Nettverksutvikling: Homo Sapiens utviklet seg fra Homo Erectus for rundt 200.000 år siden. Sannsynligvis har vi senere blandet oss både med Homo Erectus og Homo Neantertalensis, som utviklet seg fra Homo Erectus mye tidligere enn Homo Sapiens. Utviklingen har neppe skjedd som grener på et tre, men mer i retning av et nettverk. (Bilde: Colourbox/UiO/Lina Merit Jacobsen/tu.no)

Hvordan virker: Det menneskelige genom

Ny teknologi avslører våre menneskelige forskjeller

I 1990 startet jakten på det menneskelige skattekartet, kartet over genomet vårt. Vi ville vite hvordan vi var satt sammen helt ned til sekvensen av de fire baseparene, som utgjorde byggeblokkene i vårt DNA.

Opprinnelig var planen å bruke 15 år og tre milliarder dollar på kartleggingen, og mange store land gikk sammen om HGA - Human Genome Project.

Heldigvis ble metodene for å sekvensere, det vil si avdekke rekkefølgen til de tre milliarder baseparene i DNA, raskt forbedret i perioden. Ikke minst da Craig Venters private selskap fra 1998 kom inn med en ny og mye mer dataintensiv metode. Allerede i år 2000 kunne det første utkastet presenteres, og president Clinton lot både HGA og Venter dele æren, selv om kartleggingen ikke var ferdig. Det tok ennå seks år før alt var på plass.

  • Alt du trenger å vite, noensinne: Slik virker DAB+

Fantastisk utvikling

I dag er sekvensering av genomer rutine. Ikke bare har vi sekvensert vårt eget, men en lang rekke planter og dyrs også. Selv neandertalere har fått sitt genom kartlagt, selv om de døde ut for snart 30.000 år siden. Kanskje vi i fremtiden kan vekke våre fjerne slektninger til live, siden vi nå har konstruksjonstegningene?

I dag koster det rundt tusen dollar å få kartlagt genene sine. Det har gitt startskuddet for individtilpasset medisin på basis av egne gener. Men det har også gitt oss en helt ny innsikt om oss selv. Hvor vi kommer fra, og hvem vi er.

Da HGA ble gjennomført kom ikke DNA bare fra ett individ, men fra mange. De var ikke så opptatt av den individuelle variasjonen mellom mennesker. For det første var det to prosjekter som ble slått sammen, og hver av de to genomkartene besto av genene til mange personer. Derfor er det kanskje mer riktig å kalle dette for et gjennomsnittlig kart basert på konsensus. Så hva er da forskjellen på deg og meg?

Like, men ulike

Vi har i veldig stor grad de samme genene, men vi har det vi kan kalle ulike genvariasjoner. Det kommer til uttrykk i at baseparene innen genene er stablet på ulik måte hos ulike individer. Selv om genet er det samme, er resultatet det skaper ulikt. Mellom to mennesker kan det være hundretusenvis av slike ørsmå genforskjeller. Mange av dem koder for nye egenskaper. Mennesker som bor svært høyt, som folkeslag i Nepal og i Andesfjellene, har for eksempel varianter av hemoglobin som mer effektivt tar opp oksygen fra tynn luft.

Jobben til gener er å være bruksanvisningen for proteiner, og en slik omstokking av basepar vil kode for ulikheter i proteiner. Dermed kan gener som bygger egenskaper i immunsystemet gjøre at noen ikke blir rammet av sykdommer som er alvorlige for andre. Slike forskjeller var man ikke klar over for 15 år siden.

Gener kan også opptre med ulike antall kopier som påvirker egenskaper i oss. Slike forskjeller kan slå ut i immunsystemet ved at den ene kopivarianten gir immunitet mot en sykdom, mens den andre ikke gjøre det.

Alt dette bidrar til den store variasjonen det kan være mellom individer som ikke er eneggede tvillinger. Det kan bidra til at noen vil overleve selv katastrofale epidemier.

Vi har alle to kopier av genene. En fra hver av foreldrene. Er de veldig like er sjansen for at barna får de samme egenskapene stor. Ikke bare i utseende, men på alle andre områder også. Er foreldrene nære slektninger blir andelen like genkopier veldig høy, og da øker sjansen for genetiske sykdommer. I de fleste tilfeller er det det ikke-sykdomsfremkallende genet som kommer til uttrykk. Vi sier at genet er dominant. Men når begge er like, og sykdomsfremkallende, er løpet kjørt.

Neandertaleren i oss

Alle mennesker som ikke har sitt opphav sør for ekvator, har genrester fra neandertalere som Homo Sapiens paret seg med for noen titusen år siden. Et sted mellom 2 og 4 prosent er vanlig. Typisk er lyst, ikke minst rødt, hår og lys hud referert til som neandertaleregenskaper. Pigmentering og hårfarge følger hverandre. Mange egenskaper var nyttige og overta i nord, slik som kulderesistens og lys hud som kunne produsere mer D-vitamin, men vi fikk også dårlige egenskaper som følsomhet mot visse sykdommer. 

Før så man på Homo neandertalensis som en egen art, men de var mer en variant av samme art med en litt annen evolusjonær historie vi lett kunne blande oss med. Hvordan vi har blandet oss med andre mennesketyper er vanskelig å fastslå, og det gjeldene synet er at utviklingshistorien ikke har form som grener i et tre, men mer som et uoversiktlig maskenett. Det er også slående hvor likt et menneskegenom er med sjimpansegenomer, men her er forskjellene dypere enn bare genvarianter. Her er det et stort antall gener som bare finnes hos den ene arten.

Geno- og fenotype

Genomet koder for hvordan vi ser ut, hvor godt immunsystem vi har, hvor intelligente vi er, osv. Men det betyr ikke at alt blir som genomet, eller genotypen, bestemmer. Fenotypen er hvilke gener som kommer til uttrykk. En person kan ha gener som koder for både blå og brune øyne, men det er fenotypen som bestemmer at det er de brune som kommer til uttrykk. 

Voldsom ytelse: Den siste sekvenseringsmaskinen ved UiO, som her brukes av professor Kjetill S. Jakobsen, kalles en gigabasemaskin. Det betyr at den kan sekvensere en milliard baser i løpet av et døgn. For å behandle er så stort antall kreves enorm datakraft.
Voldsom ytelse: Den siste sekvenseringsmaskinen ved UiO, som her brukes av professor Kjetill S. Jakobsen, kalles en gigabasemaskin. Det betyr at den kan sekvensere en milliard baser i løpet av et døgn. For å behandle er så stort antall kreves enorm datakraft. Foto: Bjarne Roesjoe/UiO

Et av de store spørsmålene i biologien er forholdet mellom genotypen vår og hvilke gener som kommer til uttrykk. Fenotypen gir stor individuell variasjon og kan også påvirkes av ytre miljø, næringstilgang og andre faktorer.

Et par prosent

Genene våre er en slags byggebeskrivelse for proteiner, og det er proteiner som bygger kroppen og prosessene i den. Det pussige er at det bare er et par prosent av hele genomet som er slike byggebeskrivelser. I tillegg kommer såkalte regulatoriske sekvenser som styrer om genet skal skrus av eller på. Selv om disse telles med, er det 90 prosent vi ikke kan gjøre godt rede for. En del av denne restmassen inneholder sekvenser som gir uønskede effekter som i verste fall kan kopiere seg inn i aktive gener og ødelegge dem (transposoner), men det meste kan nesten karakteriseres som biologiens «dark matter».

Det er gjort forsøk på å redigere bort alt dette «uønskede» genmaterialet fra en bakterie til et slags minste felles multiplum. Da viser det seg at når dette mye mindre genomet settes inn i en bakterie, hvor DNA er fjernet, blir det til en bakterie igjen.

Alle celler er ikke like

Det er ikke nødvendigvis slik at alle celler i kroppen har samme genom. I kjønnsceller tror vi det er slik, og i immunceller vet vi det ikke er slik. De endrer seg når vi blir immunisert mot sykdom. Hvordan det står til med resten av cellene vet vi ikke. Det krever at vi kan genomsekvensere enkeltceller, og der er vi ikke ennå. 

Tidligere strevde vi med å hente ut nok data fra DNA, men i dag produserer sekvenseringsmaskinene data i et tempo som gjør at utfordringen er å ha nok datakraft til å behandle alt.

Den raske sekvenseringen er det viktigste fundamentet for persontilpasset medisin. Ved å kjenne pasientens genom kan man med svært mye større sikkerhet finne den riktige terapien og medisinen.

En både lovende og skremmende ny teknologi som kan brukes til å manipulere DNA, er den som kalles CRISPR-Cas9. Fundamentet er et helt presist kart over genomet, men teknologien som gjør det mulig å presisjonskutte DNA, og fjerne eller legge til gener.

Oppsiden er at vi på sikt kan bli i stand til å fjerne genetiske sykdommer og kanskje få lenger liv. Men teknologien kan også realisere det som omtales som designerbabyer.

Kilde: Professor ved senter for økologisk og evolusjonær syntese ved UiO, Kjetill Sigurd Jakobsen

Kommentarer (7)

Kommentarer (7)