Novo otkriće o muškoj plodnosti: S godinama raste broj potencijalno štetnih mutacija

Tamo se odvija skriveno evolucijsko natjecanje koje može imati značajne posljedice za zdravlje potomstva. Mutacije u matičnim ćelijama koje proizvode spermatozoide mogu im dati prednost, zbog čega se brže množe i nadjačavaju zdrave ćelije.

Problem je u tome što ono što je „najsposobnije“ unutar testisa nije nužno dobro za buduće dijete, prenosi „ScienceAlert“. Nova opsežna analiza otkrila je da je ovo natjecanje znatno raširenije nego što se mislilo. Mnoge od otkrivenih mutacija povezane su s razvojnim poremećajima, a njihova učestalost raste s dobi muškarca, što povećava rizik prenosa na djecu.

Stalna proizvodnja i rizik od greške

Proizvodnja spermatozoida u testisima odraslog muškarca neprekidan je proces u kojem dnevno nastaje između 150 i 275 miliona gameta. Taj proces pokreću spermatogonijalne matične ćelije koje se neprestano dijele.

Time obnavljaju vlastitu zalihu i istovremeno stvaraju ćelije koje se razvijaju u spermatozoide. Svaka dioba nosi rizik od mutacije zbog grešaka pri kopiranju DNK. Iako je većina mutacija bezopasna, povremeno se pojavi ona koja novoj matičnoj ćeliji daje prednost. Takva mutirana loza zatim se širi na račun okolnih ćelija, zauzima prostor i proizvodi sve veći broj spermatozoida koji nose istu mutaciju.

Precizna analiza otkrila 31 novi gen

Naučnicima je taj proces već poznat. Ranija istraživanja identifikovala su mutacije u 13 gena koje matičnim ćelijama daju kompetitivnu prednost, a sve su povezane s teškim razvojnim poremećajima. Ipak, stvarni razmjeri fenomena nisu bili poznati, pa je tim pod vođstvom računarskog biologa Metjua Nevila sa instituta „Wellcome Sanger“ proveo detaljno istraživanje.

Koristili su izuzetno preciznu metodu sekvenciranja DNK, nazvanu NanoSeq, za analizu uzoraka sperme muškaraca starih od 24 do 75 godina. Fokusirali su se na znakove takozvane pozitivne selekcije.

Riječ je o mutacijama koje se pojavljuju češće nego što bi se očekivalo slučajnošću, što upućuje na to da pružaju prednost u preživljavanju. Analizom je pronađeno više od 35.000 mutacija, a među njima je izdvojeno 40 gena s jasnim znakovima pozitivne selekcije. Od toga je 31 gen potpuno nov u kontekstu ovog procesa, dok je preostalih devet bilo na popisu od 13 ranije poznatih.

Povezanost s bolestima i uloga dobi

Mnogi od tih gena nose rizik za potomstvo. Od 31 novootkrivenog, 27 je povezano s genetskim poremećajima, a 16 s razvojem raka. Istraživanje pokazuje da su mutacije koje se često nalaze kod djece s razvojnim poremećajima bile 66 puta učestalije u uzorcima sperme nego što bi se očekivalo prema uobičajenoj stopi mutacija. Dob muškarca ima ključnu ulogu.

Istraživači su utvrdili da se mutacije nakupljaju stalnim tempom od oko 1,67 godišnje. Zbog tog nakupljanja i pozitivne selekcije, genetski teret mutacija s godinama značajno raste. Prema procjenama, kod tridesetogodišnjaka oko dva odsto spermatozoida nosi mutaciju koja može uzrokovati bolest, a do sedamdesete godine taj udio raste na 4,5 odsto.

Model pokazuje da bi bez pozitivne selekcije te brojke bile znatno niže: 0,73 odsto u tridesetim i 1,6 odsto u sedamdesetim godinama. To znači da evolucijsko natjecanje unutar testisa povećava učestalost potencijalno opasnih mutacija dva do tri puta.

Prirodni mehanizmi zaštite

Ipak, važno je naglasiti da to ne znači da postoji 4,5 odsto šanse da će dijete naslijediti genetski poremećaj. Mutacija u spermatozoidu tek je prvi korak. Neki takvi spermatozoidi imaju manje izglede za oplodnju, a neke mutacije mogu uzrokovati zastoj u razvoju embriona ili spontani pobačaj.

Naučnici ističu da veza između mutacija u spermatozoidima i učestalosti poremećaja pri rođenju još nije u potpunosti razjašnjena. Zanimljivo je da evolucija nudi i zaštitni mehanizam. Analizom genetske raznolikosti šire populacije pronađeni su dokazi da se mnoge mutacije, koje su bile uspješne u fazi proizvodnje spermatozoida, s vremenom eliminišu kroz generacije.

Istraživanje je objavljeno u časopisu „Nature“, prenosi Indeks