Różnorodność genetyczna człowieka

Różnorodność genetyczna człowieka

Ewolucja i eugenika

Zmienność genetyczna człowieka

Różnorodność genetyczna człowieka

• Projekt “1000 genomów” – poszukiwanie różnic w genomach różnych ludzi (2500 osób)

Projekt 1000 genomów

Różnorodność genetyczna ludzi jest stosunkowo niewielka

Kassemann & Pääbo, 2002, J. Int. Med. 251:1-18

Problemy

• Prywatność danych genetycznych

• Determinizm - na ile na podstawie różnic genetycznych można przewidywać fenotyp

• Eugenika

• Kwestia ras człowieka

Czy powierzyć swój genom google?

Przepowiednie

• Rozwój medycyny doprowadzi do utraty naturalnej odporności człowieka?

• Pomaganie chorym na schorzenia genetyczne doprowadzi do

“pogorszenia” puli genowej?

• eugenika - czy to może działać?

• Podziały społeczne doprowadzą do powstania dwóch gatunków człowieka?

Przepowiednie

• Rozwój medycyny doprowadzi do utraty naturalnej odporności człowieka?

• Nie.

• Gatunek ludzki, jak każdy inny, podlega ewolucji biologicznej.

• Tempo ewolucji biologicznej człowieka jest znacznie niższe, niż tempo przemian kulturowo - cywilizacyjnych.

Dlaczego?

• Cechy recesywne - aby się ujawniły, zmienione muszą być obie kopie (allele) genu.

• Jeżeli częstość allelu wynosi q, to w populacji osób mających oba takie allele to q².

• Przykład: mukowiscydoza

Mukowiscydoza - ilu jest nosicieli?

• Rodzi się 1/2000 chorych

• Oboje rodzice muszą być nosicielami

• Jeżeli nosicieli jest w populacji n to

• par 2 nosicieli jest n²

• choruje ¼ dzieci nosicieli,

• zatem ¼ × n² = 1/2000

• n ≈1/22

• Nosicieli jest o wiele więcej niż chorych!

Dlaczego?

• Cechy recesywne - aby się ujawniły, zmienione muszą być obie kopie (allele) genu.

• Losy chorych (homozygot) nieistotne dla puli allelu zmutowanego - większość u nosicieli (bez objawów)

CCR5 i AIDS u człowieka

• Gen CCR5 koduje receptor cytokin (sygnały układu

odpornościowego

• Białko CCR5 jest

wykorzystywane przez wirusa

HIV przy wnikaniu do komórki (w roli pomocniczej)

Allel CCR5-Δ32

• Rzadko spotykany

• Homozygoty Δ32/Δ32 są oporne na infekcję HIV

• Allel najczęściej występuje w Europie, w Afryce jest rzadki

Allel CCR5-Δ32

• Epidemia AIDS trwa zbyt krótko, by wpłynąć na częstości allelu (u człowieka 1 pokolenie to ~25 lat)

• Możliwe przyczyny takiego rozmieszczenia

• Allel pojawił się w Skandynawii i rozprzestrzeniał po Europie podczas najazdów Wikingów (VIII-X w.)

• Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

• Wysoka częstość początkowa i silny dobór

• p = 0,2 (najwyższa notowana wartość)

• 25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa

A1A1: w11 = 1

A1A2: w12 = 0,75 A2A2: w22 = 0,75

Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

• p = 0,2 (najwyższa notowana wartość)

• 25% osobników +/+ i +/Δ32

umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa

Wartości te nie są realistyczne

p = 0,2 tylko w niektórych populacjach w Europie

25% śmiertelność tylko w niektórych rejonach Afryki (Botswana, Namibia, Zmimbabwe)

Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

• Wysoka częstość początkowa i słaby dobór

• p = 0,2 (najwyższa notowana wartość)

• 0,5% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa

A1A1: w11 = 1

A1A2: w12 = 0,995 A2A2: w22 = 0,995

Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

• p = 0,2 (najwyższa notowana wartość)

• 0,5% osobników +/+ i +/Δ32

umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa

Wartości te są realistyczne dla Europy

Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

• Niska częstość początkowa i silny dobór

• p = 0,01

• 25% osobników +/+ i +/Δ32 umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa

A1A1: w11 = 1

A1A2: w12 = 0,75 A2A2: w22 = 0,75

Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

• p = 0,01

• 25% osobników +/+ i +/Δ32

umiera na AIDS nie wydawszy na świat potomstwa

Wartości te są realistyczne dla niektórych części Afryki

Czy presja selekcyjna HIV spowoduje znaczący wzrost częstości allelu Δ32 u człowieka?

• Nie w czasie najbliższych kilkuset lat

• Ale może da się wprowadzać ten allel metodami inżynierii

genetycznej?

Czy wyginą rudowłosi

• Rude włosy, jasna nieopalająca się skóra - recesywny allel genu MC1R

• 4% populacji europejskiej (Szkocja - 13%)

• W 2007 r. artykuły w prasie codziennej sugerujące, że cecha w niedalekiej przyszłości zaginie

• Źródło “Oxford Hair Foundation”

• “Fundacja” stworzona przez producenta farb do włosów (Procter&Gamble)

Eugenika

• Poprawa jakości gatunku ludzkiego poprzez kierowanie rozrodczością

• pozytywna - kojarzenie ludzi o pożądanych cechach

• negatywna - redukcja rozrodczości ludzi o cechach niepożądanych

• Zastosowanie praktyk hodowli zwierząt gospodarskich do człowieka

Francis Galton

• Jako pierwszy zastosował

statystykę w antropologii, badał odziedziczalność inteligencji

• Hereditary Genius (1869)

• Eugenics Education Society (1909)

Eugenika w Wielkiej Brytanii

• Nie była organizowana przez państwo, ale była wspierana przez wielu znanych ludzi:

• John Maynard Keynes

• George Bernard Shaw

• Herbert G. Wells

• Winston Churchill

• John B.S. Haldane

• Ustawa Mental Deficiency Act (1913) - przymusowa sterylizacja - nie wprowadzona w życie

Eugenika w USA

~1925

Eugenika w USA

• American Breeder’s Association (1906)

• Eugenics Record Office (1911)

• Charles Davenport:

• ograniczenia imigracji

• przymusowa sterylizacja

• „Musimy osuszyć źródła,

zatamować napływ zdefektowanej, zdegenerowanej protoplazmy”

Eugenika w USA

• Henry H. Goddard, 1914

• “Opóźnienie umysłowe” – 1% populacji

• Alexander G. Bell - proponował przymusową sterylizację głuchoniemych

• Na konferencji oftalmologów w latach 20. propozycja wyeliminowania wszystkich noszących okulary

• William Robinson (lekarz, urolog) w 1917 o dzieciach osób niepełnosprawnych

• “Najlepiej byłoby te dzieci delikatnie uśpić chloroformem, albo podać im dawkę cyjanku potasu.”

Eugenika w USA

• Przymusowe sterylizacje - w sumie ponad 65 000 osób

• Ograniczenia imigracyjne

Carrie Buck z matką w domu opieki społecznej !

Przymusowa sterylizacja wyrokiem sądu w 1927

http://caselaw.findlaw.com/us-supreme-court/274/200.html

Szwecja

• Ustawa o sterylizacji, 1934

• W latach 1934 - 1975: ponad 62 000 osób

• w Europie więcej tylko w III Rzeszy

Eugenika

• Henry H. Goddard, 1914

• “Opóźnienie umysłowe” – 1%

populacji, co daje q = 0,1

Eugenika

• Pomijając kwestie etyczne – czy to ma sens?

• Przymusowe sterylizacje w USA – “opóźnienie umysłowe”, ~1%

populacji, q = 0,1 Po 10 pokoleniach

q = 0,05

Po 40 pokoleniach q = 0,02

Eugenika?

• “Opóźnienie umysłowe” to nie jest jednolita, jednogenowa choroba

• Najczęstsza (w Europie) choroba jednogenowa – mukowiscydoza: 1/2000 urodzeń

• Założenie, że wszyscy chorzy giną bezpotomnie, po 500 latach: 1/4400 urodzeń

• Nie bierze pod uwagę pojawiania się nowych mutacji

• Wniosek: dla rzadkich cech recesywnych sukces reprodukcyjny homozygot ma nieznaczny wpływ na pulę genową!!

Eugenika 2.0?

• W XXI w. pojawiły się możliwości wprowadzania ukierunkowanych zmian w genomach

• działają też na komórkach ludzkich (w tym zarodkowych)

• Możliwość korekcji mutacji związanych z chorobami

• To samo można osiągnąć połączeniem zapłodnienia pozaustrojowego z preimplantacyjną diagnostyką genetyczną

• selekcja zarodków

• Poprawianie genomu?

• Transhumanizm?

§

• Do zajścia specjacji potrzebne jest powstanie bariery

reprodukcyjnej i nagromadzenie się różnic genetycznych

• U człowieka:

• mała różnorodność wyjściowa

• brak izolacji genetycznej