vrste s tim karakteristikama jednostavno ne prežive elemente dovoljno dugo da bi se reproducirali i prenijeli svoje gene. Ovo se zove selekcija okoliša. Drugo, ta ista stvorenja su neprivlačna drugim članovima svoje skupine jer se čine slabim i manje vjerojatno da će se razmnožavati. Ne pare se i stoga se ne razmnožavaju. Ovo se zove seksualni odabir.

Geni koji prežive ekološku i seksualnu selekciju prenose se na sljedeće generacije. Istodobno, povremeno se pojavljuju genetske mutacije. Oni proizvode nove varijacije - recimo, poboljšan sluh ili oštre zube. Karakteristike koje pomažu vrsti da se razvija i razmnožava će preživjeti proces prirodne selekcije i prenijeti se dalje. Oni koji to nemaju su iskorijenjeni. Na taj način, vrste se razvijaju sa stabilnim genetskim profilima koji se optimalno uklapaju u ekološke niše koje zauzimaju. Tako ribe koje žive na dnu mora mogu vidjeti u mraku, a psi koji hvataju glodavce koji se ukopaju imaju istančan njuh. Vrste izumiru i nove vrste se pojavljuju kada radikalne promjene u uvjetima okoliša učine zastarjelim jedan skup značajki dizajna i nude prilike za napredak novog skupa.

Darwin i njegovi zagovornici desetljećima su koristili teoriju prirodne selekcije da objasne kako i zašto ljudska bića dijele biološke i fizičke osobine, poput suprotstavljenog palca i oštrog vida, s drugim vrstama. Evolucijski psiholozi idu dalje. Oni koriste teoriju prirodne selekcije kako bi objasnili rad ljudskog mozga i dinamiku ljudske skupine. Ako je evolucija oblikovala ljudsko tijelo, kažu, oblikovala je i ljudski um.

Evolucijski psiholozi opisuju “stvaranje” tog uma na sljedeći način: Prvi dvonožni hominidi pojavili su se nakon duljeg razdoblja globalnog hlađenja prije otprilike četiri milijuna godina. Niz varijacija u njihovom biogenetskom dizajnu nakratko je procvjetao, a zatim izumro, ostavljajući Homo sapiens kao sveosvajajući preživjeli.

Uspjeh od Homo sapiens nije bila slučajnost. Jako povećan mozak ove vrste omogućio je opstanak u nepredvidivom okruženju goleme afričke ravnice Savannah. Velik dio programiranja tog mozga već je bio na mjestu, naslijeđe od predljudskih predaka. Ali na kraju, zahvaljujući prirodnoj selekciji, razvili su se drugi "krugovi", posebno oni koji su pomogli ljudskim bićima da prežive i razmnožavaju se kao lovci-hranjivači koji žive u klanu.

Veći dio naše povijesti tako su ljudi živjeli, sve dok se njihov svijet radikalno nije promijenio izumom poljoprivrede prije otprilike 10.000 godina. To je odjednom omogućilo ljudima da gomilaju bogatstvo i žive u većem broju i u većoj koncentraciji, a mnoge je oslobodilo izdržavanja od ruke do usta. Iz ovog poljoprivrednog razdoblja, brzi i kratki koraci doveli su nas do moderne civilizacije, s golemim društvenim promjenama koje su potaknule napredna tehnologija i komunikacije.

No, evolucijski psiholozi tvrde da postoje tri razloga zašto te promjene nisu potaknule daljnju ljudsku evoluciju. Prvo, još prije 50.000 godina ljudi su se toliko raspršili po planeti da se korisne nove genetske mentalne mutacije nikako nisu mogle širiti. Drugo, nije postojao dosljedan novi pritisak okoline na ljude koji zahtijeva daljnju evoluciju. Drugim riječima, nijedna erupcija vulkana ili glečera koji ore na jug nisu toliko promijenila vrijeme ili opskrbu hranom da je ljudski moždani krug bio prisiljen evoluirati. Treće, 10.000 godina je nedovoljno vremena da se značajne genetske modifikacije uspostave u cijeloj populaciji. Dakle, evolucijski psiholozi tvrde da, iako se svijet promijenio, ljudska bića nisu.


Geni naspram okolišnih uzroka

Što je važnije kada je riječ o osobnosti, prirodi ili odgoju? Koliko vaš DNK utječe na vašu osobnost? Istraživači su proveli desetljeća proučavajući obitelj, blizance, posvojenu djecu i udomiteljske obitelji kako bi bolje razumjeli koliko je osobnost genetski, a koliko okoliš.

I priroda i njegovanje mogu igrati ulogu u osobnosti, iako brojne velike studije blizanaca sugeriraju da postoji jaka genetska komponenta.

Jedna studija, Minnesota Study of Twins Reared Reared Parts, proučavala je 350 parova blizanaca između 1979. i 1999. godine. Sudionici su uključivali i jednojajčane i bratske blizance koji su odgajani zajedno ili odvojeno. Rezultati su otkrili da su osobnosti jednojajčanih blizanaca bile slične bez obzira jesu li odgojene u istom kućanstvu ili odvojeno, što sugerira da su neki aspekti osobnosti pod utjecajem genetike.

To svakako ne znači da okolina ne igra ulogu u oblikovanju osobnosti. Studije blizanaca sugeriraju da jednojajčani blizanci dijele otprilike 50% istih osobina, dok dvojajčani blizanci dijele samo oko 20%.

Osobine osobnosti su složene i istraživanja sugeriraju da su naše osobine oblikovane i nasljedstvom i okolišnim čimbenicima. Ove dvije sile međusobno djeluju na različite načine kako bi oblikovale naše individualne osobnosti.


Atrakcija: “Erosov delirij”

Robert Lowell nazvao je ljubav "ovaj vrtlog, ovaj delirij Erosa". Romantična ljubav, opsesivna ljubav, strastvena ljubav, zaljubljenost: Nazovite to kako hoćete, gotovo svi muškarci i žene diljem svijeta upoznali su njezin zanos i tjeskobu.

Godine 1991. antropolozi su pregledali račune 166 društava i pronašli dokaze romantične ljubavi u 147 od njih. (U ostalih 19 istraživači jednostavno nisu uspjeli ispitati ovaj aspekt svakodnevnog života). Kamo god su pogledali, našli su dokaze ove strasti. Ljudi su pjevali ljubavne pjesme ili skladali romantične stihove. Izvodili su ljubavnu magiju, nosili ljubavne amajlije ili kuhali ljubavne napitke. Neki su pobjegli. Neki su počinili samoubojstvo ili ubojstvo zbog neuzvraćene ljubavi. U mnogim su društvima mitovi i bajke prikazivali romantične zavrzlame. Stoga antropolozi vjeruju da je romantična privlačnost univerzalno ili gotovo univerzalno ljudsko iskustvo. Ići ću još dalje: mislim da je romantična ljubav, privlačnost zajednička svim sisavcima i pticama.

Prirodoslovci su implicitno priznavali postojanje ovog sustava emocija više od jednog stoljeća. Godine 1871. Darwin je pisao o ženki patke patke koju je privukla patka patka, ptica druge vrste. Pozivajući se na izvješće jednog kolege, Darwin je napisao: “Očito je to bio slučaj ljubavi na prvi pogled, jer je milujući pridošlicu plivala i od tog časa zaboravila je svog starog partnera.” Literatura o životinjama prepuna je takvih opisa. Psi, konji, gorile, kanarinci: mužjaci i ženke mnogih vrsta marljivo izbjegavaju parenje s nekim jedinkama i odlučno usmjeravaju svoju pozornost na druge.

Darwin je dalje raspravljao o privlačnosti kada je pisao o evoluciji "sekundarnih spolnih obilježja", sve blistave, glomazne opreme kojom se stvorenja razmeću, kao što je paunovo glomazno repno perje. On je zaključio da su ptice i sisavci razvili ove tjelesne ukrase iz jednog od dva razloga: kako bi impresionirali ili se borili protiv pripadnika istog spola kako bi dobili prilike za razmnožavanje ili kako bi privukli pripadnike suprotnog spola. Ipak, propustio je primijetiti da te fizičke osobine moraju izazvati neku vrstu fiziološkog odgovora na privlačnost kod gledatelja.

Danas mnogi znanstvenici ovu privlačnost nazivaju "favoriziranjem", "selektivnom procepljivošću", "seksualnim preferencijama", "seksualnim izborom" ili "izborom partnera". Međutim, još uvijek nisu ispitali biološki proces kojim gledatelj preferira i bira partnera. Teoretiziram da su ptice i sisavci razvili specifičan "krug privlačnosti" u mozgu koji postaje aktivan kada pojedinac vidi, čuje, namiriše ili dodirne odgovarajućeg partnera za parenje - neuronski sklop koji stvara stanje koje ljudi nazivaju romantičnom ljubavlju. .

Moja hipoteza je da su osjećaji romantične privlačnosti povezani s visokim razinama neurotransmitera dopamina i norepinefrina te s niskom razinom serotonina. Do ove teze došao sam nakon što sam iz posljednjih 25 godina psihološke literature izvukao 13 psihofizioloških karakteristika romantične ljubavi, a zatim upario te osobine, gdje je to bilo moguće, s poznatim svojstvima dopamina, norepinefrina i serotonina. Nekoliko od 13 osobina može se tako uskladiti s onim što je sada poznato o kemiji mozga. Ove osobine uključuju iskustvo novosti, nametljive misli, usredotočenu pažnju, povećanu energiju i snažan osjećaj ushićenja.

ISKUSTVO NOVOST. Kad se zaljubimo, prvo počinjemo osjećati da je naš voljeni nov, jedinstven. Ljubavni predmet poprima posebno značenje. Kao što je jedna osoba izjavila: “Cijeli moj svijet se promijenio. Imao je novi centar, a taj centar je bila Marilyn.” Ovaj fenomen je povezan s nemogućnošću da se osjeća romantična strast prema više od jedne osobe u isto vrijeme. Kabir, indijski pjesnik iz 15. stoljeća, napisao je o tome: “Lubavni put je uzak. Ima mjesta samo za jednog.”

Povećane koncentracije dopamina u mozgu povezane su s izlaganjem novom okolišu. Povećane razine dopamina također su povezane s povećanom pažnjom, motivacijom i ponašanjem usmjerenim ka cilju. Ove paralele sugeriraju da razina dopamina raste u mozgu dok se ljubavnik usredotočuje na voljenu osobu.

NAMETNE MISLI. Počinjemo opsesivno razmišljati o svom voljenom, upuštajući se u ono što je poznato kao "nametljivo razmišljanje". Kako glasi stih iz japanske pjesme iz 8. stoljeća: "Moja čežnja nema vremena kad prestane." Mnogi ljudi kažu da razmišljaju o svom "ljubavnom objektu" tijekom 85 posto budnih sati.

Inhibitori ponovne pohrane serotonina (koji povećavaju aktivne razine kemijskog glasnika serotonina) trenutno su sredstva izbora u liječenju većine oblika opsesivno-kompulzivnog poremećaja (OCD). Kako je nametljivo razmišljanje oblik opsesivnog ponašanja, već neko vrijeme nagađam da su niske razine serotonina odgovorne za nametljivo razmišljanje romantične strasti. Neuroznanstvenica Donatella Marazziti sa Sveučilišta u Pisi i njezini kolege potvrdili su da su niske razine serotonina doista povezane s romantičnom privlačnošću. Ovi istraživači proučavali su 20 studenata koji su izjavili da su se nedavno zaljubili, 20 pacijenata s neliječenim OKP-om i 20 kontrolnih ispitanika. Krvni trombociti onih koji su rekli da su zaljubljeni i onih s neliječenim OKP pokazali su značajno nižu gustoću proteina prijenosnika serotonina, proteina koji je uključen u putovanje serotonina između živčanih stanica. 2 Ukratko, kako se čovjek počinje zaljubljivati, razina serotonina se smanjuje.

FOKUSIRANA PAŽNJA. Kada smo opsjednuti ljubavlju, skloni smo usredotočiti svoju pažnju na pozitivne kvalitete voljene osobe, a previdjeti ili lažno procijeniti negativne osobine. Zaljubljeni muškarci i žene također se fokusiraju na događaje, predmete, pjesme, pisma i druge stvari koje su povezivali s voljenom. Neobjavljeno istraživanje koje sam osmislio i proveo na 420 Amerikanaca i 430 Japanaca i Japanaca ilustrira ovu točku: 72 posto muškaraca i 84 posto žena sjetilo se trivijalnih stvari koje je njihov voljeni rekao, 82 posto muškaraca i 90 posto žena reklo je da su ponovili ove dragocjene trenutke dok su razmišljali.

Kao što smo vidjeli u raspravi o iskustvu novosti, povećane razine središnjeg dopamina povezane su s usredotočenom pažnjom. Štoviše, znamo da je neurotransmiter norepinefrin povezan s povećanom memorijom za nove podražaje. Povećane razine norepinefrina u mozgu također su povezane s "utiskivanjem". Utiskivanje je pojam iz proučavanja ponašanja životinja koji se izvorno koristio za definiranje instinktivnog ponašanja dojenčadi guske dok počnu usmjeravati svoju pažnju na svoje majke, prateći ih posvuda. Usredotočena pažnja zaljubljenog muškarca ili žene doima se poput utiskivanja na voljenu - što je pokazatelj da su uključene povećane koncentracije norepinefrina.

POVEĆANA ENERGIJA I MOĆNI OSJEĆAJI. Opsjednuti ljubavlju, stječemo veliku količinu energije i prepušteni smo na milost i nemilost snažnim osjećajima: ushićenje, euforija, polet, duhovnost, nesanica, gubitak apetita, nespretnost, drhtavica, bljedilo, crvenilo, mucanje, leptirići u želucu , znojni dlanovi, slaba koljena, lupanje srca i ubrzano disanje - čak i panika ili strah u prisutnosti naše voljene. Također smo podložni naglim promjenama raspoloženja. Ako odnos doživi neuspjeh, možemo pasti u bezvoljnost, zamršenost i osjećaj očaja. Kao što je Freud rekao: "Nikad nismo toliko bespomoćni pred patnjom kao kad volimo."

Pokazalo se da su povećane koncentracije dopamina i norepinefrina u mozgu povezane s pretjeranom energijom, euforijom, gubitkom apetita, povećanom mentalnom aktivnošću, hiperaktivnošću i smanjenom potrebom za snom – što sugerira da ti neurotransmiteri doprinose labilnim osjećajima povezanim s romantičnom privlačnošću. .


Da, vi stvarno imate 'vrstu', kaže znanost

Jesam li ljepota stvarno u oku promatrača? Nova studija kaže da da, otkrivajući da je 50% ljudi preferencija lica jedinstveno za njih, a na ono što smatramo privlačnim najjače utječu naša životna iskustva.

“Kada biste vi ocjenjivali lica [zbog privlačnosti], a ja bih ocjenjivao ista lica, složili bismo se oko 50% vremena,” kaže autor studije Jeremy Wilmer, docent psihologije na Wellesley Collegeu čiji je novi istraživanje je objavljeno u četvrtak u časopisu Trenutna biologija.

U dvodijelnoj studiji prvo je oko 35.000 ljudi ocjenjivalo lica prema privlačnosti na web stranici Testmybrain.org. Prethodno istraživanje je pokazalo da se ljudi općenito slažu da su simetrična lica bolje izgledala. To, kao i drugi čimbenici, mogu objasniti 50% konsenzusa o ljepoti.

Što se tiče ostalih 50% lica? Tu znanost stvarno postaje zanimljiva.

U drugom dijelu studije znanstvenici su proučavali preferencije lica 547 parova jednojajčanih blizanaca i 214 parova dvojajčanih blizanaca. Nada je bila da će proučavanjem ljudi koji su genetski isti (ili barem vrlo slični) i koji su odrasli iu istom okruženju dobiti neki uvid u prirodu ili njegovati učinke mjesta gdje se “oko promatrača&# 8221 varijacije u percepciji privlačnosti proizlaze iz.

Ako je nešto stvarno pod utjecajem gena, očekivali biste da su jednojajčani blizanci sličniji jedni drugima od bratskih blizanaca, kaže Wilmer. S druge strane, ako je obiteljsko okruženje vrlo utjecajno, znanstvenici bi očekivali da će bratski blizanci biti prilično slični jedni drugima u preferencijama. Ali to nije ono što su pronašli.

“U našem slučaju, otkrili smo da iako identični blizanci dijele sve svoje gene i obiteljsko okruženje, oni su se stvarno, jako razlikovali jedno od drugog u svojim estetskim preferencijama,” kaže Wilmer.

Vjerojatno osobna iskustva govore o tome koga smatramo privlačnim, a budući da su tako osobni, možemo se uvelike razlikovati od nekoga tko je&mdashon papir&mdashi prilično sličan nama, sugerira istraživanje.

Dakle, koje vrste iskustava utječu na to koga smatramo privlačnim? Istraživači to nisu proučavali u svom radu, ali autorica studije Laura Germine iz Opće bolnice Massachusetts kaže da na temelju prethodne literature o ovoj temi imaju neke teorije.

“[Prethodno istraživanje] otkrilo je stvari poput, ako uzmete lice i uparite ga s pozitivnim informacijama, to lice tada izgleda privlačnije, a lica koja su mu slična također izgledaju privlačnije i obrnuto,” ona kaže. “Možete zamisliti kako prolazite kroz život i uspostavljate veze i imate prijatelje i ljude s kojima imate pozitivniji odnos, možda ćete postati privlačnijima njihove karakteristike lica, a onda će drugi ljudi koji izgledaju slično njima postati privlačniji za tebe.”

“Izloženost određenim licima čini ih privlačnijima,” dodaje. To znači da se lice koje se jako razlikuje od lica koje nikada prije niste vidjeli obično smatra manje privlačnim. To također znači da vrste lica kojima ste izloženi u svom radnom okruženju, u vašim vezama ili čak lice vašeg supružnika mogu promijeniti vrstu lica koja smatrate privlačnom, kaže ona.

Uglavnom, koga smatrate privlačnim možda manje ovisi o tome gdje ste odrasli i gdje ste išli u školu, a više pod utjecajem iskustava koja su vrlo jedinstven za vas. Još uvijek je potrebno više istraživanja, ali studija sugerira da je ljepota doista u oku promatrača.


Kontinuirana evolucija gena

Svatko od nas nosi nešto više od 20.000 gena koji kodiraju sve od keratina u kosi do mišićnih vlakana u našim nožnim prstima. Nije velika misterija odakle potječu naši vlastiti geni: roditelji su nam ih ostavili u naslijeđe. A naši su roditelji, pak, gene dobili od svojih roditelja.

Ali gdje je na toj genealoškoj liniji započeo svaki od tih 20 000 gena koji kodiraju proteine?

To pitanje nadvijeno je nad znanošću genetike još od njezine zore prije jednog stoljeća. “To je osnovno životno pitanje: kako evolucija stvara novosti”, rekao je Diethard Tautz s Max Planck instituta za evolucijsku biologiju u Plönu u Njemačkoj.

Nove studije sada dovode odgovor u fokus. Neki od naših gena su neizmjerno stari, možda datiraju sve do najranijih poglavlja života na Zemlji.

Ali iznenađujući broj gena pojavio se u novije vrijeme - mnogi u samo posljednjih nekoliko milijuna godina. Najmlađi su evoluirali nakon što se naša vlastita vrsta odvojila od naših rođaka, majmuna.

Znanstvenici otkrivaju da novi geni nastaju neočekivano brzom snimkom. A kada se razviju, mogu brzo preuzeti bitne funkcije. Istraživanje kako novi geni postaju toliko važni može pomoći znanstvenicima razumjeti ulogu koju mogu imati u bolestima poput raka.

"Preuranjeno je iznositi bilo kakve grandiozne tvrdnje, ali postoji koherentnost koja se pojavljuje", rekao je David Begun, znanstvenik evolucije na Sveučilištu Kalifornija, Davis.

Identificiranje genskih obitelji

Znanstvenici su prvi put spekulirali o podrijetlu gena početkom 20. stoljeća. Neki su predložili da kada stanice dupliciraju svoju DNK, one slučajno dvaput kopiraju neke gene. U početku su dva gena identična. Ali kasnije se razvijaju u različite sekvence.

Na kraju stoljeća, kada su genetičari stekli sposobnost čitanja preciznog slijeda DNK, otkrili su da je ova slutnja bila točna. "Postalo je jasno da je umnožavanje gena igralo ulogu u evoluciji", rekao je dr. Tautz.

Kako se geni dupliciraju milijunima godina, mogu prerasti u takozvane obitelji gena, od kojih svaka sadrži stotine sličnih gena.

Podcast: Porijeklo gena, preopterećenje antibiotikom, Matematika cimera

Jedna obitelj, na primjer, neophodna je za naš njuh. Ovi geni kodiraju 390 različitih vrsta proteina proizvedenih u našim nosovima, zvanih olfaktorni receptori. Svaki olfaktorni receptor ima malo drugačiju strukturu, što mu omogućuje da uhvati drugačiji skup molekula.

Tijekom dugih razdoblja evolucijskog vremena, neki kopirani geni se drastično mijenjaju - zapravo toliko drastično da preuzimaju potpuno nove zadatke.

Uzmite u obzir hemoglobin, koji pohranjuje kisik u crvenim krvnim stanicama za dostavu po cijelom tijelu. Znanstvenici su otkrili da pripada obitelji gena koji rade mnoge različite stvari s kisikom, a nedavne studije sugeriraju da je evoluirao od proteina koji su zgrabili dodatne molekule kisika unutar stanica prije nego što su mogli naštetiti.

Slučaj umnožavanja gena postao je toliko jak da su mnogi znanstvenici postali uvjereni da je to izvor svih novih gena. Nagađali su da su prvi primordijalni mikrobi imali sićušni skup gena, kada se život izvorno pojavio prije milijardi godina. Ti geni su se tada umnožavali iznova i iznova kako bi nastali svi geni na Zemlji danas.

Ali kada su znanstvenici stekli sposobnost sekvenciranja cijelih genoma, čekalo ih je iznenađenje. Počeli su pronalaziti gene koji postoje u genomu samo jedne vrste. Prema teoriji umnožavanja, ovi pojedinačni geni ne bi trebali postojati, već bi morali biti kopirani s ranijih gena u drugim organizmima.

"Izgledali su kao savršeno normalni geni, osim što su pronađeni samo u jednoj vrsti", rekla je Anne-Ruxandra Carvunis, evolucijska biologinja sa Sveučilišta Kalifornija u San Diegu. "Nije bilo objašnjenja kako gen može biti u jednoj vrsti, a ne u drugim."

Ovi geni su postali poznati kao "geni bez roditelja". Kako su znanstvenici sekvencirali više genoma, pokušali su vratiti ovu siročad u njihove genske obitelji. Ponekad su uspjeli. Ali vrlo često su siročad ostajala siročad.

Za neke znanstvenike, poput dr. Tautza, podaci su ukazivali na neizbježan zaključak: geni siročadi nisu se prenosili kroz generacije milijardama godina. Nastali su mnogo kasnije.

"Skoro je kao Sherlock Holmes", rekao je dr. Tautz, citirajući poznatu detektivovu izreku: "Kada eliminirate nemoguće, sve što ostane, koliko god bilo nevjerojatno, mora biti istina."

'De Novo Genes'

Dr. Begun i njegovi kolege preimenovali su gene siroče u "de novo gene", s latinskog za novi. Otkrio je da mnogi njegovi kolege znanstvenici nisu bili spremni prihvatiti ovu ideju.

“Trebalo je neko vrijeme da ljudi povjeruju da se to događa”, rekao je. “Ljudima se čini pomalo ludim kad prvi put čuju za to.”

Jedan od razloga zašto se više ne čini tako nevjerojatnim je taj što su dr. Begun i drugi istraživači dokumentirali korak po korak proces kojim novi gen može nastati.

U mnogim vrstama, uključujući i našu, geni koji kodiraju proteine ​​čine mali dio genoma. Novi geni mogu se pojaviti iz golemog prostranstva nekodirajuće DNK.

Prvi korak je da mali dio DNK mutira u ono što znanstvenici nazivaju "početnom sekvencom". Svi geni koji kodiraju proteine ​​imaju početne sekvence, koje omogućuju stanicama da prepoznaju gdje geni počinju.

Nakon što stanica prepozna početak gena, može napraviti kopiju DNK gena. Zatim može koristiti tu kopiju kao vodič za izgradnju proteina.

Novi protein može se pokazati otrovnim, ili možda neće služiti nikakvoj svrsi. Ali kada se jednom pojavi, nove mutacije novog gena mogu ga učiniti korisnijim.

“Kada se proizvedu, postoji prilika da ih prirodna selekcija oblikuje”, rekla je Aoife McLysaght, genetičarka na Trinity College Dublin.

Dr. Begun i njegovi kolege sada dobivaju pogled na ove rane faze u rođenju de novo gena. To mogu učiniti tražeći takve gene u različitim populacijama vrste voćne mušice Drosophila melanogaster.

Znanstvenici su pronašli 142 de novo gena koji su bili prisutni u nekim populacijama muha, ali ne i u drugim, što znači da su evoluirali nedavno: imali su samo dovoljno vremena da se rašire na dio vrste.

Dr. Begun sumnja da je pravi broj de novo gena kod muha veći. On i njegovi kolege koristili su se vrlo strogim smjernicama o tome koje dijelove DNK stavljaju na svoj popis, pa su možda propustili neke gene. "Mislim da ovdje imamo donju granicu", rekao je.

Brza evolucija

Istraživanje dr. Beguna pokazuje da se novi geni mogu razvijati iznimno brzom brzinom - nalaz je podržan od strane druge studije, objavljene u časopisu eLife.

Christian Schlötterer sa Sveučilišta Veterinarske medicine u Beču i njegovi kolege ispitali su pet blisko povezanih vrsta muha Drosophila koje dijele zajedničkog pretka koji je živio prije oko 10 milijuna godina. Istraživači su otkrili da kako su se vrste razilazile jedna od druge, stotine novih gena evoluirale su duž svake loze.

Daleko od toga da su slučajnost, ove studije sugeriraju da de novo gena ima u izobilju. Zapravo, znanstvenici se sada pitaju zašto ti geni koji se brzo razvijaju ne povećavaju genome životinja i biljaka.

Dr. Schlötterer i njegovi kolege pronašli su odgovor u svojoj studiji: Duž svake loze, mnogi de novo geni su također izgubljeni. U nekim slučajevima mutacija onemogućuje novi gen, tako da ih stanice više ne mogu čitati. U drugim slučajevima, mutacija briše cijeli dio DNK gdje se nalazi novi gen.

Dok mnogi de novo geni u konačnici nestaju, neki se drže postojanja i preuzimaju bitne poslove. Dr. Tautz je rekao da bi porast ovih gena mogao biti jednako važan čimbenik u evoluciji kao i umnožavanje gena.

Neki znanstvenici istražuju kako je ta sila oblikovala našu vlastitu biologiju, iako je teže proučavati de novo gene kod ljudi jer se mnogi eksperimenti koji se mogu izvesti na muhama ne mogu izvesti na ljudima.

Neki tragovi dolaze od bolesti. Japanski istraživači, na primjer, pronašli su de novo gen uključen u rak. Gen, nazvan NCYM, nalazi se samo kod ljudi i čimpanza, što sugerira da je nastao prije nekoliko milijuna godina od našeg zajedničkog pretka.

Yusuke Suenaga iz Chiba Cancer Center Research Institute u Japanu i njegovi kolege otkrili su da NYCM igra važnu ulogu u tumorima mozga u djetinjstvu, a njegova uloga u običnim moždanim stanicama tek treba otkriti.

NCYM je samo jedan od mnogih de novo gena koje nosimo. Dr. McLysaght i njezini kolege procjenjuju da postoji 40 takvih gena u ljudskom genomu, iako su drugi istraživači došli do puno viših procjena. Ali što to znači za našu vrstu? Dr. Carvunis, evolucijski biolog iz San Diega, kaže da bi odgovori mogli biti još daleko u budućnosti.

"Pravi utjecaj de novo gena na ono što nas čini ljudima", rekla je, "ostaje se u potpunosti istražiti."


Uvod u nasljednost i osobine

Predložena implementacija

U nastavku je predloženi slijed za provedbu aktivnosti sadržanih u jedinici. Pogledajte svaku pojedinačnu aktivnost za upute za implementaciju, prijedloge za prilagodbe i proširenja te primjenjive standarde.

DanAktivnostBilješke
1. dan (40 min.)Popis mojih osobinaUčenici popisuju svoje genetske osobine koje se lako uočavaju i uspoređuju te popise s drugim učenicima u skupinama.
Uočljive ljudske karakteristikeOva web stranica prikazuje mnoge osobine uključene u Inventar mojih osobina.
Stablo genetskih osobinaStudents find the most and least common combination of traits in the class by marking their traits for tongue rolling, earlobe attachment, and PTC tasting on paper leaf cut-outs. Students then organize the leaves on a large "tree of traits."
Family Traits Trivia (Homework)Students use game cards to inventory the traits in their family. (Note: individuals in families do not need to be related to participate in this activity.)
Day 2 (40 mins.)Generations of TraitsStudents track and record the passage of colored "pom-pom traits" through three generations of ginger-bread people.
Traits BingoIn this review activity, students cross off or color bingo squares in response to questions about their traits.
Handy Family Tree (Homework)Students distinguish between inherited and learned traits by creating a "family tree of traits" using handprints. (Note: Individuals in families do not need to be related to participate in this activity.)
Day 3 (40 mins.)A Recipe for TraitsStudents learn that differences in DNA lead to different traits by: 1) randomly choosing strips of paper that represent DNA, then 2) decoding the DNA strips to complete a drawing of a dog.
Family Traits and Traditions (Homework)Students and their families play a matching game with cards to identify traits that are inherited and traits that are learned or passed on through tradition.

An Inventory of My Traits

Students take an inventory of their own easily observable genetic traits. Working in small groups, they observe how their trait inventories differ from those of others. Students record their observations in a data table and make a bar graph to show the most and least common traits in the group.

Ciljevi učenja

  • Traits are observable characteristics that are passed down from parent to child.
  • An individual will have many traits they share in common with others.
  • An individual&aposs overall combination of traits makes them unique.
  • Some traits are more common in a population than others.

A Tree of Genetic Traits

Students mark their traits for tongue rolling, PTC tasting (a harmless, bitter chemical), and earlobe attachment on tree leaf cut-outs. They then place their leaves on a large tree whose branches each represent a different combination of traits. When completed, the tree forms a visual representation of the frequency of trait combinations within the class.

Ciljevi učenja

  • Traits are observable characteristics that are passed down from parent to child.
  • An individual will have many traits they share in common with others.
  • An individual&aposs overall combination of traits makes them unique.
  • Some traits are more common in a population than others.

A Word About PTC Safety

The 2004 publication Investigating Safety: A Guide for High School Teachers by Texley et al. has raised an alarm in the teaching community about the usefulness and safety of PTC taste testing. This has led to PTC being banned from many schools and districts - we believe unnecessarily.

Yes, PTC is toxic. In rats, the most sensitive animals tested, the oral LD50 of PTC (the amount that killed 50% of test animals) is 3 mg/kg. However, PTC is so intensely bitter that tasters can detect it in miniscule quantities. A single test paper from Carolina Biological Supply contains just 0.007 mg of PTC. And the amount that is licked off the paper by a test subject is much less than this. In addition, there has not been a single report of toxicity arising from PTC taste testing, which has been performed on tens of millions of individuals worldwide. To put the toxicity of PTC into perspective, we offer this quote (from Merritt et al., Am. Biol. Teacher online 70:4):

There is no question that PTC is toxic (LD50 in rat is 3mg/kg, in mouse 10mg/kg, and in rabbit 40mg/kg), but so is table salt (acute toxicity in humans at 500-1000mg/kg). The issue is how much PTC is on a taste paper. Texley et al. indicate that &ldquoa single strip contains about 0.3 mg&rdquo but the two suppliers we checked with indicate that a taste paper contains either 0.007 mg (Carolina Biological Supply Company) or 0.005 - 0.007 mg (ScienceStuff). Assuming a linear dose response curve, we calculate that the 230 mg of NaCl in a vending machine bag of potato chips is about 100 times more toxic than the 0.007 mg of PTC in a taste paper. We do not believe there is any reason for teachers to be concerned about the toxicity of PTC taste papers.

Choose either english verzije.

Then download the leaves page and one of the following tree files.

Ili english/spanish bilingual verzije.

Then download the leaves page and one of the following tree files.

Family Traits Trivia

Take home game using picture cards that identify traits. A family or group can use this activity to see which traits they have in common.

Generations of Traits

In this hands-on activity students track and record the passage of colored "pompom traits" through three generations of ginger-bread people. In doing so, students learn that traits are passed from parents to offspring and that siblings may or may not receive the same traits from their parents.

Ciljevi učenja

  • Traits are observable characteristics that are passed down from parent to child.
  • An individual will have many traits they share in common with others, and more so with siblings and parents.
  • An individual&aposs overall combination of traits makes them unique.
  • An equal number of traits are passed on from each parent.

Traits Bingo

Students cross off or color bingo squares in response to questions about their traits. This activity is designed to be used as a review following An Inventory of My Traits, Generations of Traits, and A Tree of Genetic Traits.

Ciljevi učenja

  • Students will inventory their own inherited traits.
  • Students will compare traits to determine which are most and least common in the class.

Handy Family Tree (Homework)

An activity to catalog a family&aposs traits on a tree made of stacked handprints.

A Recipe for Traits

Students create and decode a "DNA recipe" for man&aposs best friend to observe how variations in DNA lead to the inheritance of different traits. Strips of paper (representing DNA) are randomly selected and used to assemble a DNA molecule. Students read the DNA recipe to create a drawing of their pet, and compare it with others in the class to note similarities and differences.

Ciljevi učenja

  • Every organism inherits a unique combination of traits.
  • DNA is a set of instructions that specifies the traits of an organism.
  • Variations in the DNA lead to the inheritance of different traits.

Family Traits and Traditions (Homework)

A memory match game in which participants must discern the differnce between a trait that is inherited or one that is learned/environmental.


Peter Kerpedjiev trebao je ubrzani tečaj genetike. Softverski inženjer s izvjesnom obukom u bioinformatici, bio je na doktorskom studiju i mislio je da bi mu stvarno pomoglo poznavanje nekih osnova biologije. "Ako želim s nekim voditi inteligentan razgovor, o kojim genima trebam znati?" on se čudio.

Kerpedjiev je prešao ravno na podatke. Godinama je Nacionalna medicinska knjižnica SAD-a (NLM) sustavno označavala gotovo svaki rad u svojoj popularnoj bazi podataka PubMed koja sadrži neke informacije o tome što gen radi. Kerpedjiev je izdvojio sve radove označene kao opis strukture, funkcije ili položaja gena ili proteina koji on kodira.

Pregledavajući zapise, sastavio je popis najproučavanijih gena svih vremena - svojevrsnih 'top hitova' ljudskog genoma, a osim toga i nekoliko drugih genoma.

Na čelu liste, otkrio je, nalazi se gen tzv TP53. Prije tri godine, kada je Kerpedjiev prvi put napravio svoju analizu, istraživači su pomno proučili gen ili protein koji on proizvodi, p53, u nekih 6600 radova. Danas je taj broj oko 8.500 i sve više. U prosjeku se svaki dan objavljuju oko dva rada u kojima se opisuju novi detalji osnovne biologije TP53.

Njegova popularnost ne bi trebala biti vijest za većinu biologa. Gen je supresor tumora i nadaleko poznat kao 'čuvar genoma'. Mutira se u otprilike polovici svih ljudskih karcinoma. "To objašnjava njegovu izdržljivost", kaže Bert Vogelstein, genetičar raka na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Johns Hopkins u Baltimoreu, Maryland. Kod raka, kaže, "nema važnijeg gena".

No, neki geni na vrhu ljestvice manje su poznati - uključujući neke koji su postali istaknuti u prošlim razdobljima genetskih istraživanja, da bi ispali iz mode kako je tehnologija napredovala. "Popis je bio iznenađujući", kaže Kerpedjiev, sada postdoktor koji studira vizualizaciju genomskih podataka na Harvard Medical School u Bostonu, Massachusetts. "Neki su geni bili predvidljivi, drugi su bili potpuno neočekivani."

Da biste saznali više, Priroda surađivali s Kerpedjievim kako bi analizirali najviše proučavane gene svih vremena (vidi 'Top 10'). Vježba nudi više od pokretača razgovora: baca svjetlo na važne trendove u biomedicinskim istraživanjima, otkrivajući kako je zabrinutost oko specifičnih bolesti ili pitanja javnog zdravlja pomaknula prioritete istraživanja prema genima u pozadini. Također pokazuje kako je samo nekoliko gena, od kojih mnogi obuhvaćaju discipline i područja bolesti, dominiralo istraživanjem.

Izvor: Peter Kerpedjiev/NCBI-NLM

Od oko 20.000 gena koji kodiraju proteine ​​u ljudskom genomu, samo 100 čini više od jedne četvrtine radova koje je označio NLM. Tisuće ne prouče svake godine. "Otkriva koliko toga ne znamo jer se jednostavno ne trudimo istražiti", kaže Helen Anne Curry, povjesničarka znanosti sa Sveučilišta Cambridge u Velikoj Britaniji.

U modi i izvan nje

Godine 2002., odmah nakon što su objavljeni prvi nacrti ljudskog genoma, NLM je počeo sustavno dodavati 'referencu gena u funkciju', ili GeneRIF, u radove 1 . Tu bilješku proširio je do 1960-ih, ponekad koristeći druge baze podataka kako bi ispunio detalje. To nije savršeno kurirana ploča. “Općenito, skup podataka je pomalo bučan”, kaže Terence Murphy, zaposlenik na NLM-u u Bethesdi, Maryland. Vjerojatno postoji neka pristranost uzorkovanja za radove objavljene prije 2002., upozorava on. To znači da su neki geni previše zastupljeni, a da nekoliko možda pogrešno nedostaje. "Ali nije strašno", kaže Murphy. "Dok agregirate preko više gena, to potencijalno smanjuje neke od ovih pristranosti."

Uz to upozorenje, zapisi PubMed-a otkrivaju nekoliko različitih povijesnih razdoblja u kojima su se radovi vezani uz gene obično fokusirali na određene vruće teme (pogledajte "Modni geni kroz godine"). Prije sredine 1980-ih, na primjer, mnoga genetska istraživanja bila su usredotočena na hemoglobin, molekulu koja nosi kisik i nalazi se u crvenim krvnim stanicama. Više od 10% svih studija o ljudskoj genetici prije 1985. bilo je na neki način o hemoglobinu.

Izvor: Peter Kerpedjiev/NCBI-NLM

U to vrijeme, istraživači su se još nadograđivali na ranom radu Linusa Paulinga i Vernona Ingrama, pionirskih biokemičara koji su bili pioniri u proučavanju bolesti na molekularnoj razini s otkrićima 1940-ih i 1950-ih godina o tome kako abnormalni hemoglobin uzrokuje bolest srpastih stanica. Molekularni biolog Max Perutz, koji je 1962. osvojio Nobelovu nagradu za kemiju za svoju 3D kartu strukture hemoglobina, nastavio je istraživati ​​kako je oblik proteina povezan s njegovom funkcijom desetljećima nakon toga.

Prema Alanu Schechteru, liječniku-znanstveniku i višem povijesnom konzultantu u američkom Nacionalnom institutu za zdravlje u Bethesdi, geni za hemoglobin - više nego bilo koji drugi u to vrijeme - nudili su "ulaz za razumijevanje i možda liječenje molekularne bolesti".

I sam istraživač srpastih stanica, Schechter kaže da su takvi geni bili u fokusu razgovora i na glavnim genetičkim sastancima i na sastancima o krvnim bolestima 1970-ih i ranih 1980-ih. No kako su istraživači dobili pristup novim tehnologijama za sekvenciranje i manipulaciju DNK, počeli su prelaziti na druge gene i bolesti, uključujući tada tajanstvenu infekciju koja je uglavnom pogađala homoseksualce.

Čak i prije otkrića 1983. da je HIV uzrok AIDS-a, klinički imunolozi poput Davida Klatzmanna primijetili su neobičan obrazac među oboljelim osobama. "Upravo sam bio zapanjen činjenicom da ti ljudi nisu imali T4 stanice", prisjeća se Klatzmann, koji je sada na Sveučilištu Pierre i Marie Curie u Parizu. U pokusima stanične kulture pokazao je 2 da se činilo da HIV selektivno inficira i uništava te stanice, podskup T stanica imunološkog sustava. Pitanje je bilo: kako je virus ušao u stanicu?

Klatzmann je zaključio da bi površinski protein (kasnije nazvan CD4) koji su imunolozi koristili za definiranje ovog skupa stanica mogao poslužiti i kao receptor kroz koji je HIV ušao u stanicu. Bio je u pravu, kao što je izvijestio 3 u studiji objavljenoj u prosincu 1984., uz sličan rad 4 molekularnog virologa Robina Weissa, tada s Instituta za istraživanje raka u Londonu, i njegovih kolega.

U roku od tri godine, CD4 bio je vrhunski gen u biomedicinskoj literaturi. Ostao je takav od 1987. do 1996. godine, u razdoblju u kojem je činio 1-2% svih oznaka koje je izbrojao NLM.

Ta je pozornost djelomično proizašla iz napora da se uhvati u koštac s novonastalom krizom AIDS-a. Krajem 1980-ih, na primjer, nekoliko se tvrtki bavilo idejom izrade terapijskih oblika CD4 proteina koji bi mogli očistiti čestice HIV-a prije nego što zaraze zdrave stanice. Ali rezultati malih pokusa na ljudima pokazali su se “nezanimljivim”, kaže Jeffrey Lifson, direktor Programa za AIDS i virus raka na američkom Nacionalnom institutu za rak u Fredericku, Maryland.

Još veći dio CD4Njegova popularnost imala je veze s osnovnom imunologijom. Godine 1986. istraživači su shvatili da se T stanice koje eksprimiraju CD4 mogu podijeliti u dvije različite populacije - jednu koja eliminira bakterije i viruse koje inficiraju stanice i jednu koja štiti od parazita kao što su crvi, koji uzrokuju bolest bez invazije stanica. “Bilo je to prilično uzbudljivo vrijeme, jer smo stvarno jako malo razumjeli”, kaže Dan Littman, imunolog na Medicinskom fakultetu Sveučilišta u New Yorku. Samo godinu prije pomogao je klonirati DNK koja kodira CD4 i umetnuti je u bakterije 5 kako bi se mogle napraviti ogromne količine proteina za istraživanje.

Deset godina kasnije, Littman je također vodio jedan od tri tima koji je pokazao 6 da HIV za ulazak u stanice koristi još jedan receptor uz CD4: protein identificiran kao CCR5. Oni, kao i drugi ko-receptor nazvan CXCR4, od tada su ostali u fokusu intenzivnog, globalnog istraživanja HIV-a, s ciljem - još neispunjenim - blokiranja ulaska virusa u stanice.

Petnaest minuta slave

Do ranih 1990-ih, TP53 već bio uzlazni. Ali prije nego što se popeo na vrh ljestvice ljudskih gena, bilo je nekoliko godina u kojima je manje poznati gen tzv. GRB2 bio u centru pažnje.

U to vrijeme, istraživači su počeli identificirati specifične interakcije proteina uključene u staničnu komunikaciju. Zahvaljujući pionirskom radu staničnog biologa Tonyja Pawsona, znanstvenici su znali da neki mali intracelularni proteini sadrže modul nazvan SH2, koji se može vezati za aktivirane proteine ​​na površini stanica i prenijeti signal u jezgru.

Godine 1992., Joseph Schlessinger, biokemičar na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Yale u New Havenu, Connecticut, pokazao je 7 da protein kodiran GRB2 — protein 2 vezan na receptor faktora rasta — bila je ta relejna točka. Sadrži SH2 modul kao i dvije domene koje aktiviraju proteine ​​uključene u rast i preživljavanje stanica. "To je molekularni provodadžer", kaže Schlessinger.

Drugi su istraživači ubrzo popunili praznine, otvorivši polje proučavanja transdukcije signala. I premda su mnogi drugi gradivni blokovi stanične signalizacije ubrzo otkriveni - što je u konačnici dovelo do liječenja raka, autoimunih poremećaja, dijabetesa i bolesti srca - GRB2 ostao u prvom planu i bio je top referencirani gen tri godine u kasnim 1990-ima.

Djelomično je to bilo zato što GRB2 "bila je prva fizička veza između dva dijela kaskade signalno-transdukcijskih signala", kaže Peter van der Geer, biokemičar na Državnom sveučilištu San Diego u Kaliforniji. Nadalje, "uključen je u toliko različitih aspekata stanične regulacije".

GRB2 je nešto izvanredno na popisu najviše proučavanih. Nije izravan uzrok bolesti niti je meta droge, što možda objašnjava zašto je njezin trenutak na suncu bio prolazan. "Imate neke zvijezde u usponu koje vrlo brzo padaju jer nemaju kliničku vrijednost", kaže Thierry Soussi, dugogodišnji TP53 istraživač na Institutu Karolinska u Stockholmu te Sveučilišta Pierre i Marie Curie. Geni s izdržljivošću obično pokazuju neku vrstu terapeutskog potencijala koji privlači potporu financijskih agencija. "Uvijek je tako", kaže Soussi. "Važnost gena povezana je s njegovom kliničkom vrijednošću."

Također se može povezati s određenim svojstvima gena, kao što su razine na kojima je izražen, koliko varira među populacijama i karakteristike njegove strukture. To je prema analizi Thomasa Stoegera, sistemskog biologa na Sveučilištu Northwestern u Evanstonu, Illinois, koji je ovog mjeseca izvijestio na simpoziju u Heidelbergu, Njemačka, da može predvidjeti koji će geni privući najveću pozornost, jednostavno uključivanjem takvih atributa u algoritam.

Stoeger smatra da se razlozi tih asocijacija uvelike svode na ono što on naziva otkrivanjem. Dogodilo se da su popularni geni bili u vrućim područjima biologije i mogli su se ispitati pomoću alata dostupnih u to vrijeme. “Lakše je proučavati neke stvari nego druge”, kaže Stoeger – a to je problem, jer ogroman broj gena ostaje neobilježen i nedovoljno istražen, ostavljajući velike praznine u razumijevanju ljudskog zdravlja i bolesti.

Curry također ukazuje na "isprepletene tehničke, društvene i ekonomske čimbenike" koje su oblikovali političari, proizvođači lijekova i zagovornici pacijenata.

Pravo mjesto, pravo vrijeme

Stoeger je također pratio kako su se opće značajke popularnih gena mijenjale tijekom vremena. Otkrio je, na primjer, da su se 1980-ih istraživači uglavnom fokusirali na gene čiji su proteinski proizvodi pronađeni izvan stanica. To je vjerojatno zato što je te proteine ​​bilo najlakše izolirati i proučavati. Tek u novije vrijeme pažnja se preusmjerila na gene čiji se proizvodi nalaze unutar stanice.

Taj se pomak dogodio zajedno s objavljivanjem ljudskog genoma, kaže Stoeger. Napredak bi otvorio veći postotak gena za istraživanje.

Mnogi od najistraženijih gena, međutim, ne odgovaraju ovim većim trendovima. Protein p53, na primjer, aktivan je unutar jezgre. Još TP53 postao je najproučavaniji gen oko 2000. On, kao i mnogi geni koji su dominirali biološkim istraživanjima, nije bio pravilno shvaćen nakon svog početnog otkrića - što može objasniti zašto je trebalo nekoliko desetljeća nakon karakterizacije proteina iz 1979. popeti na prvo mjesto u književnosti.

U početku ga je zajednica za istraživanje raka zamijenila za onkogen - onaj koji, kada je mutiran, pokreće razvoj raka. Tek 1989. Suzanne Baker, studentica diplomskog studija u Vogelsteinovom laboratoriju, pokazala je 8 da je to zapravo supresor tumora. Tek tada su funkcionalne studije gena stvarno počele dizati paru. "Iz naglog broja publikacija koje su se u tom trenutku uglavnom povećale možete vidjeti da je bilo puno ljudi koji su bili stvarno jako zainteresirani", kaže Baker, sada istraživač tumora na mozgu u Dječjoj istraživačkoj bolnici St. Jude u Memphisu, Tennessee.

Istraživanja ljudskog raka također su dovela znanstvenike do TNF, drugoplasirani na TP53 kao ljudski gen s najviše referenci svih vremena, s više od 5300 citata u podacima NLM-a (vidi "Najbolji geni"). Kodira protein - faktor nekroze tumora - nazvan 1975. zbog svoje sposobnosti da ubija stanice raka. Ali pokazalo se da antikancerogeno djelovanje nije TNFglavna funkcija. Terapeutski oblici TNF proteina bili su vrlo toksični kada su testirani na ljudima.

Izvor: Peter Kerpedjiev/NCBI-NLM

Pokazalo se da je gen posrednik upale, njegov učinak na tumore bio je sekundaran. Kada je to postalo jasno sredinom 1980-ih, pažnja se brzo prebacila na testiranje antitijela koja blokiraju njegovo djelovanje. Terapije protiv TNF-a sada su uporište u liječenju upalnih poremećaja kao što je reumatoidni artritis, a zajedno privlače desetke milijardi dolara godišnje prodaje širom svijeta.

“Ovo je primjer gdje je znanje o genu i genskom proizvodu relativno brzo promijenilo zdravlje svijeta”, kaže Kevin Tracey, neurokirurg i imunolog s Feinstein Instituta za medicinska istraživanja u Manhassetu, New York.

TP53Dominaciju je nakratko prekinuo drugi gen, APOE. Prvi put opisan sredinom 1970-ih kao transporter uključen u čišćenje kolesterola iz krvi, protein APOE je "ozbiljno razmatran" kao lijek za snižavanje lipida za prevenciju srčanih bolesti, kaže Robert Mahley, pionir u ovoj oblasti na Sveučilištu u Kalifornija, San Francisco, koji je testirao pristup na zečevima 9 .

U konačnici, stvaranje statina u kasnim 1980-ima osudilo je ovu strategiju na smetlište farmaceutske povijesti. No tada su neuroznanstvenik Allen Roses i njegovi kolege pronašli protein APOE vezan u ljepljivim moždanim plakovima ljudi s Alzheimerovom bolešću. Pokazali su 10 u 1993. da je jedan određeni oblik gena, APOE4, bio je povezan sa znatno povećanim rizikom od bolesti.

To je izazvalo mnogo širi interes za gen. Ipak, trebalo je vremena da se pomaknemo prema najviše proučavanoj ljestvici. “Prijem je bio vrlo cool”, prisjeća se Ann Saunders, neurogenetičarka i izvršna direktorica Zinfandel Pharmaceuticalsa u Chapel Hillu u Sjevernoj Karolini, koja je surađivala s Rosesom, njezinim pokojnim suprugom. Amiloidna hipoteza, koja kaže da je nakupljanje proteinskog fragmenta zvanog amiloid-β odgovorno za bolest, bila je u to vrijeme popularna u zajednici istraživača Alzheimerove bolesti. I činilo se da je malo istraživača zainteresirano otkriti kakve veze protein za prijenos kolesterola ima s bolešću. Ali genetska veza između APOE4 i rizik od Alzheimera pokazao se "nepobitnim", kaže Mahley, a 2001. APOE nakratko prestigao TP53. Ostaje među prvih pet svih vremena, barem za ljude (vidi 'Izvan ljudskog').

Izvan ljudskih

Američka nacionalna medicinska knjižnica pratila je reference na gene iz desetaka vrsta, uključujući miševe, muhe i druge važne modelne organizme, kao i viruse. Gledajući gene svih vrsta, više od dvije trećine od 100 najproučavanijih gena u posljednjih 50 godina bili su ljudi (vidi "Zvjerinjak gena"). Ali neljudski geni se pojavljuju prilično visoko na popisu. Često imaju jasnu vezu s ljudskim zdravljem, kao i kod mišjih verzija TP53, ili okr, virusni gen koji kodira proteine ​​ovojnice uključene u ulazak u stanicu.

Izvor: Peter Kerpedjiev/NCBI-NLM

Drugi su postali temelj za šire genetske studije. Gen iz voćne mušice Drosophila melanogaster poznat jednostavno kao bijelim bio je u fokusu oko 3600 radova - koji datiraju iz vremena kada je biolog Thomas Hunt Morgan, koji je radio na Sveučilištu Columbia u New Yorku, jednog dana 1910. provirio kroz ručnu leću i vidio jednog mužjaka muhe s bijelim očima umjesto crvenih 11 . Budući da njegov proizvod uzrokuje lako uočljivu promjenu u muhi, bijelim gen služi kao marker za znanstvenike koji žele mapirati i manipulirati genomom muhe. Bio je uključen u mnoga temeljna otkrića 12, kao što je demonstracija da se veliki dijelovi DNK mogu duplicirati zbog nejednake razmjene između odgovarajućih kromosoma.

Najpopularniji neljudski gen svih vremena zapravo je točka u genomu miša čija normalna funkcija ostaje slabo shvaćena. Rosa26 dolazi iz eksperimenta objavljenog 13. 1991., u kojem su stanični biolozi Philippe Soriano i Glenn Friedrich upotrijebili virus kako bi nasumično ubacili projektirani gen u matične stanice miša embrija. Činilo se da je u jednoj staničnoj liniji, nazvanoj ROSA26, projektirani gen bio aktivan u svakom trenutku iu gotovo svakom tipu stanice. Otkriće je poslužilo kao građevni blok za stvaranje alata za izradu i manipulaciju transgenim miševima. "Ljudi ga počinju koristiti kao ludi", prisjeća se Soriano, koji je sada na Icahn School of Medicine na Mount Sinai u New Yorku. Do sada je genetski lokus poznat kao Rosa26 sudjelovao je u oko 6500 funkcionalnih studija. To je samo drugo TP53.

Kao i drugi popularni geni, APOE je dobro proučeno jer je središnje za jedan od najvećih neriješenih zdravstvenih problema dana. Ali to je također važno jer su antiamiloidne terapije uglavnom rasplamsale u kliničkim ispitivanjima. “Mrzim ovo govoriti, ali ono što su mi pomogle su neuspjela ispitivanja”, kaže Mahley, koji je ove godine prikupio 63 milijuna dolara za svoju tvrtku E-Scape Bio za razvoj lijekova koji ciljaju na protein APOE4. Ti su neuspjesi, kaže, prisilili industriju i agencije za financiranje da preispitaju terapijske strategije za borbu protiv Alzheimerove bolesti.

Tu je problem: potreban je određeni spoj biologije, društvenog pritiska, poslovne prilike i medicinske potrebe da bi bilo koji gen postao više proučavan od bilo kojeg drugog. No, nakon što je dospjela u gornje ešalone, postoji "razina konzervativizma", kaže Gregory Radick, povjesničar znanosti na Sveučilištu u Leedsu, UK, "s određenim geni koji se pojavljuju kao sigurne opklade, a zatim traju dok se uvjeti ne promijene".

Sada je pitanje kako bi se uvjeti mogli promijeniti. Koja bi nova otkrića mogla poslati novi gen na ljestvicu - i oboriti današnje vrhunske gene s pijedestala?


ZAKLJUČCI

The importance and value of antibiotics cannot be overestimated we are totally dependent on them for the treatment of infectious diseases, and they should never be considered mere commodities. In addition to their use in the treatment of infectious diseases, antibiotics are critical to the success of advanced surgical procedures, including organ and prosthetic transplants.

Notwithstanding all good intentions to control antibiotic usage (but limited action), there is little doubt that the situation with respect to antibiotic resistance is grim. Resistance mechanisms are pandemic and create an enormous clinical and financial burden on health care systems worldwide. There are no simple solutions to the problem. Decisive actions that require significant commitment and enforcement are never popular, even if lives can be saved. Fortunately, not all bacterial pathogens are resistant all of the time, and many respond to empirical treatment with antimicrobial agents administered in the community. Success is perhaps due to luck rather than to good judgment.

Given the many imponderables, the best one can expect is that all physicians and health care centers provide their patients with environments that are resistance-free by taking stricter measures in infection control and antibiotic use. This must be backed up by efforts to prevent dumping of antibiotics into the environment through sewer systems complete destruction of antibiotics before disposal should be common practice.

It is vital that there should be absolutely no letup in the search for new antimicrobial agents (20). Despite the negative attitude of big pharma, the microbial parvome is nowhere near being exhausted in the search for new antimicrobials. Likewise, many uninvestigated drug targets exist in bacterial pathogens. Current knowledge of inhibitor-target and inhibitor-resistance interactions is not at the point where effective new compounds can be designed or screened with confidence more studies of these processes at the structural level will surely provide new leads. Systems biology approaches are uncovering new types of metabolic interactions and providing nonreductionist explanations for many aspects of antibiotic modes of action and resistance (81, 152). With increasing application of such interactive genome-associated studies, it can be anticipated that new and valid targets will be identified and tested for inhibitor responses by proper consideration of both the direct and indirect functions of genes. The tragedy is that most pharmaceutical companies are now shirking the responsibilities of their own business missions. The onus is on academia to furnish information on the multifunctional aspects of microbial network interactions that will provide the discovery tools of the future.

There is no perfect antibiotic, and once the most appropriate uses of any new compound are identified, it is essential that prescription of the antibiotic be restricted to those uses. This means that defined “niche” antibiotics should be developed as a class separate from broad-spectrum agents. Given the increasing knowledge of environmental reservoirs of resistance, it should now be possible to have early warning of potential resistance mechanisms to new or old antibiotics and thus prepare for problems in the clinic in a proactive manner. It is incumbent on us to renew a concerted offensive that takes full advantage of new understanding and technologies (12, 106, 114). If not, the preantibiotic era awaits our descendants.


Gledaj video: Vi i vaša osoba u novembru - VODOLIJA (Kolovoz 2022).