Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Výhody snížené plodnosti

Publikováno: Vesmír 94, 383, 2015/7
Rubrika: Glosy

Zhruba třetina počatých lidských embryí nedokončí vývoj. Mutace, která k tomu významně přispívá, se v populaci vyskytuje překvapivě často. Ledacos naznačuje, že byla pro naše předky výhodná.

„Nespravedlivě“ rozdělená dědičná informace

Lidská embrya jsou mimořádně nešikovná při dělení svých buněk. Nepříjemně často se pletou a nerozdělí dědičnou informaci spravedlivě mezi obě nově vznikající buňky.

Lidská dědičná informace je v každé buňce uložena ve 46 „porcích“, tzv. chromozomech. V embryích nejednou dochází k tomu, že některým buňkám nějaký ten chromozom chybí a jiným naopak přebývá.1) S určitým podílem takových buněk se dokáže embryo vypořádat a dokončí vývoj ve zdravé dítě.2) Pokud je defektních buněk většina nebo jsou takto postiženy všechny buňky zárodku, hrozí narozenému dítěti závažný defekt. Nejznámějším příkladem je výskyt nadbytečného chromozomu 21, který má za následek tzv. Downův syndrom. Relativně četné jsou však i odchylky od normálního počtu chromozomů určujících pohlaví.3) Mnohem častěji však mají chybějící nebo nadbytečné chromozomy za následek smrt zárodku.

Chybný počet chromozomů může dostat embryo do vínku od pohlavních buněk už při oplození. Spermie jsou vůči chybám v počtu chromozomů velmi odolné a jejich příspěvek k abnormálnímu počtu chromozomů embrya je zanedbatelný.4) Vajíčka jsou v tomto ohledu podstatně rizikovější a pravděpodobnost defektů u nich narůstá s věkem matky.5) Přehmatům při rozdělování chromozomů mezi nové buňky se však nevyhnou ani embrya, která získala při oplození normální sadu 46 chromozomů. Tým vedený Rajivem C. McCoyem ze Stanfordovy univerzity hledal příčiny pochybení embryí při dělení dědičné informace a došel k překvapivému zjištění.6)

Mutovaný gen PLK4

Vědci využili toho, že se dnes při léčbě neplodnosti oplozením ve zkumavce kontroluje počet chromozomů v embryích. Embryologové odeberou z vyvíjejícího se zárodku jednu či dvě buňky a prověří jejich dědičnou informaci. Embryo tím neztratí nic ze svých schopností dalšího vývoje. Nastávající matce pak lékaři vpraví do dělohy jen embryo s normálním počtem chromozomů. Zvyšuje se tak šance na otěhotnění a eliminuje se riziko narození dětí postižených například Downovým syndromem. McCoy a jeho spolupracovníci nashromáždili data o více než 30 000 embryích asi 4000 rodičovských párů. Vyšetřením dědičné informace rodičů určili, jestli chybějící či naopak nadbytečný chromozom pocházel od otce, nebo od matky. Pokud byl defekt mateřského původu, počítal McCoy s tím, že abnormální počet chromozomů padá na vrub vajíčka. Pokud se defekt týkal chromozomů otce, přičetl jej McCoy defektu, jenž nastal při dělení buněk embrya, protože spermie dodávají zárodku v drtivé většině případů správnou porci chromozomů.

Následně vědci pátrali v dědičné informaci rodičů po mutacích, které by mohly k poruchám při rozdělování chromozomů v buňkách embrya významněji přispívat. V dědičné informaci otců takovou mutaci nenašli. U matek uspěli. Mutace postihuje gen PLK4, podle kterého buňky vyrábějí enzym polo-like kinázu 4. Tento enzym sehrává důležitou roli při kontrole dělení buněk časného embrya. Zárodek si během několika počátečních buněčných dělení vyrábí tento enzym jen podle dědičné instrukce matky. Pokud má žena v buňkách rizikovou variantu genu PLK4, pak pravděpodobnost abnormálního počtu chromozomů v jejích embryích stoupá podobně, jako kdyby jí nebylo 35, ale byla o dva roky starší.7)

Zmatení otců

Překvapivé je rozšíření rizikové mutace genu PLK4. Její podíl neklesá v žádné z prověřovaných světových populací pod 15 % a v některých skupinách obyvatelstva ji nese až 45 % lidí. Pohled do genomů pravěkých lidí odhalil, že jak neandertálci, tak denisované tuto variantu genu PLK4 postrádali. Ledacos nasvědčuje tomu, že už v raných fázích vývoje člověka Homo sapiens přinášela mutace významnou výhodu. Tím také McCoy a spol. vysvětlují, proč se udržela v lidské populaci dodnes, i když je zjevně příčinou významného snížení plodnosti.

O tom, jakou výhodu mutace genu PLK4 lidstvu přinesla, lze zatím jen spekulovat. Zajímavou hypotézu nabízí McCoy a jeho spolupracovníci. Podle nich ženy mutací maskovaly otěhotnění mimo trvalý partnerský svazek. Mutace zajistí, že nejedno počaté embryo nedokončí vývoj. To ztěžuje muži přehled, zda žena otěhotněla po pohlavním styku s ním, nebo s někým jiným. Šance na odhalení nevěry družky klesá. Pro ženy je to výhodné. Výchova dítěte je podstatně náročnější než výchova mláďat opic či lidoopů pomoc mužského partnera je při ní důležitá. Muži by ale s touto nemalou investicí do dítěte váhali, kdyby měli nějaké spolehlivější vodítko, jež by jim naznačovalo, zda jsou otci dítěte, nebo ne. Podobně přispívá k uvedení mužů v nejistotu i to, že ženy na rozdíl od samic ostatních primátů nemanifestují okolí, zda se nacházejí v plodné fázi pohlavního cyklu, ani to, že jsou ochotné k pohlavnímu styku i v době, kdy nemohou otěhotnět. Uvidíme, zda a nakolik toto zatím ryze teoretické vysvětlení obstojí. Zdaleka ne všem odborníkům se líbí.

„Že by byla evoluční potřeba znejistit otcovství natolik silná, že by vedla až ke snížení životaschopnosti lidských embryí? To je šílené,“ říká na adresu hypotézy McCoye a spol. evoluční genetik Ed Green z Kalifornské univerzity v Santa Cruz.

Poznámky

1) Abnormální počet chromozomů v buňce se označuje jako aneuploidie, normální počet chromozomů jako euploidie.

2) Výskyt buněk s nenormálním počtem chromozomů lze zaznamenat až u tří čtvrtin všech lidských embryí.

3) Když například z dvojice pohlavních chromozomů zůstane v buňkách jen jeden chromozom X, trpí člověk tzv. Turnerovým syndromem. Naopak nadbytečný chromozom X má v mužském organismu za následek tzv. Klinefelterův syndrom.

4) Podíl spermií s chybným počtem chromozomů nepřekračuje 5 % a podíl spermií na vadném počtu chromozomů v embryu nepřesahuje 1 %.

5) Například dítě s Downovým syndromem se matkám ve věku mezi 20 a 25 lety rodí s pravděpodobností 1 : 1400. U matek ve věku 35 let je tato pravděpodobnost 1 : 350, u čtyřicetiletých matek 1 : 100 a u matek starších než 45 let 1 : 25.

6) McCoy R. C. et al., Science 348, 235–238, 2015.

7) V případě Downova syndromu, což je jen jedna z mnoha poruch vyvolaných nesprávným počtem chromozomů, čelí 37leté matky riziku narození postiženého dítěte s pravděpodobností 1 : 225. U 35letých matek je toto riziko 1 : 350.

Soubory

článek ve formátu pdf: 201507_383-384.pdf (214 kB)

Diskuse

Počet příspěvků: 2