Erkek mi kadın mı? 'Bencil' gen buna karar veriyor

“Yağmur yağıyor beyler” şarkısını söyledi Geri Haliwell 2001'de benzer bir şey Utah'lı bir ailede yaşandı: Üç yüzyıldaki seksen dokuz doğumda, erkeklerin ezici bir çoğunluğu (%67) vardı. Bu nedenle, doğmamış çocuğun cinsiyetinin sperm tarafından taşınan ve eşit derecede X veya Y olabilen yirmi üçüncü kromozom tarafından belirlendiği göz önüne alındığında, bir erkek ve bir dişinin doğma olasılığının eşit olduğunu düşünürsek beklenenden çok daha fazlası olur.

Utah Üniversitesi'nden bir grup araştırmacı tarafından bioRxiv hakkında kısa süre önce ön baskı olarak yayınlanan bir çalışma, bu anomaliyi vurguluyor; kalıtım kurallarına “hile” yapabilen nadir bir genetik mekanizmanın eylemini öne sürüyor.

Dünyanın en büyük şecere arşivlerinden biri olan Utah Nüfus Veri Tabanı'nı analiz ederek, geçmişi on sekizinci yüzyıla kadar uzanan onbinlerce Amerikan şeceresini ve erkeklerin genel oranının %50,2 olduğunu, yani beklentilere uygun olarak bilim adamları, art arda yedi nesil boyunca beklenenden daha fazla erkeğin doğduğu bir aile çizgisi buldular. Ve bu sadece bir tesadüf meselesi olmayacaktır: Açıklama sözde “bencil genleri”, yani Mendel yasalarını ihlal edebilen ve rakiplerinin zararına olacak şekilde kendilerini beklenen %50'den daha sık aktarabilen genleri içerecektir.

Bu tip gen birçok türde bulunmuştur (örneğin tatarcıklarda ve sivrisineklerde), ancak şu ana kadar insanlarda ikna edici bir durum gösterilmemiştir. Yeni çalışma, bu boşluğu doldurmayı, şecere arşivlerinin derinliklerinde “bencil gen”in izlerini aramayı ve alternatif senaryoların bilgisayar simülasyonları ile bir dizi kontrol gerçekleştirmeyi amaçlıyor; bu da Utah'taki ailede bulunan cinsiyet dengesizliğinin bencil genden ziyade sadece şansa bağlı olma olasılığını %0,2'ye kadar daraltıyor. Genetikçilerden açıklama istedik Nitin Phadnis ve James Baldwin-Brownçalışmanın ortak yazarları.

Çalışma nasıl ortaya çıktı?

(Phadnis) “Laboratuvarımızda yıllardır, özellikle de meyve sineklerinde “bencil” cinsiyet kromozomları üzerinde çalışıyoruz. Ne zaman birine erkek ve dişi arasındaki ilişkiyi değiştiren kromozomlar üzerine yaptığım çalışmadan bahsetsem, muhatapların çoğu beş veya daha fazla erkek çocuklu bir aileyi düşünür. Kendiliğinden gelen soru her zaman şu olur: Bu genetik bir şeye bağlı olabilir mi? Uzun bir süre dürüst cevap şuydu: Muhtemelen evet ama bunu kanıtlayamıyoruz çünkü sineklerde kullandığımız yöntemler insanlara uygulanamıyor. Sonra farklı bir yaklaşım bulduk: makalede anlatıyoruz”.

İnsanlarda bencil genin varlığını kanıtlamak neden bu kadar zordu?

(Phadnis) “Hayvanlarla çalışırken laboratuvarda kontrollü melezlemeler yapıyorsunuz, yüzlerce yavru elde ediyorsunuz ve sayıyorsunuz. Şu ana kadar incelenen tüm türlerde cinsiyeti çarpıtan genler bu şekilde keşfedildi. Açıkçası insanlarda bunların hiçbirini yapamazsınız.

Erkek sayısının fazlalığının, bazı hayvan türlerinde cinsiyeti değiştiren bazı kirletici maddeler veya aşırı sıcaklıklar gibi çevresel faktörlere bağlı olduğunu nasıl göz ardı edersiniz?

(Baldwin-Kahverengi) “Bunun çevresel değil genetik bir etki olduğuna dair en güçlü kanıt, tam olarak verinin yapısında yatmaktadır.” veri kümesi ondan fazla kuşağı kapsıyor ve tanımladığımız aile yedi kuşaktan oluşuyor. Teorik olarak bir ailenin tüm soyundan gelenlerin yüzyıllar boyunca hep aynı yerde yaşamış olmaları ve aynı kirleticilere maruz kalmış olmaları mümkündür. Ancak aile büyüdükçe bu daha az inandırıcı hale gelir. Aynı etkiyi üçüncü, dördüncü, beşinci kuzenlerde gördüğünüzde, genetik hipotez herhangi bir çevresel açıklamadan çok daha iyi bir şekilde geçerli oluyor.”

Bu fenomen insan popülasyonunda ne kadar nadirdir?

(Baldwin-Kahverengi) “Bu çok kaba bir tahmin, ancak 76.000 kişiden bazı şüpheli aileler ve bir tane de ikna edici aile bulduk. On binlerce kişiden birinden bahsettiğimizi söyleyebilirsiniz.”

Bir sperm rakiplerini nasıl ortadan kaldırabilir?

(Phadnis) “Bu yüz yıldır açık bir soruydu ve laboratuvarımız hala bunun üzerinde çalışıyor. Bildiğimiz şey şu ki, en az iki strateji var: 'bencil' geni taşıyan sperm rakip spermleri öldürebilir veya onlara zarar verebilir ya da onları daha az rekabetçi hale getirebilir ve döllenmede onları geride bırakabilir. İlk strateji (deyim yerindeyse) doğrudan yok etmedir. Vücutta kusurlu hücreleri tanıyan ve yok eden doğal mekanizmalar zaten mevcuttur; normal hücrelerde kanser hücrelerini yayılmadan önce tespit edip öldüren kontrol noktaları gibi: benzer bir şey germ hattında da mevcuttur, yani gamet üreten hücrelerde. Yakın zamanda yapılan bir çalışmayla desteklenen hipotezimiz. Doğa İletişimiBencil kromozomun bu sistemi ele geçirmeyi başarmasıdır: Pratikte vücudu rakip spermlerin kusurlu olduğuna ikna eder ve zaten var olan bir mekanizma tarafından yok edilmelerine neden olur. Bu, spermler arasında doğrudan bir savaş değil, daha incelikli bir şey: sanki yarışmacılardan biri hakemi manipüle ediyormuş gibi. Farede belgelenen ikinci strateji herhangi bir elemeyi içermiyor: Bu durumda 17. kromozomda bulunan ve T haplotipi olarak adlandırılan bencil kromozom, normal spermin yüzme yeteneğini basitçe bloke ediyor. Onları felç eder, sonra kendi başına yumurtaya doğru ilerler. Her iki durumda da sonuç aynıdır: Bir kromozom, Mendel yasalarının ona atadığı %50'den çok daha sık döllenmeye ulaşır.”

Bu “bencil” mekanizmalar erkek kısırlığının bazı biçimlerini açıklayabilir mi?

(Baldwin-Kahverengi) “Bulduğumuz insan vakasındaki mekanizmayı henüz bilmiyoruz, çünkü bizimki gibi bir şecere çalışması biyolojik örneklere erişim vermiyor. Ancak bencil kromozomların sineklerde sıklıkla ciddi doğurganlık sorunlarına yol açtığını biliyoruz. Eğer bu orada olursa, insanlarda da olması mümkündür. Bu anlamda “bencillikten” bahsediyoruz, çünkü kendi bulaşma şansını artırmak için kromozom, daha yukarı yönde organizmaya toplam sperm sayısında bir düşüş gibi zararlar verebilir (ve dolayısıyla) doğurganlık).” (Phadnis) “Çiftlerin yaklaşık yüzde 10-15'i çocuk sahibi olamıyor. Bu garip bir şekilde yüksek bir yüzde ve bencil kromozomların bunu açıklamaya yardımcı olup olamayacağını merak ediyoruz.”

“Bu ilk sefer…” cümlesini nasıl tamamlarsınız?

(Phadnis) “Bu bencil kromozomların insan popülasyonlarında da var olduğuna dair ilk kez sağlam kanıtlara sahibiz. Daha önce onları nasıl arayacağımızı bilmiyorduk ve bu çalışma onların bulunabileceğini gösteriyor.”