„Pagrindinę kliūtį sukelia tik vienas genas.“ Ką iš tikrųjų turime bendro su kiaulėmis

Vien tai, kad kiaulės ir žmonės yra žinduoliai, reiškia, kad turime bendrų genų. Tačiau nustatyti, kiek bendros genetinės medžiagos turime, nėra taip jau paprasta, sako Sidnėjaus universiteto Veterinarijos fakulteto profesorius, gyvūnų genetikas Chrisas Moranas.

„Drąsūs palyginimai, kai sakoma, kad 98 proc. [žmogaus] genų yra panašūs į šimpanzės ar dar ko nors, gali būti šiek tiek klaidinantys“, – aiškina mokslininkas.

Tai, kiek genetinės medžiagos turime bendros su kitomis rūšimis, priklauso nuo to, ką lyginame.

Visi gyvi organizmai turi genetinę informaciją, užkoduotą deoksiribonukleorūgštyje (DNR), suskirstytą į vienetus, vadinamus genais. Informacija iš genų perduodama chemine medžiaga, vadinama ribonukleorūgštimi (RNR). Dalis RNR išsikoduoja aminorūgščių grandines, kurios sudaro baltymus – kiekvienos gyvos ląstelės sudedamąsias dalis.

Mokslininkai atrado apie 20 000 žinduolių genų, kurie koduoja baltymus, atliekančius panašias pagrindines funkcijas. Taigi, jei palygintume baltymus koduojančią mūsų DNR dalį, turėtume daug bendro su daugeliu žinduolių.

„Žinduoliai turi daugumą tų pačių genų, atliekančių panašias biochemines ir fiziologines funkcijas. Jei pažvelgsite į genų detales, tarp jų bus skirtumų, bet jie vis tiek atliks tą pačią funkciją“, – sako Ch. Moranas. – Tai šiek tiek panašu į „Audi“ ir „Volkswagen“ – akivaizdu, kad tai vis dar automobilis, bet šiek tiek kitokia jo versija.“

Nors 20 000 panašių genų skamba kaip didelis skaičius, tik 1–2 proc. mūsų DNR iš tikrųjų koduoja baltymus. Didžioji likusi dalis yra transkribuojama į RNR.

Kai kurios RNR, kuriose nėra baltymų „brėžinių“, pačios atlieka svarbius struktūrinius ar funkcinius vaidmenis. Pavyzdžiui, perkėlimo RNR perneša konkrečias aminorūgštis į besiformuojančius baltymus, o ribosominė RNR sudaro dalį ląstelių gamyklų, gaminančių baltymus.

Tačiau dar tik pradedame suprasti, ką veikia daugelis kitų nekoduojančių RNR molekulių. Kai kurios iš jų kontroliuoja aukštesnio lygio funkcijas – pavyzdžiui, baltymus koduojančių genų raišką, o kai kurios net yra susijusios su atmintimi.

Evoliuciniai skirtumai

Tos genomo dalys, kurios nekoduoja baltymų, linkusios sparčiai evoliucionuoti, todėl gali būti nemažai genomo sričių, kuriose nėra pastebimo rūšių panašumo, – sako Ch. Moranas. Tai reiškia, kad lyginant skirtingų rūšių genomus, daugelis sekų nesutaps.

Ir kuo toliau evoliucijos medyje yra dvi rūšys, tuo didesnis skirtumas.

„Jei palygintume tikrai artimai giminingas rūšis – pavyzdžiui, žmogų ir šimpanzę – vis tiek matytume šių greitai kintančių sekų panašumą. Jei nukeliausime toliau, prie tolimesnės, bet vis dėlto giminingos kiaulės, DNR bus įvykę tiek daug pokyčių, kad nebebus įmanoma atpažinti, jog šios sekos kada nors buvo panašios. Priklausomai nuo to, ką lyginate, galite pasakyti: taip, yra labai didelis panašumas, pavyzdžiui, tarp žmogaus ir kiaulės baltymą koduojančios sekos – tačiau jei lyginate greitai besivystančias nekoduojančias sekas, esančias panašioje genomo vietoje, galite apskritai nepamatyti jokio panašumo. Tai reiškia, kad bendras visų rūšių DNR sekų palyginimas nėra labai prasmingas.“

Viena iš sričių, kurioje genomo sekų palyginimas nėra toks svarbus, yra naujai besiformuojantis mokslas apie kiaulių organų ir audinių persodinimą žmonėms.

„[Kiaulių ir žmonių transplantacijų sėkmė] labai mažai susijusi su tuo, ar genomo seka skiriasi dviem ar 20 procentų (jei šie skaičiai iš tikrųjų ką nors reikštų) – pagrindinę kliūtį sukelia tik vienas genas“, – aiškina mokslininkas.

Tas genas vadinamas galaktozės-alfa-1,3,3,galaktotransferazė, sutrumpintai – gal-transferazė. Visi žinduoliai, išskyrus žmones ir aukštesniąsias beždžiones, turi veikiančią gal-transferazės versiją, kuri padengia ląsteles antigenu (molekule, į kurią reaguoja mūsų imuninė sistema). Tai reiškia, kad jei kiaulių audinys persodinamas žmonėms, mūsų imuninė sistema pradės drastišką atmetimo reakciją – nes mūsų organizmas aptiks antigeną ir jį atakuos.

Mokslininkai pasiūlė sprendimą, kaip sustabdyti tokį audinių atmetimą: genetiškai modifikuoti kiaules pašalinant gal-transferazės geną. Į kiaules taip pat pridedama dar keletas žmogaus genų, kad kiaulių audiniai taptų dar priimtinesni mūsų imuninei sistemai.

Taigi, kai kurios kiaulės ir žmonės dabar yra dar panašesni.