A kromoszómától a géntérképig
Idővel nyilvánvalóvá vált, hogy a férfi és a nő meghatározása nagymértékben függ a technológia akkori állapotától. Ez a cikk nyomon követi a gondolatok történetét Arisztotelész egészen a 21. század elejéigSte század.
Történelem
Az 1900 előtti életleírásokból ismert, hogy a nemek közötti sokféleség régóta ismert volt. Abban az időben, megtekintve a nemi szervek az egyetlen módja annak, hogy meghatározzuk valakinek a nemét[29]. Azóta a testtel kapcsolatos technikai ismeretek gyarapodtak, de az maradt, hogy a pillanatnyi tudás határozta meg, ki a férfi és ki a nő. Annak ellenére, hogy a megnövekedett tudás egyre inkább megerősítette, hogy a nem nem számít kettősség A nemek közötti sokféleség kevésbé elfogadottá vált: olyan műveletekkel, amelyek korábban nem voltak lehetségesek, a nemek szerint sokszínű embereket kénytelenek voltak beilleszkedni ebbe a képzeletbeli felosztásba. Mindig az volt az előfeltevés, hogy az orvosok jobb orvosi technológiát használhatnak annak megállapítására, hogy ki valójában férfi vagy nő. És újra és újra az új ismeretek azt mutatták, hogy a régi meglátások tévesek.
A kromoszóma története fájdalmasan egyértelművé teszi:
Arisztotelész mellszobra. Márvány, római másolat Lysippos bronzból készült görög eredetije után, Kr.e. 330-ból. Az alabástrom köpeny modern kiegészítő. Fotó: Jastrow 2006.
Arisztotelész (a nyugati korszak előtt 384-322) filozófus nem veszítette el azt a tényt, hogy a tulajdonságok átörökíthetők az utódokra. Feltételezte, hogy a férfi a spermán keresztül járult hozzá, és a nő jellemvonásai a menstruáció után a méhben maradt véren keresztül közvetítettek. Arisztotelész szerint a sperma olyan vérből származik, amely szexuális izgalom során felforrt a medence ereiben. Ez a gondolat a szaporodásról és átöröklés olyan szavakban él tovább, mint vér szerinti rokonok, vérfertőzés, a saját gyermekem, a saját húsom és vérem en a vér odakúszik, ahová nem tud menni.[17] 1Arisztotelész tévedett, ez világos lesz.
Bár a spermiumok létezése természetesen régóta ismert volt, Anthoni van Leeuwenhoek volt az első, aki férfi hímivarsejteket látott mikroszkópjával. „Spermaállatoknak” nevezte őket – szerinte az energikusan úszó, fonálféregszerű állatok fontos szerepet játszottak a tenyészet eredetében. embrió. Ez az elképzelés nem illett jól az uralkodó elképzeléshez, miszerint minden lény, beleértve az elevenszülő lényeket is, egy tojásból emelkedett ki. [21]
Már annak idején Anthony van Leeuwenhoek Renier de Graaf nőstény nyulakon végzett kutatást tojás. Soha nem láthatta a tojást, de az alapján következtetett tüszők amelyek most az ő nevét viselik, hogy az embrió a nőstény petesejtből, nem pedig „spermiumállatból” jön létre. Carl von Baer csak 1827-ben, több mint másfél évszázaddal Van Leeuwenhoek publikációja után publikált a Graafi-tüszőben található petesejtről. Baer a „sperma állatokat” parazitáknak tekintette, és a „spermatozoák” nevet adta nekik. A spermiumok és a petesejt szerepéről ma kialakult nézetünk akkor alakult ki, amikor Kölliker Albert 1841-ben kimutatta, hogy a „sperma állatok” herék termelődő sejtek (tehát nem állatok) és Oscar Hertwig 1876-ban leírta, hogy a petesejt és a hímivarsejtek magjai hogyan jönnek össze.[21]
De mindezen ismeretek birtokában a tudománynak még fogalma sem volt arról, hogyan keletkezett a különbség a férfiak és a nők között.
Körülbelül 40 évvel korábban megjelent, de mindvégig figyelmen kívül hagyott könyv alapján készült, a morva-osztrák ágostai Gregor mendel (1822-1884), 1900 körül az emberek arra gondoltak, hogy a jellemzőket egyik generációról a másikra átadják. Hamar kiderült, hogy az öröklődés összefügg kromoszómák amelyek a ivarsejtek található [23]. Mendel elképzelései továbbra is érvényesek. Emiatt az öröklődést olyan szervezetekben használják, amelyekben mindkét szülő utódai osztoznak az örökség felén. gének még mindig kap Mendeli öröklés úgynevezett: jellemzők adódnak át a szerint Mendel törvényei.
Bár a kromoszómák létezését már 1890 körül ismerték, a kromoszómák számával és egy kromoszóma esetleges jelenlétével kapcsolatban sokáig bizonytalanság uralkodik. Y kromoszóma[9]. Az amerikai zoológus 1921-ben publikálta Theophilus festő egy kutatás, amely kimutatta, hogy az embernek 46 vagy 48 kromoszómával kell rendelkeznie, és van egy Y kromoszóma [27]. Még harminc évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy két publikáció leírja, hogyan használhatók fel a kromoszómák a „kromoszómális nem” és annak változatai meghatározására.
1928-ban a brit bakteriológus felfedezte Fred Griffith hogy élő ártalmatlan baktériumok és elpusztult káros baktériumok keveréke képes volt megölni az egeret. Arra a következtetésre jutott, hogy az elhalt baktériumokban valami megváltoztatta az élő baktériumokat. Ezt a folyamatot neveztetransképződés'. [10] A kísérlet különlegessége a spermium vagy a petesejt hiánya; két dolog, amit még ma is sokan elengedhetetlennek tartanak a tulajdonságok utódoknak való átadásához.
Miután Griffith kimutatta, hogy az élő baktériumok örökölhetik tulajdonságait elhalt baktériumoktól, nézeteltérés alakult ki az okot illetően. Az egyik tábor azt mondta, hogy a fehérjék a drager az örökletes információk közül a másik tábor azt mondta DNS a jellemzők átadásáért felelős. A kanadai orvos és kutató Oswald Avery a kollégáival együtt ment Colin MacLeod en Maclyn McCarty egyszerűen próbálja ki: minden alkalommal, amikor az elhalt baktériumok egy új részét hozzáadták az élő baktériumokhoz. Ez a kutatás kimutatta, hogy csak a DNS és semmi más felelős az örökletes tulajdonságok átörökítéséért[1].
Lehet, hogy furcsán hangzik, de összekapcsolja a géneket hormonok nem feltétlenül szükséges egy hormon DNS-szerkezetének ismerete. Ennek eredményeként a gyümölcslégy géntérképe már 1913-ban létezett[31]. Egy ilyen térkép a gyümölcslegyek sok generációjának tanulmányozásával és az adatok statisztikai elemzésével lehetséges. Az ember számára genom ez bonyolultabbnak bizonyult. A szükséges matematikai alapot csak az 1930-as évek elején írták le[4, 13] gyakorlati problémák (például a szaporodás sebessége és a gyors számítógépek hiánya) pedig gyakorlatilag lehetetlenné tették az autoszomális gének felkutatását. Ezért a láthatáron voltak az első emberben előforduló kromoszómához kapcsolódó örökletes betegségek, a hemofília és a színvakság. X kromoszóma[3].
A kanadai orvos és kutató Murray Barr és tanítványa, Ewart Bertram olyan anyaggömböt fedezett fel a női sejtekben, amely a férfiak sejtjeiben nincs jelen[2]. Ezt a gömböt ma felfedezőjéről nevezik: az úgynevezett „Barr-testnek” (más néven nemi kromatin). A Barr-test az X inaktiváció során jelenik meg, és annak a jele, hogy egynél több X-kromoszóma van jelen. Ez a felfedezés vezetett 1955-ben a nemi kromatin teszthez (más néven szájnyálkahártya teszt), amellyel egy személy kromoszómális nemét lehetett meghatározni pusztán mikroszkóppal és a sejtek megfestésével.[20, 22].
1968 és 1991 között ezt a tesztet használták az olimpiai játékokon annak meghatározására, hogy valaki nőként (Barr-testtel a sejtekben) vagy férfiként (nincs Barr-test) vegyen részt. Figyelemre méltó részlet: csak azokat tesztelték, akik nőként akartak részt venni; ha a férfiakat is tesztelték volna, a férfiaknak ez lett volna Szindróma Klinefeltertől (47,XXY) elméletileg részt vehetnek a női versenyen. Ewa Klobukowska lengyel sprinter volt az első sportoló, akit ezzel a teszttel „lelepleztek”; megfosztották érmeitől, és nyilvánosan megszégyenítették. Jelenleg úgy gondolják, hogy kromoszómamintázata XX/XXY mozaik volt.[28]
Sokan úgy gondolják James Watson en Francis Crick felfedezte a DNS-t. Ez téves – írták le a DNS szerkezetét[36]. Ennek a szerkezetnek a sematikus grafikus ábrázolása, a kettős spirál (rajza: Odile Crick – Francis Crick felesége[25]), olyan egyszerű, hogy úgy tűnik, mindenki megérti, mi a DNS.
Pedig a DNS felfedezése és szerkezetének leírása között 84 év és publikációk tucatjai telik el. A DNS-t már 1869-ben felfedezte Fritz Miescher, bár említette "nuklein"[24]. Watson és Crick publikációiig sok tudós megpróbálta ugyanezt elérni, és néha közel került hozzájuk.
Watson és Crick munkája sok más tudós munkájára épül. Ezek közül Maurice Wilkins és Rosalind franklin talán a legfontosabb volt. Franklin DNS-ről készített röntgendiffrakciós fényképei vitathatatlanul alátámasztották Watson elképzeléseit a DNS kettős hélix szerkezetéről[19]. 1962-ben Maurice Wilkins, Francis Crick és James Watson Nobel-díjat kapott munkájukért. Rosalind Franklin addigra már meghalt. Hogy részes lett volna-e a díjban, nem tudni, a Nobel-díjat nem posztumusz ítélik oda, és legfeljebb három személynek ítélik oda.
A tudósok harminc éven keresztül azt hitték, hogy az embernek 48 kromoszómája van[11]. Ez csak 1957-ben történt az indonéz-amerikai citogenetikus által Joe-Hin Tjio és a svéd botanikus és genetikus Albert Levan bebizonyította, hogy a legtöbb embernek 46 kromoszómája van[33].
Ettől a pillanattól kezdve elérhető volt a technológia a vetélések kezelésére[5, 15] en perinatális halálozás[18] kromoszóma-variációk kutatására. Ez azonban nem jelenti azt, hogy korábban ne ismerték volna azokat a kromoszóma-variációkat, amelyeket ma a nemi sokféleség formáinak tekintenek. Fizikai sajátosságokon alapultak Turner szindróma (45,X) 1938-ban már leírták[34] Klinefelter-szindróma (47,XXY) már 1942-ben[16].
Miután a DNS szerkezete ismertté vált, nyilvánvaló volt, hogy kutatásokat fognak végezni annak pontos összetételére.
1977-ben publikáltak egy módszert a nukleotidok sorrendjének meghatározására a DNS-ben. Tíz évvel később, 1987-ben megjelent az első gép, amely automatizálni tudta ezt a munkát.[35]
Hogy a kromoszómák nem tökéletes mutatói a nemnek és genderidentitás emberek száma annál is inkább ok volt keresni genetikai bizonyíték a férfiak és a nők közötti különbségre. Egy 1990-es publikáció egy új gént mutatott be, amely nagy bizalommal a SRY gén hívták: A nemet meghatározó Y régió (Nemet meghatározó régió [az Y-[kromoszómán])[30].
1991-ben úgy döntöttek, hogy az SRY gént használják a nemi tesztben az olimpiai játékokon. Mivel az SRY teszt is használhatatlannak bizonyult, 1991-ben úgy döntöttek, hogy abbahagyják az ilyen nemi tesztek használatát.[28].
Az eredmények akkor sem voltak általánosan alkalmazhatók, amikor genetikai bizonyítékokat kerestek a nemi sokféleség különböző formáinak okára. Például az 1980-as évek végén több kutatócsoport, köztük egy hollandiai csoport is az androgénreceptor génre vonatkozó információkon dolgozott.[6]. Például az Androgén Receptor gén feltérképezésével lehetővé vált annak meghatározása, hogy az XY kromoszómával rendelkező lányoknál van-e androgén érzéketlenségi szindróma vagy a nemi sokféleség más formája. De itt is több a kivétel a vártnál.
Még 2018-ban is a 46,XY nemi sokféleséggel rendelkező emberek körülbelül fele nem rendelkezhet genetikailag variáció találhatók[8]. Egy 2012-es áttekintő cikk, amely betekintést nyújt a nemi sokféleség különböző formáiban szerepet játszó nagyszámú génbe, még azt is megállapítja, hogy az esetek 20 százalékában genetikai eltérést találtak.[26]. Más szóval: a genetikai kutatás biztosan felállíthat egy diagnózist, de nem zárhatja ki biztosan a diagnózist.
1990-ben megkezdték az emberi genom mintegy 3 milliárd bázispárjának feltérképezését. Bár a Humán Genom Projekt kezdetben megvalósíthatatlannak tűnt a technika állása miatt, 7. július 2000-én egy nyers és hiányos térképet mutattak be. A hozzá tartozó tudományos cikk a Nature-ben jelent meg 15. február 2001-én.[7, 14]}
Hogy az adatok nyilvánosak tartomány még a nyomozás alatt helyezték el, annak oka volt. Celera Genomics, egy kereskedelmi laboratórium, az emberi genomot is feltérképezte, a Human Genome Projectnél gyorsabb technikával. A Celera célja a gének szabadalmaztatása volt[7]. 16. február 2001-án Celera cikket publikált a Science-ben a géntérképükről, amely mindössze kilenc hónapig készült, és mégis számos bázispárok ami a teljes emberi genom 5,11-szeresének felel meg[35]. A Human Genome Project lépése miatt a Celera már nem tudta szabadalmaztatni a talált gének egy fontos részét[7].
A Human Genome Project 14. április 2003-én fejeződött be: az emberi genom 98%-át ezután 99,99%-os pontossággal határozták meg[7].
Különösen meglepő volt a talált gének száma. Ez körülbelül 22.300 30.000 génnel történt (Celera szerint) vagy 40.000 2023-XNUMX XNUMX génnel (a Nemzetközi Humán Genom Szekvencia Konzorcium szerint) – nagyjából annyi, mint más emlősökben. Eredetileg úgy gondolták, hogy egy olyan bonyolult állatnak, mint az embernek, több génje van. Számos területet még mindig nem térképeztek fel (XNUMX. december). LINK
Semmi sem lett Celera génszabadalmaztatásából. Miután Bill Clinton amerikai elnök és Tony Blair brit miniszterelnök közös nyilatkozatukban jelezték, hogy ellenzik az újonnan talált gének szabadalmaztatását, az olyan cégek, mint a Celera, sokat veszítettek tőzsdei értékükből. A Nasdaq 200 pontot veszített, ami a történelem második legnagyobb vesztesége, tíz biotechnológiai vállalat pedig összesen 30 milliárd dollárt veszített ezen a napon.[32]
Aki olvasta a fenti történetet, az észre fogja venni, hogy a férfi és nő időbeli meghatározása nagymértékben függ a technika akkori állapotától.
Mielőtt bármiféle ismeretet szereztek volna a kromoszómákról és a génekről, az emberek megnézték a külső nemi szervek: hímvessző = férfi, nincs pénisz = nő. 1900 előtt az interszexuális gyermekek nemének meghatározása jogi és társadalmi probléma volt – valójában az orvos éppoly keveset tudott az interszexről, mint például a bíró vagy a lelkész. De az öröklődésről, a kromoszómákról és a génekről szerzett új ismeretekkel az orvosok lettek azok a szakértők, akik meg tudják határozni az ember valódi nemét. És ahogy bővült a tudás, úgy nőtt a zűrzavar is, mert valakinek a nemének meghatározása mindig bonyolultabb lett a vártnál:
A nemek meghatározása az évek során
- mert
1900 - A megjelenést nézve
- Bár ez tűnik a legegyszerűbb útnak, sok átfedés van a nemek között. Például az a tény, hogy a férfiak átlagosan magasabbak, mint a nők, nem jelenti azt, hogy valaki 1.80 m magas férfi. A nemet még a koponya vagy a medence alakja alapján sem lehet mindig biztosan meghatározni.
Pénisz = fiú, pénisz nincs = lány.2A Klinefelter-szindrómás férfiak széles csípővel rendelkeznek, amely könnyen nőiesnek tekinthető. Befolyása miatt testosteron javíthatja a női testet Andrenóval Nemi Férfi jellemzőkkel rendelkező szindróma. Ezen okok miatt a test nem jó mutatója a nemnek. - 1950
- Az ivarmirigyekre nézve
- Ekkortájt vált elérhetővé a gyermekek érzéstelenítése. Ez lehetővé tette a műtétek elvégzését és a gyermekek ivarmirigyeinek eltávolítását. Ezután mikroszkóp segítségével megállapítható, hogy ez a helyzet herék vagy petefészekszövet.
A hereszövet = fiú, a petefészekszövet lány.3A teszt nem alkalmas a nem meghatározására, mert a nők rendelkeznek vele Androgén érzéketlenségi szindróma a heréknek az esetek túlnyomó többségében női teste és női teste van gendervan identitásuk. - 1950
- A Barr testére nézve
- Ha egy sejt egynél több X-kromoszómát tartalmaz, a további X-kromoszómák deaktiválódnak. A sejtekben lévő deaktivált X-kromoszóma a mikroszkóp alatt sötét foltként látható, amelyet felfedezőjéről, a Barr-testről neveztek el.
Barr test = fiú, de barr test = lány.4A teszt nem elég pontos a nem meghatározásához, mert a Turner-szindrómás és androgénérzékenységi szindrómában szenvedő nők nem Barr testek míg a Klinefelter-szindrómás férfiaknak, néhány androgenitális szindrómás és XX kromoszómájú férfinak Barr teste van. - 1957
- Keressen egy Y kromoszómát
- Bár 1890 óta ismert, hogy az embernek kromoszómái vannak, azt csak 1957 óta állapították meg biztosan, hogy az embernek 46 kromoszómája van.
Y kromoszóma = fiú, nincs Y kromoszóma = lány.5A teszt nem alkalmas a nem meghatározására, mert a nőknek a nemi diverzitás különböző formáiban lehet Y kromoszómája. - 1990
- Keressen egy SRY gént
- Egy 1990-es publikáció egy új gént mutatott be, amelyet magabiztosan SRY génnek neveztek el: az Y nemet meghatározó régiót.[30]. Később kiderült, hogy az SRY génen kívül sokkal több gén határozza meg, hogy valakiből férfi vagy nő lesz-e.
Egy SRY gén = fiú, nincs SRY gén = lány.6A teszt nem alkalmas a nem meghatározására, mert az AOS-ben szenvedő nőkben is van SRY gén, anélkül, hogy férfiasodnának. - 2011
- Hormonszint mérés
- Mivel minden korábbi nemmeghatározási módszer kudarcot vallott, 2011-ben (FIFA) és 2012-ben (NOB) új megközelítést választottak: a női sportolók tesztoszteronszintje nem haladhatja meg a 10 nmol/l-t. Nők hiperandrogenizmus csak akkor vehettek részt női versenyeken, ha orvosi kezelésen estek át tesztoszteronszintjük csökkentésére.72015-ben az IAAF nemzetközi atlétikai szövetség elvesztette Dutee Chand indiai atléta perét a Nemzetközi Sportdöntőbíróságon (CAS), mert nem lehetett tudományosan bizonyítani, hogy a tesztoszteron valóban hozzájárulna a jobb sportteljesítményhez. Ennek ellenére az IAAF most még alacsonyabb, 5 nmol/l-es határértéket alkalmaz.
Több mint 10 nmol tesztoszteron literenként vérben = fiú, kevesebb, mint 10 nmol tesztoszteron liter vérben = lány.8 A teszt nem alkalmas az ember nemének meghatározására, mert az androgénérzékenység is közrejátszik, és a férfiak és a nők között is nagy az átfedés – egy sportolók körében végzett vizsgálat szerint a férfiak 16,5%-ánál nagyon alacsony a tesztoszteronszint. míg a nők 13,7%-ának volt magas tesztoszteronszintje[12]. - nu
Referenciák és kapcsolódó témák
Kép: "a kromoszómától a DNS-ig": NNID| Arisztotelész mellszobra: Jastrow 2006 | „Védd meg intersex gyerekek”: ILGA World | "Kettős spirál": NNID.