BORBA za opstanak ne počinje oplodnjom, već mnogo ranije, duboko u testisima muškarca. Tamo se odvija skriveno evolucijsko natjecanje koje može imati značajne posljedice za zdravlje potomstva. Mutacije u matičnim stanicama koje proizvode spermije mogu im dati prednost, zbog čega se brže množe i nadjačavaju zdrave stanice.

Problem je u tome što ono što je "najsposobnije" unutar testisa nije nužno dobro za buduće dijete, prenosi Science Alert. 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 prijenosa na djecu.

Stalna proizvodnja i rizik od pogreške

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

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

Precizna analiza otkrila 31 novi gen

Znanstvenicima je taj proces već poznat. Ranija istraživanja identificirala su mutacije u 13 gena koje matičnim stanicama daju kompetitivnu prednost, a sve su povezane s teškim razvojnim poremećajima. Ipak, stvarni razmjeri fenomena nisu bili poznati, pa je tim pod vodstvom računalnog biologa Matthewa Nevillea s instituta Wellcome Sanger proveo detaljno istraživanje.

Koristili su iznimno 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 od slučajnosti, 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 otprije 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 posto spermija nosi mutaciju koja može uzrokovati bolest, a do sedamdesete godine taj udio raste na 4,5 posto.

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

Prirodni mehanizmi zaštite

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

Znanstvenici ističu da veza između mutacija u spermijima 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 spermija, s vremenom eliminiraju kroz generacije. Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature.