Geny mamy i taty nie współpracują, tylko walczą o większy wpływ na rozwijające się dziecko. Przyczyny konfliktu bywają zaskakujące.
Ja taka piękna, pan taki mądry. Mielibyśmy cudowne dzieci. Z taką propozycją miała się zwrócić pewna dama do Oscara Wilde’a. – A co będzie, gdy po pani odziedziczą umysł, a po mnie urodę – miał jej odpowiedzieć poeta.
Choć minęło grubo ponad sto lat, naukowcy wciąż nie potrafią odpowiedzieć, po kim dziedziczymy urodę, a po kim rozum. Wiadomo jedynie, że część genów dostajemy od mamy, a część od taty. Powstaje unikatowy zestaw molekularnych instrukcji życia.
Przez lata sądzono, że podczas ciąży geny taty i mamy ze sobą współpracują, ale ostatnio naukowcy znajdują coraz więcej dowodów, że nie zawsze tak jest i między genami dochodzi do walki, a stawką jest przyszłość matki i potomstwa.
Właśnie naukowcy z Cambridge odkryli, że nienarodzone dzieci wykorzystują kopię genu odziedziczonego po tacie, aby zmusić mamę do uwolnienia jak największej ilości składników odżywczych. Organizm mamy się przed tym broni. Kobieta chce, aby jej dziecko przeżyło, ale jednocześnie musi zachować wystarczającą ilość glukozy, aby miała siłę urodzić, a potem mogła karmić piersią. – To pierwszy bezpośredni dowód na to, że gen odziedziczony po ojcu sygnalizuje matce, aby przekierowała składniki odżywcze do płodu – mówi Amanda Sferruzzi-Perri, biolog reprodukcyjny, współautorka badania, którego wyniki zostały opublikowane w „Cell Metabolism”.
Gen ten nazwano Igf2. Jest on odpowiedzialny za produkcję hormonu – insulinopodobnego czynnika wzrostu wytwarzanego w komórkach łożyska. Zwiększa on oporność ciężarnej na insulinę, co sprawia, że więcej glukozy przedostaje się do płodu. W serii eksperymentów na myszach naukowcy z Cambridge wykazali, że kiedy w komórkach łożyska nie było aktywnej kopii genu Igf2, do płodów docierało zbyt mało składników odżywczych. Myszki nie rozwijały się prawidłowo, po urodzeniu były mniejsze niż przeciętne, a ich potomstwo stosunkowo wcześnie miało objawy cukrzycy i było otyłe.
Nie wszyscy badacze są o tym przekonani, ale ci z University of North Carolina School of Medicine wykazali, że to geny ojca, a nie matki w główniej mierze decydują o naszej indywidualności
Odkryto już pewną prawidłowość u ludzi: geny otrzymane od ojca mają tendencję do wspierania wzrostu płodu, a te, które pochodzą od mamy, go ograniczają. Podobną walkę toczą też dwa inne geny, które mają wpływ na rozwój dziecka w życiu płodowym.
Naukowcy z University of Bath w badaniach na myszach wykazali, że gen Grb10 odziedziczony po matce kontroluje podaż składników odżywczych przechodzących przez łożysko. Ogranicza to rozwój dziecka i promuje szczuplejsze ciało, a z kolei gen Dlk1 odziedziczony po ojcu ma odwrotne działanie – promuje odkładanie tłuszczu, a dzieci rodzą się większe.
Po tacie – inteligencja i otyłość
Genów, których aktywność zależy od tego, czy otrzymamy je od mamy, czy od taty, są tysiące. Dr Catherine Dulac i dr Christopher Gregg z Uniwersytetu Harvarda wykazali, że aż 1,3 tys. genów toczy ze sobą nieustanną walkę o to, które z nich będą wpływać na rozwijający się mózg. W badaniach na myszach ustalili, że podczas życia płodowego decydujący głos mają geny pochodzące od mamy, ale potem dominować zaczynają fragmenty DNA odziedziczone po tacie. Co więcej, wpływ ojcowskich genów może się utrzymywać nawet po osiągnięciu dorosłości.
Są one szczególnie aktywne w korze mózgowej, która jest odpowiedzialna za myślenie, rozumowanie, tworzenie i mówienie. Może to zatem oznaczać, że działanie mózgu i inteligencja zależy od taty. Jednak nie wszystko, co dobre pochodzi od taty. Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Danii na łamach „Nature Communications” przekonują, że po mieczu dziedziczymy skłonność do otyłości. Wariant genu H19 pochodzący od ojca sprzyja rozwojowi białej tkanki tłuszczowej, która odkłada się na brzuchu, udach i pośladkach, i może powodować m.in. otyłość, cukrzycę, choroby układu krążenia i zaburzenia metaboliczne. Z kolei od fragmentu DNA odziedziczonego po mamie zależeć będzie to, ile mamy tłuszczu brązowego, uważają duńscy uczeni. Tłuszcz brązowy nazywany bywa dobrym, bo zwiększa metabolizm i pomaga utrzymać zdrową wagę.
Inny gen od taty może wpływać na płodność kobiety, wykazali naukowcy Instituto Gulbenkian de Ciência w Portugali. Dowodów dostarczyły badania nad centriolami, czyli organellami w komórce jajowej odpowiedzialnymi za podziały komórkowe. Centriole zwykle mają powłokę, która je chroni, ale z czasem ona zanika, a to sprawia, że centriole są eliminowane. Jeśli nie zostaną wyeliminowane, kobiety są bezpłodne.
Naukowcy, którzy przeprowadzili serię eksperymentów opisanych na łamach „Science” wykazali, że centriole są eliminowane stopniowo i najpierw tracą powłokę, a dopiero potem same znikają. – Kiedy sztucznie zachowaliśmy matczyne centriole, powstały zarodek miał ich za dużo, co skutkowało nieprawidłowymi podziałami i przerwaniem rozwoju. To pokazuje, że eliminacja centrioli ma kluczowe znaczenie dla rozmnażania płciowego – wyjaśnia Mónica Bettencourt-Dias, szefowa zespołu. Uczona zapewnia, że choć badanie zostało przeprowadzone na muszkach owocowych, jego wyniki można odnieść do ludzi. Mechanizm, dzięki któremu centriole znikają w komórce jajowej, zachodzi u wszystkich zwierząt rozmnażających się płciowo.
Po mamie – ADHD i łysienie
Geny odziedziczone po mamie, podobnie jak te od taty, również bywają dobre lub złe. I tak, po mamie możemy mieć kłopoty z koncentracją i zaburzenia nastroju. Z badań opublikowanych w „JAMA Psychiatry” wynika, że jeśli kobieta ma niski poziom serotoniny, substancji chemicznej w mózgu związanej z nastrojem, istnieje większe prawdopodobieństwo, że u jej dzieci rozwinie się zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi.
Córki po matkach dziedziczyć mogą skłonność do depresji. W wielu badaniach na zwierzętach wykazano, że potomstwo płci żeńskiej częściej niż męskiej jest podatne na stres prenatalny matki. Do takiego wniosku doszli uczeni, gdy obserwowali zmiany w rejonie mózgu zwanym układem korowo-limbicznym, który reguluje i przetwarza emocje oraz odgrywa rolę w zaburzeniach nastroju. Podobną zależność wykazali naukowcy z University of California w San Francisco u ludzi. Dowiedli oni, że zaburzenia w funkcjonowaniu układu korowo-limbicznego są częściej przekazywane z matek na córki niż z matek na synów lub z ojców na dzieci obojga płci. – Nie oznacza to, że matki są odpowiedzialne za depresję swoich córek, ale sugeruje, że geny oddziedziczone po matce mogą być jednym z wielu czynników, które odgrywają rolę w rozwoju tej choroby – mówi dr Fumiko Hoeft, główna autorka badania.
Mężczyźni mogą dziedziczyć po mamie skłonność do wypadania włosów, wykazali naukowcy z uniwersytetów w Bonn i Düsseldorfie, a wyniki badania opublikowali w „PLoS Genetics”. Przeanalizowali ponad 55 tys. mężczyzn, z których część dotknięta została łysieniem przed czterdziestką, a część miała bujne włosy po 60. roku życia. Naukowcy odkryli prawie 300 genów, które były powiązane z wypadaniem włosów typu męskiego. 40 z nich, w tym gen receptora androgenowego, znaleźli tylko na chromosomie X, co oznacza, że zostały odziedziczone po matce. Pozostałe geny były rozproszone w DNA odziedziczonym zarówno po mamie, jak i po tacie. Co ciekawe, niektóre geny odpowiedzialne za wypadanie włosów wydają się być również związane ze zwiększonym ryzykiem chorób serca u mężczyzn.
Piętno rodzicielskie
Kiedy obserwujemy dorastające dzieci, zwykle szukamy podobieństw z ich rodzicami. Przez lata uważano, że panuje w tej sprawie pełne równouprawnienie. Raz włącza się gen od mamy, a innym razem od taty. To sugerowało, że w takim samym stopniu jesteśmy podobni i w takim samym stopniu dziedziczymy po nich cechy charakteru, temperament czy skłonności do chorób.
Kilka lat temu naukowcy z University of North Carolina School of Medicine wykazali, że genetycznie więcej nas łączy z tatą niż z mamą, bo to jego geny, a nie matczyne, mają na nas większy wpływ i to one w główniej mierze decydują o naszej indywidualności. Z niejasnych bowiem powodów korzystamy częściej z fragmentów DNA odziedziczonych po ojcu. Uczeni badali co prawda nie ludzi, lecz myszy. Krzyżując je na różne sposoby, sprawdzali, kiedy aktywne są geny pochodzące od ojca, a kiedy te od mamy. Odkryli, że zdecydowanie częściej włączały się ojcowskie fragmenty DNA.
Mechanizm, który odpowiada za to, jakie fragmenty DNA wykorzysta organizm, zwany jest piętnem rodzicielskim. Polega on na tym, że jeszcze przed zapłodnieniem w komórce jajowej i plemniku dochodzi do włączenia lub zablokowania niektórych genów. Dziecko otrzymuje więc dwie kopie genu – jedną od taty, drugą od mamy, ale tylko jedna jest aktywna. Gdy dojdzie do pomyłki w tym znakowaniu, pojawiają się choroby.
Nie wszyscy badacze są jednak przekonani, że większy wpływ na nas mają geny ojca. Geny, które w równym stopniu pochodzą od obojga rodziców, znajdują się w jądrze komórkowym, ale zapłodniona komórka zawiera jeszcze jeden zestaw DNA, który jest ukryty w mitochondriach. Dziedziczymy go tylko po mamie. To sugeruje, że więcej nas łączy z mamą niż z tatą.
I właśnie w mitochondrialnym DNA może być zapisana nasza skłonność do wysokiego ciśnienia krwi, wykazali naukowcy z Cincinnati Children’s Hospital Medical Center i Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu. Zbadali dużą rodzinę z północnych Chin. 15 z 27 jej członków, pochodzących od tej samej przodkini, miało ciśnienie krwi powyżej 140/90 mmHg (norma 120/80 mmHg) nawet po zastosowaniu leczenia. Naukowcy wykazali, że dolegliwość ta jest efektem mutacji genu znajdującego się w genomie mitochondrialnym, który dziedziczymy tylko po mamie.
Mitochondrialne DNA wpływa też na naszą wytrzymałość fizyczną, przekonują naukowcy na łamach „Journal of Applied Physiology”. W zależności od tego, jaki wariant genu powiązanego z liczbą komórek tlenowych wykorzystywanych podczas aktywności fizycznej otrzymamy od mamy, możemy zostać zawodowymi kolarzami czy biegaczami albo nie mamy co liczyć na karierę sportowca.
Skoro od mamy dostajemy więcej genów, to możemy też odziedziczyć więcej chorób. Mutacje powstają bowiem zarówno w DNA znajdującym się w jądrze, jak i w mitochondrium. Choroby mitochondrialne, których opisano kilkanaście, zaburzają przede wszystkim pracę układu nerwowego i mięśni szkieletowych. Zachorować na nie mogą dzieci obojga płci, ponieważ każde z nich dziedziczy matczyne DNA mitochondrialne.
Inaczej jest z chorobami genetycznymi, które są sprzężone z płcią, a za które odpowiadają geny znajdujące się na chromosomach płciowych X lub Y. Jak wiadomo, płeć dziecka zależy od tego, czy plemnik zawiera chromosom X, czy Y. Gdy X łączy się z chromosomem X matki, powstaje dziewczynka (XX), a gdy Y łączy się z chromosomem matki, rozwija się chłopiec (XY). Jeśli zatem na jedynym chromosomie X, jaki ma mężczyzna, znajduje się mutacja, która powoduje chorobę, np. daltonizm, to zaburzenia widzenia barw u niego wystąpi. Kobieta zazwyczaj widzi barwy prawidłowo, bo prawidłowa wersja genu obecna na drugim chromosomie X ją ochroni przed daltonizmem. Pozostanie jednak nosicielką choroby. W ten sam sposób dziedziczona jest hemofilia.
