Prikazivanje
istorijske istine je isto toliko izazovno kao i potraga za naučnom istinom te
su i naši stavovi o ljudkim naporima tokom vekova išli u korist pobednika, kako
onih koji su pobedjivali na vojnim i političkim poljima, tako i onih na
naučnim. Iako je istorija genetike i njen uticaj na medicinu jedno od otkrića
od kojih zastaje dah, a od koga su pacijenti i njihove porodice već imali
velike koristi, ipak će se uspeh genetike u savremenom svetu meriti samo
kontinuiranim progresom u lečenju i prevenciji bolesti.
Gregor Mendel i zakoni
nasleđivanja
Razvoj genetike je tokom XX veka postao
zaista spektakularan. Početkom veka, 1900. godine, Mendelovi principi su čekali
da budu otkriveni, hromozomi su bili jedva vidljivi, a molekularna genetika
nije ni postojala. Nasuprot tome, u današnje vreme hromozomi se analiziraju
veoma sofisticiranim metodama, a objavljena je i sekvenca celokupnog genoma
čoveka. Napravljena je lista od blizu 11.000 gena čoveka poznate sekvence i
opisano je skoro 6.000 naslednih bolesti ili fenotipova, od kojih je za 2.200
poznata molekularno-genetička osnova.
Usled revolucije u nauci, ali i u mnogim
naučnim istraživanjima, genetika počinje značajno da utiče na skoro sve grane
medicine. Najnovija otkrića ne bave se samo retkim naslednim bolestima i
sindromima već i spituju i mnogo nasleđene poremećaje kod odraslih, kao što su
kardiovaskularne bolesti, psihijatrijske bolesti i kancer, a koje takođe mogu
biti izazvane genetskim varijacijama. Otuda danas genetika zauzima centralno
mesto u medicinskoj nauci.
Da bismo što bolje objasnili razvoj i napredak nauke o
genetici, započećemo s kratkim pregledom najznačajnijih događaja u istoriji
genetike u medicini.
Ne zna se tačno kada se Homo sapiens
prvi put pojavio na ovoj planeti, ali su se naučnici saglasili da bi to moglo
biti pre oko 50.000 do 200.000 godina. Razumno je pretpostaviti da su naši prvi
razumni preci bili isto tako znatiželjni kao i mi kada je reč o nasleđivanju i
da su se baš kao i mi danas suočavali s rađenjem dece s fizičkim nedostacima.
Natpisi u Chaldea u Vavilonu, današnjem Iraku, koji datiraju još od pre 6.000
godina, prikazuju način prenošenja određenih karakteristika konjske grive.
Ipak, rani pokušaji da se otkriju misterije genetike bili su stalno ometani
nedostatkom znanja i nerazumevanja osnovnih procesa kao što su začeće i
reprodukcija.
Rani grčki filozofi i lekari, Aristotel i Hipokrat,
zaključili su s tipičnom muškom skromnošću da su bitne karakteristike čoveka
određene muškim semenom, da se mensturalna krv koristi kao medijum, a uterus
kao inkubator. Mislilo se da se muško seme proizvodi u celom organizmu, pa će
otuda ćelavi očevi začinjati ćelavu decu. Te ideje su preovladavale sve do 17.
veka, kada su holandski naučnici Leeuwenhoek i de Graf otkrili postojanje
spermatozoida i jajne ćelije, objašnjavajući tako da i žene mogu prenositi
karakteristike na svoje potomstvo.
Procvat nauke u 18. i 19. veku doveo je do ponovnog
interesovanja za genetiku, kako kod naučnika, tako i kod lekara. Među tim
naučnicima dvojica su se naročito isticala. Francuski prirodnjak Pierre de
Maupertius proučavao je nasledne osobine kao što su polidaktilija
(prekobrojni prsti) i albinizam (odsustvo pigmentacije). Proučavajući rodoslovna
stavla zaključio je da se te dve karakteristike nasleđuju na različite načine.
Britanski lekar Joseph Adams (1756-1818.) takođe je otkrio da postoje različiti
mehanizmi nasleđivanja i publikovao delo pod naslovom Rasprava o mogućim
osobinama naslednih bolesti, koje se smatra osnovnom za genetsko
savetovanje.
Za razumevanje humene genetike mnogo dugujemo radu
austrijskog kaluđera Gregora Mendela (1822-1884.), koji je 1865. godine u
časopisu Natural History Society of Brunn, Bohemia, današnje Brno u Šekoj,
izneo rezultate svojih eksperimenata o ukrštanju baštenskog graška. Ubrzo potom
Mendelova zapažanja su objavljena u časopisu Transactions of the Society,
gde su nažalost prošla poprilično nezapaženo. Konačno 1900. godine, 16 godina
posle njegove smrti, prvi put se uviđa njihov veliki značaj. Suština Mendelovog
rada je u otkriću naslednih činilaca i načina na koji se oni nasleđuju. Termin
gen prvi put je dao danski botaničar Johannsen 1909. godine, a potiče od reči
pangen koju je uveo De Vries. Taj termin potiče od reči pangeneza koju je
koristio Darwin još 1868. kao priznanje Medelovom doprinosu, termin Mendelovo
nasleđivanje danas se primenjuje na različite oblike nasleđivanja svojstava
koje kontroliše jedan gen, ali i na poremećaje za koje je dokazano da su
posledica defekata u jednom genu.
U svojim eksperimentima ukrštanja Mendel je proučavao
alternativne oblike određenih svojstava baštenskog graška, koristeći za svaki
eksperiment linije koje se razlikuju samo u jednom svojstvu. Na primer,
primetio je da kada se neke linije, uzgajane zbog svoje karakteristike kao što
je visina, ukrštena sa biljkama patuljastog rasta, sve biljke u prvoj filijalnoj
generaciji, ili F1 generaciji, bile su visoke. Ako su biljke iz F1
generacije samooplođene, dobijene su visoke i niske biljke u odnosu 3:1.
Svojstva koja su se manifestovala u F1 hibridima smatraju se dominantnim,
dok su ona koja su se ponovo pojavila u F2 generaciji opisana kao recesivna.
Ponovnom analizom ukazano je na to da su Mendelovi rezultati „suviše dobri da
bi bili tačni“. Ipak, nosioci dominantnih i recesivnih obeležija javljali su se
u F2 generaciji u nesumnjivom odnosu 3:1, što je mnogo bolji rezultat nego što
bi zakoni statistike mogli da predvide. Jedno od mogućih objašnjenja jeste i to
da je on možda objavljivao samo one rezultate koji su najbolje odgovarali
njegovoj prethodno zamišljenoj hipotezi delovanja jednog gena. Kakva god da je
bila istina, kasniji događaji su pokazali da je Mendelova interpretacija
dobijenih rezultata bila u potpunosti tačna.
Mendelova pretpostavka bila je da je svako svojstvo koje
se proučava kontrolisano parom faktora, od kojih je svaki nasleđen od jednog
roditelja. Čiste linije s dva identična gena, korišćene za početno ukrštanje
nazivaju se homozigotne. Hibridne biljke F1 generacije, od kojih svaka
ima po jedan genski alel za visoku i jadan za nisku stabljiku, označene su kao heterozigotne.
Geni odgovorni za kontrastna obeležija zovu se alelomori ili aleli.
Na osnovu Mendelovih eksperimenata s biljkama
ustanovljena su tri glavna principa, poznata kao zakoni uniformnosti,
razdvajanja i nezavisnog kombinovanja.
Zakon uniformnosti
Zakon
uniformnosti odnosi se na činjenicu da se ukrštanjem dva homozigota s
različitim alelima dobija potomstvo, tj. F1 generacija, koje je uniformno i
heterozigotno. Drugim rečima, konstrastne osobine se ne mešaju, kao što se
ranije verovalo, a mogu se ponovo pojaviti u narednim generacijama.
Zakon razdvajanja
Činjenica
je da svaka jedinka poseduje dva gena za određeno svojstvo, a da samo jedan
može biti prenesen u datom trenutku osnova je zakona razdvajanja. Retki izuzeci
od tog pravila mogu se javiti kada se dva alalna gena ne razdvoje zbog
nerazdvajanja hromozoma u prvoj mejotičkoj deobi.
Zakon nezavisnog kombinovanja
Zakon
nezavisnog kombinovanja odnosi se na činjenicu da se članovi različitih genskih
parova razdvajaju u potpmstvu nezavisno jedan od drugog. Ponekad to nije tačno
jer se geni koji se nalaze jedan pored drugog na istom hromozomu nasleđuju
zajedno, a nazivaju se vezani geni. Postoje i mnogi drugi slučajevi kada se
narušavaju Mendelovi zakoni nasleđivanja, ali i uprkos svemu tome oni ostaju
osnova za razumevanje genetike.
Hromozomska osnova nasleđivanja
Istovremeno
kako je raslo interesovanje za Mendelovo nasledjivanje, počelo je mnogo da se
spekuliše o načinima nasleđivanja. U to vreme se znalo da svaka ćelija sadrži
jedro u kome se nalaze končaste strukture poznate kao hromozomi, tako nazvani
zbog njihovog afiniteta za određene boje (chroma
– boja, soma – telo). Od druge
polovine 19. veka hromozomi su mogli da budu proučavani zbog razvoja citoloških
tehnika bojenja. Ćelije u stadijumu mitoze proučavane su još od 1880. godine,
da bi tek 1902. godine Walter Sutton, američki student medicine, i Theodour
Boveri, nemački biolog, nezavisno jedan od drugog predložili da hromozomi mogu
biti nosioci nasleđivanja. Zatim, Thomas Morgan transforimiše Sutonovu
hromozomsku teoriju u teoriju gena, a Alfons Janssens uočava formiranje hijazmi
između homologih hromozoma tokom mejoze. Tokom kasnih dvadesetih godina 20.
veka, a zatim 1930. godine Cyril Darlington postaje vodeći svetski citolog,
omogućavajući da se razjasni struktura hromozoma korišćenjem lala sakupljenih
za vreme ekspedicije u Persiji. Tokom 1920. termin genom (genome) ulazi u naučni rečnik, sjedinjujući reči genom (gen na nemačkom jeziku) i ome za hromozome.
Kada
je Mendelovo nasleđivanje prvi put povezano s hromozomima, mislilo se da je
normalan broj hromozoma kod ljudi 48, iako su se pojavljivali i neki drugi
podaci. Broj od 48 hromozoma dobijen je tokom istraživanja koje je 1921. godine
obavio Theophilus Painter, američki citolog koji je bio Boverijev student. U
stvari, sam Painter je imao neke preparate koji su jasno prikazivali 46
hromozoma, mada se i on na kraju ipak zadržao na broju 48. Te razlike su
verovatnopoticale od lošeg kvaliteta preparata, jer čak i u ranim pedesetim
prošlog veka nailazimo na to da citolozi broje 48 hromozoma. Tek 1956. godine
Tjio i Levan su utvrdili da je tačan broj hromozoma čoveka 46, a to je bilo tri
godine posle otkrića tačne strukture DNK.
