Az öröklődéstan legelső klasszikus kísérletei Gregor Mendel (1822-1884) brünni szerzetes nevéhez fűződnek. ő tett elsőként említést olyan "faktorokról", melyek az egyes veleszületett jellegek kialakulásáért felelősek. A tudomány később ezeket géneknek nevezte el. A gének nem szabadon vannak jelen a sejtekben, hanem főként X-, Y- vagy V alakú testekben, mely magasabb rendű élőlényeknél a sejtmagban helyezkednek el. Ezeket nevezzük kromoszómáknak, amelyeket elsőként Flemming ismert fel 1877-ben. A genetika igazi fellendülése 1955-ben kezdődhetett el azzal, hogy az Egyesült Államokban, Watson és Cricks felfedezték a sejt legnagyobb molekuláját, a dezoxiribonukleisavat (DNS). A minden sejtben megtalálható óriásmolekula kódolja a szervezet összes, gének által meghatározott tulajdonságát. A DNS egy-egy jelleget meghatározó szakaszát nevezték el génnek. A gének utódra szállásának és megnyilvánulásuk törvényszerűségeit a genetika tudománya tanulmányozza.
Gén és fén
Az egyes tulajdonságokat meghatározó gének összességét genotípusnak nevezzük. Csakhogy a genotípus nem tudja tökéletesen meghatározni az egyed megjelenési formáját, azaz fenotípusát (phenomenon = megjelenés). Az utód megjelenésének kidolgozásában egyéb tényezők is szerepet játszanak, mint például a környezet és a kromoszómákon kívül található gének (extrakromoszómális öröklődés). Mindez magyarázza azt a jelenséget, hogy a biztosan azonos genotípusú falevelek között sincs kettő egyforma. A gének normális esetben 50-50%-ban anyai vagy apai eredetűek, mert a sejtmag osztódása során a kromoszómák 50-50% arányban lesznek anyai és apai eredetűek.
A kromoszómáktól független ("extrakromoszómális") öröklődésért főként a sejtek energiatermelő, raktározó és felszabadító folyamataiért felelős mitokondriumokban található, gyűrű alakú kromoszómák a felelősek. Ezek viszont szétszórtan helyezkednek el a sejtplazmában. Így a sejtek első osztódásainak folyamán - bár matematikailag lehetséges - csaknem biztos, hogy a mitokondriumok génjei nem 50-50%-ban kerülnek az utódsejtek sejtplazmájába. Egyre több és több olyan genetikai rendellenességet ismernek fel, ahol az ok az extrakromoszómális öröklődés hibája.
A környezet is igen jelentős tényező abban, hogy egy gén képes-e érvényre jutni, önmagát "megmutatni" vagy sem. Ezzel a kérdéssel A betegségek eredete című cikkben foglalkozunk..
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
Domináns és recesszív öröklődés
Egy tulajdonságot (tulajdonképpen egy-egy fehérje szintézisét) két gén (egy génpár vagy allél) határoz meg. Ha mindkét génpár azonosan beteg vagy egészséges HOMOZIGÓTÁRÓL, ha valamelyik gén beteg, míg a másik egészséges, HETEROZIGÓTÁKRÓL beszélünk.
A fehérjék feladatuk szerint lehetnek a szervezet építőkövei ("strukturális fehérjék") vagy az anyagcsere folyamatokat szervező, fehérjetermészetű katalizátorok ("enzimek"). A strukturális fehérjéket meghatározó génpár esetén elegendő, ha az egyik gén beteg, a rendellenesség így is létrejön, mert a fehérje megléte döntő fontosságú. A szülő 50% valószínűséggel adja át a jó gént vagy a hibás gént, utódja tehát 50% valószínűséggel lesz egészséges vagy rendellenes. A strukturális fehérjéket meghatározó gének tehát DOMINÁNSAN öröklődnek. Az ismétlődési kockázat 50%, ha valamelyik szülő beteg, ha egyik sem beteg 0%. Ilyenkor a betegség ugyanis új mutáció eredménye, ami az érintett testvéreit nyilván nem, csak a gyermekeit fogja fenyegetni 50%-os valószínűséggel.
Az enzimek esetén, ha a génpárból csupán az egyik egészséges, fele annyi enzim termelődik, ami 50%-os enzimaktivitást jelent. Ez azonban bőségesen elegendő az egészséges élethez, mivel már 10%-os aktivitás fölött is megfelelően zajlanak le az anyagcsere-folyamatok.
Az enzimbetegségek kialakulásához az kell tehát, hogy az adott génpárból az utódban egyik gén se legyen egészséges. Amennyiben mindkét szülő egy enzimre nézve heterozigóta (egy-egy egészséges és egy-egy beteg génnel rendelkezik), 25% a valószínűsége annak, hogy a gyermek két beteg gént fog örökölni. Ezt nevezzük recesszív vagy lappangó öröklődésnek.
Más szavakkal, a dominánsan öröklődő jellegek heterozigótákban is kialakulnak, a recesszív jellegek viszont csak beteg géneket hordozó homozigótákban.
Victor McKusick (e.: mekkjúzik)
Az Egyesült Államokban, Baltimore-ban, a John Hopkins Egyetem professzora a hatvanas években kezdte meg a dominánsan és recesszíven öröklődő betegségek egységes katalógusba gyűjtését. Mivel a genetika atyja, Gregor Mendel is az egyetlen génhibára visszavezethető ("monogénes") ártalmak tanulmányozásával indította el a genetika tudományát, Victor McKusick katalógusának a következő címet adta: Mendelian Inheritance in Men. A teljes katalógus on-line is elérhető (OMIM = On-line Mendelian Inheritance in Men).
Testi és nemi kromoszómákhoz kötött öröklődés
Köztudott, hogy a férfiak és nők nemi jellegét a 23. kromoszómapár határozza meg. Férfiak esetében a 23. kromoszómapárként XY, míg nőknél XX kromoszómapár található. Természetesen ezek a kromoszómák sem csak a nemi jelleget határozzák meg, hanem sok egyéb más tulajdonságot is. Ennek okán beszélhetünk X-kromoszómához kötött recesszív és X-kromoszómához kötött domináns jellegekről. Az öröklődésben a legkisebb, az Y-kromoszóma szerepe vitatott, hozzá köthető fejlődési rendellenességről nem tudunk.
Az X-kromoszómához kötött recesszív jellegek csak fiúkban jelennek meg, mert nekik ebből a kromoszómából csak egy van. Ha az beteg, más kromoszóma nem tudja pótolni. Lányok esetében, ha az egyik X-kromoszóma beteg, az egészséges kromoszómapár pótolni tudja a hiányzó biokémiai vezérlést.
Tipikus példája az X-kromoszómához kötött recesszív öröklődésnek a VIII. véralvadási faktor hiánya, ami súlyos véralvadási zavart, hemofíliát okoz. A rokonházasságok folytán különösen gyakori volt a hemofília az uralkodó dinasztiákon belül. A történelem talán leghíresebb hemofíliás betege II. Miklós orosz cár trónörökös gyermeke volt. A legenda szerint csak egy, meglehetősen kétes hírnévnek örvendő prédikátor, Raszputyin volt az egyetlen ember, aki meg tudta szüntetni a cárevics vérzéses kríziseit. Ezért különleges varázserőt tulajdonítottak neki, amit ő, nem éppen szent célokra használt ki. Az ifjú cárevics mégsem betegségben halt meg. Az októberi forradalom után, Jekatyerinburgban, éppúgy lemészárolták, mint az uralkodó dinasztia többi tagját.
Az X-kromoszómához kötött recesszív öröklődés sokkal szelídebb formája a színtévesztés.
A rendellenességgel sújtott férfiak főként a piros-zöld és a barna-zöld színeket nem tudják megkülönböztetni. Ezért a hetvenes évek végéig, még Magyarországon sem kaphattak vezetői jogosítványt.
Az X-kromoszómához kötött domináns öröklődés azonban csak lányokon mutatkozik meg, a fiúmagzatok ugyanis spontán vetélés áldozatai lesznek. Nem sok, de sokszor annál drámaibb többszörös fejlődési rendellenesség formájában mutatkoznak meg az X-kromoszómához kötött, domináns módon öröklődő rendellenességek (pl. Goltz-Gorlin-szindróma, incontinentia pigmenti, stb.). Természetesen ezek részletezése túlhaladja cikkünk kereteit és céljait.
Poligénes öröklődés
A poligénes öröklődéshez több kisebb hatású ("minor") gén együttes megváltozása szükséges. Ehhez rendszerint környezeti ártalmak is társulnak, ezért helyesebb multifaktoriális öröklődésről beszélnünk. Ilyen esetekben több minor gén hibájából adódó hajlam és provokáló környezeti tényezők szükségeltetnek egy-egy rendellenesség vagy betegség kialakulásához (a multifaktoriális öröklődés törvényeivel a Betegségek eredete c. cikkünkben foglalkozunk részletesen). A poligénes öröklődés nemcsak fejlődési rendellenességekben, hanem felnőttkori idült betegségekben (magasvérnyomás-betegség, cukorbaj, elmebetegségek, stb.) is megmutatkozhatnak. Ha egy rendellenesség azonos családon belül történő ismétlődési kockázata 2-24% között van, feltételezhető a multifaktoriális kóreredet.
Bár a monogénes ártalmak általában többszörös veleszületett rendellenességet okoznak, a multifaktoriális kóreredetű betegségek jellemzően csak egy rendellenességben nyilvánulnak meg. A leggyakoribb fejlődési rendellenességek, pl. húgycsőzáródási defektusok (hypospadiasis), rekeszizom-sérv (diaphragma hernia), gyomorkimenet-szűkület (pylorus stenosis), a szívfejlődési rendellenessége döntő többsége, stb. multifaktoriális kóreredetű betegségek. Természetesen ide tartoznak a már említett, felnőttkori, idült megbetegedések is.
A genetika specializálódása
A genetika ma már nem egyszerűen biológia tudomány, hanem a világgazdaság (géntechnológiák, biotechnológia, stb.) egyik legfontosabb mozgatórugója is, mely egyszerre lett képes bizonyos betegségek legyőzésére, a legbonyolultabb molekulák (pl. antibiotikumok) leghatékonyabb előállítására, az állattenyésztés forradalmasítására éppúgy, mint a bűnüldözés minden eddiginél hatékonyabbá tételére. Ezért ma már a "genetika tudománya" nem létezik. Létezik viszont molekuláris genetika, mely az átörökítő anyag kémiai sajátosságainak megismerésével foglalkozik. Létezik citogenetika, mely a kromoszómahibák kimutatására és okainak feltárására szakosodott. Létezik humángenetika, mely az emberi öröklődés törvényszerűségeit szeretné kiismerni. Van orvosi genetika, mely a veleszületett rendellenességek gyakorisági adataiból kifejlesztette a genetikai tanácsadás tudományát. Gazdagabbak lettünk a klinikai genetikával, mely a veleszületett rendellenességek azonosításával és gondozásával foglalkozik a lehető legjobb emberi életkilátások és emberi életminőség megteremtése céljából. Citogenetikát és molekuláris genetikát adaptálták már sok-sok veleszületett rendellenesség méhen belüli kimutatására is.
Ez is érdekelhet
A genetika minden vívmányának ismertetése nem szándékunk, mégis fontos rámutatnunk egy fontos tévhit tarthatatlanságára. A genetika nem az "ördög" tudománya, mely génmanipulált élelmiszerekkel akarja mérgezni fogyasztóit. Természetesen, a genetikának is megvan a maga "hetedik szobája", ahová még nem szabad belépnünk. Az emberi társadalom hajlamos ugyanis a szenzációs új felfedezések katonai célokra való kihasználására. Nincs ez másként a genetikát illetően sem. Hiszen milyen óriási üzlet lenne, pl. biológiai fegyvereket előállítani mesterségesen előállított mutáns vírusokkal...
