humangenetikk

Selv om de aller fleste celler i menneskekroppen har 46 kromosomer, finnes det et par unntak. Kjønnscellene (spermier og eggceller) har kun 23 kromosomer totalt – ett kromosom fra hvert par. Det er fordi de skal smelte sammen ved befruktning og bli til et embryo med til sammen 46 kromosomer. Røde blodceller har ingen cellekjerne og derfor heller ingen kromosomer. De bruker alt sitt volum til hemoglobinet som frakter oksygen rundt i kroppen.

På de 46 kromosomene og det mitokondrielle DNA-et ligger genene våre. Mennesket har omtrent 25 000 gener totalt. Mange av genene er felles med andre arter, slik som såkalte «husholdningsgener» som står for basale funksjoner i alle celler. Andre gener og genvarianter er spesielle for mennesker.

Store deler av det menneskelige genomet består av såkalt repetert DNA. Dette er fragmenter av DNA som er så å si identiske og gjentar seg mange ganger. En stor del av disse kalles transposoner og har en egenskap som gjør at de kan flytte seg rundt i genomet. Faktisk utgjør transposoner så mye som halvparten av menneskets arvemateriale og det er grunnen til at det menneskelige genomet er så stort. Det mest dominerende transposonet heter Alu1 og finnes i over én million kopier. Dette utgjør nesten elleve prosent av menneskets genom.

Før ble disse typene DNA kalt «selfish DNA» på engelsk eller «egoistisk DNA» fordi de ble ansett som en slags genomisk parasitt, det vil si at de var der kun til sin egen nytte. Nå har man funnet at noen av dem har viktige funksjoner og har hatt påvirkning på menneskets evolusjon.

Omtrent åtte prosent av menneskets DNA består av arvemateriale fra virus. Dette arvematerialet er rester etter infeksjoner som skjedde langt tilbake i tid, til og med før mennesket oppstod som art. Mesteparten kommer fra såkalte retrovirus. Et retrovirus invaderer celler i en vertsorganisme og sammenføyer arvematerialet sitt i cellenes eget DNA. Dersom et virus invaderer en eggcelle eller sædcelle kan virusets arvemateriale gå i arv til neste generasjon og på denne måten bli værende i vertens arvemateriale. Over tid oppstår det mutasjoner i DNA-et fra virusene, og virusene gjør ikke lenger noen skade på vertsorganismen slik virus normalt gjør ved infeksjoner. Da kalles de endogene retrovirus.

Allikevel kan det se ut som noen av dem er involvert i utvikling av kreft. Andre har en mer positiv effekt ved å beskytte mot andre virus.

Da moderne mennesker (Homo sapiens) vandret ut av Afrika og inn i Midtøsten for rundt 60 000 år siden, traff de på neandertalere som allerede bodde der. Neandertalere og Homo sapiens sameksisterte i omtrent 10 000 år, og man har alltid lurt på om de paret seg med hverandre og fikk avkom. Kartleggingen av genomet til neandertalerne har bekreftet at de gjorde det. Da forskere sammenlignet DNA tatt ut av bein fra neandertalere med DNA fra moderne mennesker, fant man at omtrent 2,5 prosent av genomet til moderne mennesker stammer fra neandertalerne. Dette gjelder for alle mennesker utenfor Afrika, fordi det moderne mennesket blandet seg med neandertalerne først etter at de hadde vandret ut av Afrika og inn i Midtøsten. DNA-et som stammer fra neandertalerne finner man i den delen av genomet som ligger i cellekjernen, det vil si ikke i DNA-et i mitokondriene.

En annen gruppe forhistoriske mennesker som har satt spor i genene til det moderne mennesket er denisovanerne. Sammenligning av DNA tatt ut av et 41 000 år gammelt bein funnet i hulen Denisova i Sibir med DNA fra moderne mennesker, har vist at vi deler omtrent 4,8 prosent av vårt arvemateriale med denisovanerne. Krysninger mellom moderne mennesker og denisovanere skjedde for cirka 50 000 år siden, før begge disse gruppene vandret videre ut av det kontinentale Asia.

Tibetanerne har levd i store høyder i tusener av år og har tilpasset seg luft med lavt oksygeninnhold. Genetisk tilpasning til å leve i høyden er mest sannsynlig veldig kompleks, men forskere har funnet flere gener som er knyttet til dette og som har blitt selektert på hos tibetanerne.

Ett av disse genene er EGLN1 hvor det er funnet en variant hos tibetanere som beskytter mot hypoksi (utilstrekkelig oksygentilførsel til vev). En konsekvens av hypoksi er at produksjonen av røde blodceller øker til et for høyt nivå (også kalt erytrocytose). Erytrocytose kan blant annet føre til blodpropp. Mutasjonen som tibetanere har i genet EGLN1 er dermed en lokal tilpasning som beskytter tibetanerne mot negative konsekvenser av lavt oksygeninnhold i lufta.

Stivelse brytes ned av et enzym kalt amylase som skilles ut av spyttkjertlene og bukspyttkjertelen. Jo mer man har av dette enzymet, jo bedre er man på å bryte ned stivelse. Menneskelige populasjoner som har tilpasset seg et kosthold med mye stivelse har flere kopier av genet som produserer amylase enn populasjoner med mindre stivelse i kostholdet. I gjennomsnitt har individer fra populasjoner med lite stivelse i kosten 5,4 kopier av genet, mens individer med mye stivelse i kosten har 6,7 kopier.

Et av de mest studerte genene hos mennesket er genet TP53. Dette genet beskytter oss mot kreft og kalles ofte «guardian of the genome» – genomets beskytter – en slags superhelt av et gen. I omtrent halvparten av alle krefttyper er dette genet mutert, det vil si at det ikke virker som det skal.

Hvilke gener det forskes mest på varierer fra år til år. Før 1985 ble det forsket veldig mye på genet for hemoglobin, HBB. Dette stammer fra oppdagelsen av sigdcelleanemi helt tilbake til 1940-tallet og hemoglobin ble dermed en slags pioner når det gjelder å studere sykdommer på molekylært nivå. På slutten av 1980- og begynnelsen av 1990-tallet var genet CD4 på topp, på grunn av sin rolle i hiv-infeksjon som bredte om seg på denne tiden. Genet produserer et protein som sitter på overflaten av T-cellene og er viktig for bekjempelse av infeksjoner.

Det er ulike årsaker til at noen gener studeres mer enn andre. Ikke bare viktigheten av genet, men også hvor lett det er å studere, historiske årsaker som hva som har blitt studert før, og hvilken teknologi som til enhver tid er tilgjengelig.

Eneggede tvillinger har blitt mye brukt i genetisk forskning på mennesker. Grunnen til det er at man da kan sammenligne to genetisk like individer og dermed tilsynelatende kunne skille hva som skyldes arv og hva som skyldes miljø. Dessverre har det vist seg å ikke være så enkelt, samspillet mellom genotype og miljø er enda mer komplisert.