Her birimiz ‘mutant’ olarak doğuyoruz. Yani, anne ve babamızın DNA’sı bize aktarılırken, eşey hücrelerinde meydana gelmiş yeni mutasyonlar bize aktarılıyor. Sonuç olarak, ne annemizin ne de babamızın sahip olmadığı bir miktar DNA dizi değişikliği ile doğuyoruz.
Diğer taraftan, annenin yumurtasının ve babanın sperminin üretilirlerken geçirdikleri hücre bölünmesi sayıları farklı olduğundan, erkek ve kadından çocuklara aktarılan yeni mutasyon sayıları/oranları farklı olması bekleniyor. Fakat, ne kadar farklı?
Bu konu daha önceleri yayımlanan çalışmalar ile incelenmişti: Bu çalışmalarda bir ailedeki bireylerin genomları (yani tüm DNA'ları) dizileniyor ve iki nesil arasında diziler karşılaştırılıyordu. Fakat, çalışmalarda kullanılan örneklem sayısının düşük olması, bulunan farkın anlamı konusunda yorum yapmayı zorlaştırıyordu.
Nature Genetics dergisinde yeni yayınlanan bir çalışma bu konuda şu ana kadar sahip olduğumuz en net ve anlamlı verileri sunuyor.
YENİ NESİLLER ORTALAMA 45 YENİ MUTASYONLA DOĞUYOR
Çalışma için 816 anne-baba-çocuk üçlüsünün genomunu dizileyen çıkaran araştırmacılar, çocuğun DNA dizisini oluşturan harflerin (nükleotidlerin) tek tek hangi noktalarda anne ve babadan farklı olduğunu saptadılar.
İlk bulunan sonuç, ortalama olarak her bir çocuğun anne ve babalarında olmayan 45 yeni mutasyonla doğduğunu gösteriyor.
Bu miktar kulağa çok gibi gelebilir. Fakat DNA’mızın 3 milyar harflik upuzun bir dizi olduğu düşünülürse, dizinin sadece 45 noktasında bulunan mutasyon miktarın ne kadar az olduğu ortaya çıkar. Yine de bu seyreklik bizi yanıltmamalı. Mutasyonlar DNA dizisinde meydana geldikleri yere göre zararlı (örneğin hastalık yapıcı), çoğu zaman etkisiz, ender olarak da faydalı etkiler gösterebilir. Uzun vadede mutasyonlar, canlı topluluklarının farklılaşan koşullara uyarlanımı için de evrimsel hammaddeyi oluşturur.
Nitekim mutasyon geçirmeyen bir canlı türü evrilemezdi. Tersine, çok yüksek miktarda mutasyon geçiren bir türde de kalıtsal bilgi bozulur ve sistem işleyemezdi. Bu yüzden canlı türlerde yeni mutasyon oranı milyonda bir bile değildir.
SPERM, YUMURTAYA GÖRE 3 KAT DAHA FAZLA YENİ MUTASYON TAŞIYOR
Araştırmacılar, 20 yaşında bir babadan gelen spermin, 20 yaşında bir anneden gelen yumurta hücresine oranla, çocuğa ortalama 3 kat daha fazla mutasyon sağladığını da gösteriyorlar. Örneğin, 20 yaşında bir anne ortalama 7 yeni mutasyon aktarırken, aynı yaşta olan bir baba ortalama 20 kadar yeni mutasyonu yeni nesle aktarıyor.
Bu önemli fark dişi ve erkek eşey hücrelerinin üretimindeki farklılıklara dayanıyor.
Anne üreme hücreleri, kök hücrelerin bölünmesi ile çok erken bir safhada, daha annenin kendisi doğmamışken, yani “fetal” dönemde oluşuyor. Annenin doğumundan sonra, anne vücudunda yeni yumurta hücresi üretilmiyor. Bunun sonucunda, 20 yaşında bir annenin yumurta (yani eşey) hücreleri, ortalama 22 hücre bölünmesi ile üretilmiş oluyor.
Babada durum çok farklı. Spermlerin atası olacak hücreler ilk olarak yine ‘fetal’ dönemde oluşuyor, ama kadından farklı olarak ergenlik döneminden itibaren erkek sürekli sperm üretiyor. Bunun için de sperm kök hücreleri sürekli bölünmek zorunda. Bu nedenle 20 yaşında bir babanın spermi, ortalama 190 hücre bölünmesi sonucu oluşuyor.
Her bir hücre bölünmesinde DNA kopyalama gerçekleşiyor. Her bir kopyalamada da DNA dizisi kopyalama hatası, yani mutasyon riski var. Dolayısıyla daha fazla hücre bölünmesi demek, daha fazla mutasyon demek oluyor.
Yine de, sperm ve yumurta hücrelerinin bölünme sırasında maruz kaldıkları mutasyon oranının, vücudun diğer hücrelerinin bölünmelerinde meydana gelen mutasyon oranlarına göre, çok ciddi oranda düşük olduğu dikkate değer.
BABA YAŞI ARTTIKÇA BEBEĞE AKTARILAN MUTASYON SAYISI ARTIYOR
Az önce bahsedildiği gibi, babalar yetişkinlik dönemleri sonrasında da sperm üretmeye devam ediyorlar. 20 yaşında bir babanın spermleri yaklaşık 190 hücre bölünmesi ile üretilirken, 40 yaşında bir babanın spermleri yaklaşık 650 hücre bölünmesi ile üretilmekte. Yaşlanan babalarının spermleri, daha genç babaların spermlerine göre daha fazla hücre bölünmesi geçirdiğinden, yaşlı babaların spermlerinde daha fazla mutasyon beklenebilir.
Araştırmacılar bu hipotezi de test ediyorlar. Bunun için, farklı yaşlarda baba olmuş kişilerin çocuklarının taşıdıkları baba kaynaklı yeni mutasyon sayılarını karşılaştırıyorlar. Sonuçlar beklentileri doğruluyor: yaşlı babaların çocukları, genç babaların çocuklarına oranla, daha fazla yeni mutasyon taşıyor. Babanın yaşı ve yeni mutasyon sayısı arasında bulunan ilişkinin sonucuna göre, babalardan çocuklara, neredeyse her bir yıl başına yeni bir mutasyon daha ilave edilebileceği gösteriliyor.
ANNE YAŞI DA ETKİLİ
Asıl ilginç ve daha önce bilinmeyen sonuç ise, anne yaşının da etkisinin olduğunun bulunması oldu. Anne yaşı arttıkça, her dört yılda bir çocuğa ortalamada bir adet ek mutasyon aktarıldığı gösterildi. Anne eşey hücresinin anne 20 yaşında dahi olsa veya 40 yaşında dahi olsa (baba sperm hücrelerinden farklı olarak) yeni bir hücre bölünmesi geçirmeden saklanıyor olması gerçeği, bu sonucu dikkat çekici kılıyor. Bu da, yaşlanan yumurtanın iç yapısındaki bozulmaların, döllenmeden sonraki DNA kopyalama süreçlerini etkileyebileceğini akla getiriyor.
Yine de, babanın yaş artışının etkisi ile karşılaştırıldığında, annenin yaş artışının mutasyon oranına etkisi çok zayıf ve çok daha az miktarda.
YENİ VE KAPSAMLI ÇALIŞMALARA İHTİYAÇ VAR
Anne ve babadan çocuğa aktarılan mutasyon miktarı farklılığının istatistiksel olarak incelendiği şu ana kadar gerçekleştirilmiş en geniş kapsamlı çalışma özelliğini taşıyan bu araştırma, önemli ve güvenilir sonuçlar sunuyor.
Yine de, ileride çok daha fazla örneklem sayısı içeren aile-içi mutasyon karşılaştırması çalışmaları yapılmasına ihtiyaç var. Bu çalışmalar, yaş ile artan mutasyon oranının ve tipinin yeni neslin karşılaşabileceği kalıtımsal hastalık riski ile nasıl bir ilişki içinde olduğu konusunda bizi bilgilendirmeyi hedeflemeli. Ayrıca, sperm-yumurta hücrelerinin üretiminde gerçekleşen mutasyonların, hangi benzer moleküler hatalar sonucunda meydana geldiklerini öğrenmemiz, ancak çok daha fazla örnek içeren çalışmalar ile aydınlanabilecek.
Daha ileri yaşta baba olan kişilerin spermlerinin taşıdığı mutasyon miktarı fazlalığı arasında kuvvetli bir pozitif ilişki var (Üstteki grafik, mavi çizgi): Babanın artan her bir yaşı ile yeni bir adet mutasyon daha meydana gelip doğacak çocuğa aktarılabilir. Annelerin artan yaş ve mutasyon miktarı ilişkisi ise, babaya oranla çok daha zayıf olsa da, yine de pozitif bir yönelim gösteriyor (Alttaki grafik, kırmızı çizgiler). Grafikler Goldmann vd. (2016) Nature Genetics makalesinden uyarlanmıştır.
İlgili makale: Jakob M Goldmann vd. Parent-of-origin-specific signatures of de novo mutations Nature Genetics aop, (2016) | doi:10.1038/ng.3597.
https://www.facebook.com/BilimsoL/