Majú otcovia z hľadiska genetiky privilégiá?

21. jún. 2020 • Biologické vedy

Majú otcovia z hľadiska genetiky privilégiá?

Máme jamky v lícach iba po otcovi? A čo kvalita zubov? Genetik Vladimír Ferák pri príležitosti Medzinárodného dňa otcov v rozhovore pre VND vyvracia viaceré mýty o dedičnosti a potvrdzuje existenciu „praotca Adama“.

Doc. RNDr. Vladimír Ferák, CSc. bol v bývalom Československu jedným z priekopníkov analýzy ľudskej DNA. Zaslúžil sa o to, že sa u nás ako v jednej z prvých európskych krajín začali využívať v kriminalistickej a súdnej praxi metódy DNA identifikácie. Spolu so svojím tímom sa tiež venoval molekulárno-genetickému štúdiu genetických ochorení. Vypracoval a zaviedol metódy ich diagnostiky založené na analýze DNA. Pôsobil na Prírodovedeckej fakulte UK v Bratislave, kde bol vedúcim Katedry molekulárnej biológie a dve funkčné obdobia bol aj dekanom fakulty. Pôsobí v laboratóriu, ktoré „spoluzaložil“ ako prvé na Slovensku svojho druhu. Venuje sa určovaniu otcovstva a inej príbuznosti, genografickým DNA testom pôvodu, medicínskym a špeciálnym testom.

Hovorí sa, že po otcoch dedíme slabšie zuby, lícne jamky, srdcové aj psychické poruchy či sklony riskovať. Je to pravda?

Nie je. Všetky tieto znaky a vlastnosti, pokiaľ majú genetickú zložku, získavajú deti zhruba rovnakou mierou od otca ako od matky. Ale na niektoré z nich sú príslušníci mužského pohlavia náchylnejší ako ženy. Ak sa takýto znak ukáže u otca aj jeho mužského potomka, laicky sa to interpretuje ako dedičnosť po otcovi.

Výlučne po otcovi môže potomok zdediť iba tie znaky, vlastnosti či choroby, ktoré sú podmienené génmi v chromozóme Y. Tento chromozóm majú totiž iba muži a prenášajú ho na svojich synov.

Na chromozóme Y sa nachádza približne 200 génov, čiže necelé jedno percento zo všetkých génov človeka, ktorých je vyše 20 tisíc. Približne tretina z týchto 200 génov kóduje bielkoviny, väčšina z nich zabezpečuje správny vývin a správne fungovanie vnútorných aj vonkajších mužských genitálií. Inými slovami, robí zo svojich nositeľov mužov a navyše zabezpečuje, aby boli plodní.

Mutácie, ktoré vyradia tieto gény z činnosti, majú zväčša fatálny dôsledok: mužskú neplodnosť. Takéto mutácie sa teda nemôžu preniesť do nasledujúcej generácie. Preto nepoznáme žiadne choroby, ktoré by sa dedili výlučne po otcovi. A, popravde, nie sú spoľahlivo známe ani žiadne nepatologické znaky, ktoré by sa prenášali výlučne z otcov na synov, pravda, okrem samotného mužského pohlavia.

Toto všetko sa však týka vonkajších znakov, teda takých, ktoré možno na človeku pozorovať bez toho, že by sme analyzovali jeho DNA. Ak sa však pozrieme na DNA, nájdeme na chromozóme Y doslova tisíce znakov, ktoré sa prenášajú z generácie na generáciu, vždy z otca na syna, zo syna na jeho syna a tak ďalej, po mnoho generácií. Práve na identifikácii takýchto DNA znakov na chromozóme Y je založený vyššie spomenutý genografický test, ktorým sa určuje geografická oblasť pôvodu otcovskej línie predkov.

Vďaka genografickým testom viete zistiť, odkiaľ pochádza materská či otcovská genetická línia u daného človeka. Už viackrát ste objasňovali, že najviac Slovákov, až 45 percent, má pravdepodobný genetický pôvod v západnej Ázii a žiaden čistokrvný Slovák neexistuje. Ako pokročil tento typ výskumu?

Takéto analýzy sa vykonali nielen na Slovensku, ale hádam v každom európskom etniku, ba aj vo väčšine mimoeurópskych populácií, no príslušné percentá sú iba približné. Donedávna sa totiž všetky analýzy tohto typu robili výlučne na základe štúdia DNA dnes žijúcich ľudí. V posledných rokoch sa však výrazne zlepšili metódy štúdia DNA získanej z kostrových nálezov, často starých aj tisíce rokov, čo ich umožňuje výrazne spresniť.

Hoci máme na Slovensku dosť zachovaných kostrových pozostatkov z dávnej minulosti, tento typ výskumu je iba na začiatku. Nielen preto, že je metodicky a finančne veľmi náročný, ale aj preto, že v podmienkach financovania slovenskej vedy je naň takmer nemožné získať grantové prostriedky, keďže má takmer nulový potenciál bezprostredného praktického využitia.

Už nielen biblický príbeh, ale aj vedci hovoria o existencii Adama, presnejšie o existencii Y-chromozómového Adama. Žil vraj v období pred 60 tisíc rokmi v Afrike a je predkom všetkých súčasných mužov. Ako sa to dá vysvetliť?

Áno, Y-chromozómový Adam naozaj existoval, hoci sa určite nevolal Adam. Podľa novších a presnejších údajov žil nie pred 60 tisíc, ale pred zhruba 100 tisíc rokmi, a rozhodne to nebol prvý muž na zemeguli. Ľudia žili v jeho čase na svete, konkrétne v Afrike už najmenej 150 tisíc rokov.

Bol to však muž, od ktorého pochádza Y-chromozómová DNA všetkých dnes žijúcich mužov. V období, kedy žil, boli na svete tisíce, azda dokonca milióny ďalších mužov, ale ich Y-chromozómová DNA sa nepreniesla až do súčasnosti. Niektorí totiž nemali deti, iní mali iba dcéry a tie Y-chromozóm nemajú. Keďže to isté sa opakovalo u ich potomkov v nasledujúcich generáciách, ich Y-chromozómová DNA sa do súčasnosti nezachovala. Ale iné časti ich DNA sa zachovali a preniesli sa cez tie tisíce generácií, ktoré ich delia od súčasnosti. Hoci teda nemáme ich Y-chromozómovú DNA, aj títo muži sú našimi genetickými predkami.

Ako na každej DNA, aj na DNA chromozómu Y nastávajú mutácie a tie sa v priebehu generácií hromadia. Takto je v Y-chromozómovej DNA istým spôsobom zapísaná história tohto chromozómu, a teda aj genetická história jeho nositeľa, konkrétneho muža. Ak ju vieme prečítať – a to vieme – dozvieme sa veľa o predkoch tohto muža. Na tomto princípe sú založené genografické testy pôvodu mužskej línie predkov, ktoré sme spomínali vyššie.

Objavili vedci aj pramatku Evu?

Analogicky možno sledovať aj ženskú líniu predkov, a to pomocou analýzy mitochondriálnej DNA. Tá sa totiž prenáša výlučne v ženskej genetickej línii. Každý ju zdedil od svojej matky, tá od svojej matky až sa dostaneme k mitochondriálnej Eve. Tá žila, rovnako ako Y-chromozomálny Adam, taktiež v Afrike, lenže mnoho tisícročí pred ním, zhruba pred 150 000 rokmi. Štúdium týchto dvoch molekúl DNA, teda Y-chromozomálnej DNA a mitochondriálnej DNA v rozličných súčasných aj dávnych populáciách umožnilo zrekonštruovať trasy, ktorými migrovali ľudské populácie v priebehu uplynulých tisícročí. Umožnilo tiež ozrejmiť, ako boli postupne kolonizované jednotlivé kontinenty a osídlené rôzne oblasti týchto kontinentov. Na analýze mitochondriálnej DNA sú založené genografické testy pôvodu ženskej línie predkov.

Ilustračné foto: 2 kocky nastavené tak, že zhora vidíme XX, zpredu XY - genetické označenia pohlavia ženy, muža. Zdroj: iStock

Pár chromozómov XX určuje pohlavie dievčaťa, pár chromozómov XY určuje pohlavie chlapca. Zdroj: iStock

V škole sa učíme, že dedíme 50 percent génov po matke a 50 percent po otcovi. Našla som však informáciu o tom, že mužské gény sú omnoho agresívnejšie ako tie ženské, a preto je to v skutočnosti tak, že väčšinou dedíme 40 percent ženských génov a 60 percent mužských. Je to pravda?

V škole ste sa to učili správne, hoci pravidlo percentuálnych 50 : 50 má zopár výnimiek. Jednou z nich sú muži so svojím chromozómom Y, ktorý nesie iba zhruba 200 génov, kým chromozóm X ich obsahuje približne tisíc. Keďže muži majú namiesto jedného chromozómu X chromozóm Y, majú o približne 800 génov menej ako ženy (ale pozor, druhú kópiu daných génov, ktorá leží na chromozóme X, majú aj muži).

Druhá výnimka sa týka hŕstky génov, ktoré sa nenachádzajú v bunkovom jadre, ale v bunkových štruktúrach nazývaných mitochondrie. Takýchto mitochondriálnych génov je u človeka 38. Nachádzajú sa síce rovnako u mužov ako u žien, no do ďalšej generácie ich prenášajú výlučne ženy. Inými slovami, mitochondriálne gény zdedí každý iba od svojej matky, tá ich má od svojej matky, tá opäť od svojej matky a tak ďalej. Identifikácia znakov na mitochondriálnej DNA sa preto využíva pri genografických testoch, ktorými sa zisťuje geografická oblasť pôvodu materskej línie predkov.

S teóriou o „agresivite“ mužských génov som sa ešte nestretol a neviem o žiadnom dôkaze, ktorý by tento názor podporoval. Gény si „nepamätajú“, či pochádzajú od otca alebo od matky. Fungujú nezávisle od toho, kto bol ich nositeľom v predchádzajúcej generácii. Ale aj z tohto pravidla je zopár výnimiek.

Niekoľko desiatok ľudských génov má vlastnosť funkčnosti u potomka len vtedy, ak pochádzajú od otca, iné zasa len ak pochádzajú od matky. Tento jav sa nazýva imprinting (vpisovanie informácií (angl.), pozn. red.) a jeho biologický význam nie je celkom jasný. Napríklad gén kódujúci jeden konkrétny rastový faktor (označuje sa symbolom ILGF2) je funkčný len vtedy, ak pochádza od otca, kým kópia pochádzajúca od matky je mĺkva.

Imprinting sa uplatňuje aj pri vzniku niektorých genetických ochorení, napríklad málo známeho a zriedkavého Angelmanovho syndrómu a Prader-Williho syndrómu, no hrá významnú úlohu aj pri vzniku mužskej neplodnosti. Nemá ale nič spoločné s domnelou „agresivitou“ mužských génov, tá jednoducho neexistuje.

Je pravda, že ak má muž veľa bratov, bude mať tým pádom syna a, naopak, ak má veľa sestier, bude mať dcéru? Ako to možno vysvetliť?

Táto povera má neobyčajne tuhý život, ako napokon každá povera. Jeden nemecký demograf ju presvedčivo vyvrátil už koncom 19. storočia, keď štatisticky analyzoval pomer pohlaví v mnohodetných rodinách. Vtedy ich ešte bolo dosť, mal k dispozícii státisíce, dnes sú už mnohodetné rodiny vzácnosťou. Zistil, že je jedno, koľko synov či dcér je v rodine, pravdepodobnosť, že ďalšie dieťa bude chlapec alebo dievča to neovplyvní.

A to isté sa týka aj nasledujúcej generácie, teda potomstva mužov, ktorí majú veľa bratov, prípadne potomstva žien, ktoré majú veľa sestier. Neskôr bol tento výsledok potvrdený na ešte väčších súboroch rodín. Našli sa výnimky (ako v biológii takmer vždy), ale tie nie sú ani časté, ani podstatné. Pripomína to hod mincou. Je jedno, koľkokrát v predchádzajúcich hodoch padla „hlava“ a koľkokrát „orol“, pri nasledujúcom hode bude percentuálna pravdepodobnosť opäť 50 : 50.

Aby sme boli presní, u človeka nie je percentuálny pomer pohlaví pri narodení 50 : 50, ale približne 51 : 49 v prospech chlapcov. Tento pomer sa ale postupne vyrovnáva vyššou úmrtnosťou chlapcov až sa v dospelosti obráti, takže vo vysokom veku je už v každej doteraz preštudovanej populácii viac žien ako mužov. To je však už iná téma.

Ilustračný obrázok: Otec, syn, praotec. Syn - dieťa, si pridŕža nakreslené fúzy. Zdroj: iStock

Testy otcovstva robíte už 16 rokov. Je o ne ustavične rovnaký záujem alebo striedavo stúpa a klesá? Pozorujete v súvislosti s nimi aj nejaký sociálny kontext?

Naše pracovisko skutočne funguje už 16 rokov, len sa už nevolá DNA test, ale GHC GENETICS SK. Za ten čas sa záujem o DNA testy otcovstva, ak ho meriame počtom vykonaných testov, len na našom pracovisku zvýšil niekoľkonásobne, pričom dnes už na Slovensku pôsobí viac firiem s podobným zameraním. Domnievam sa, že príčinu tohto zvyšovania záujmu treba hľadať predovšetkým v tom, že ľudia sú o testoch DNA čoraz lepšie informovaní. Navyše vedia, že sú mimoriadne spoľahlivé, ich výsledkom môžu veriť. Určitú úlohu hrá nepochybne aj cena, ktorá sa pri teste otcovstva za ten čas znížila o vyše 50 percent. A sociálny kontext? Žiaľ, nemáme ani potrebnú kvalifikáciu, ani možnosti, aby sme ho mohli študovať, hoci by to bolo nepochybne zaujímavé.

Stále platí, že záujemcami o tieto testy sú zväčša muži, ktorí si chcú overiť, či ich práve narodené dieťa je skutočne „ich“, prípadne sú nimi muži, ktorí pri už dospelých deťoch uvažujú, či im zanechať dedičstvo?

Záujemcami o testy otcovstva sú naozaj zväčša muži, no významnú časť, približne tretinu, tvoria ženy. Keďže testy otcovstva sú anonymné, motiváciu záujemcov neskúmame. Výnimku tvoria tie, keď nám ju oni sami spontánne poskytnú. Z týchto strohých informácií sa nám zdá, že základnou príčinou bývajú najčastejšie problémy vo vzťahu medzi partnermi, pri ktorých napokon fantázia vygeneruje podozrenie z nevery. Tá sa väčšinou nepotvrdí. Zhruba v štyroch pätinách prípadov sa napokon otcovstvo potvrdí a iba vo zvyšných dvadsiatich percentách sa vylúči. Mimochodom, dieťa býva iba zriedkavo „práve narodené“, zvyčajne ide o staršie deti. No dospelých detí, a teda prípadov, kde by motiváciou na vykonanie testu bolo dedičské konanie, je minimum.

Pôsobíte aj ako súdny znalec. Stretávate sa s dokazovaním otcovstva často aj na súde? Spomínate si v tomto smere na nejakú kurióznejšiu príhodu?

Znaleckú činnosť som pred pár mesiacmi – po vyše päťdesiatich rokoch – ukončil a prenechal mladším kolegom. Súdy však neprestajne riešia prípady určenia alebo zapretia otcovstva. Vtedy je veľmi často potrebné znalecké dokazovanie práve z uvedeného odboru. DNA testy otcovstva totiž poskytujú prakticky jednoznačný dôkaz, a to často aj vtedy, keď predpokladaného otca nemožno vyšetriť, lebo je napríklad nezastihnuteľný alebo zomrel, a k dispozícii sú iba jeho rodičia či súrodenci.

Takýchto neštandardných prípadov je však v praxi málo. Ale nájdu sa. Spomínam si na prípad, kedy matka patrila do komunity swingers (sexuálna praktika, pri ktorej si páry medzi sebou vymieňajú partnerov, pozn. red.), takže ako potenciálni otcovia prichádzali do úvahy všetci mužskí členovia danej komunity. Našťastie sa ukázalo, že otcom bol hneď prvý vyšetrený, takže ďalších už nebolo treba testovať.

Genetika stále napreduje, no nie takým tempom, ako sa očakávalo pred desiatimi rokmi. Ostáva na úrovni DNA ešte veľa neprebádaného? Týka sa to aj niektorých mužských dedičných znakov?

Z tých zhruba 20 tisíc génov, ktoré má človek, sú už prakticky všetky identifikované. Je známa ich štruktúra, sekvencia ich DNA a pri väčšine je známa aj ich základná funkcia. Tiež sa väčšinou vie, aké genetické ochorenie vznikne, ak na danom géne nastane mutácia. Ochorení, ktoré sú podmienené mutáciou jediného génu, poznáme niekoľko tisíc. Väčšinou sú veľmi zriedkavé a vo verejnosti pomerne málo známe, ale v súhrne je nimi postihnuté najmenej jedno percento populácie. Tieto takzvané monogénne ochorenia sú na úrovni DNA veľmi dobre preštudované a analýza DNA sa bežne využíva pri ich diagnostike, napríklad aj na našom pracovisku.

Zložitejšie je to v prípade druhej skupiny genetických ochorení, teda takých, ktoré sú zapríčinené súhrou väčšieho počtu (často dokonca veľkého počtu) génov, z ktorých každý má len malý účinok, malý vplyv na vznik a priebeh daného ochorenia. Tie sú na úrovni DNA oveľa menej prebádané a analýza DNA sa pri ich diagnostike väčšinou zatiaľ nedá využiť.

Do tejto kategórie patria nielen patologické stavy, ale aj veľa bežných, nepatologických znakov a vlastností, napríklad hustota brady, telesná výška a iné rozmery, koncentrácia rôznych komponentov v krvi aj inde, ale i množstvo ďalších.

Žiaden z týchto znakov a vlastností sa nededí výlučne po mužskej línii. Dokonca aj plešivosť, hoci typická pre mužov, má aj svoj ženský náprotivok - riedke a tenké vlasy - prenáša sa z generácie na generáciu aj prostredníctvom žien. Vidno, že otcovia, hoci majú dnes svoj sviatok, nemajú z hľadiska genetiky žiadne privilégiá.

Galina Lišháková – Cvrkalová

Foto: iStock

Súvisiace:

Hore
TVT2020 prihlasovanie
Veda v CENTRE / Vedecká kaviareň 6/2020
TVT2020 súťaže
Vedec roka SR
VC 6/2020 železany
Vedecká cukráreň video
Quark_2020
Veda v CENTRE máj
Vedecká cukráreň 5/2020
Aurelium - centrum vedy
Vírusy, vakcíny, imunita
Quark 25 rokov
kúpa časopisov jún 2016
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Publikácie Veda v CENTRE
Zaujímavosti vo vede
Motýľ pestroň vlkovcový má pestro sfarbené krídla a patrí medzi jedovaté druhy.
Zistite viac