Samolubne plemniki widzą, że starsi ojcowie przekazują więcej mutacji powodujących choroby

Ryzyko przekazania przez starszych ojców mutacji przedwczesnych, powodujących choroby u swoich dzieci jest większe niż sądziliśmy. Sekwencjonowanie genomu wykazało, że u mężczyzn w wieku trzydziestu kilku lat, około 1 z 50 plemników ma mutację powodującą chorobę – co wzrasta do prawie 1 na 20 w wieku 70 lat.

„Praca jasno pokazuje, że starsi ojcowie mają większe ryzyko przekazania większej liczby mutacji patogennych” – mówi Raheleh Rahbari z Instytutu Sangera w Wielkiej Brytanii.

Przyszli rodzice mogą chcieć wziąć to pod uwagę, mówi członek zespołu Matthew Neville, również z Instytutu Sangera. „To do rozważenia przez rodziny przy podejmowaniu decyzji”. Na przykład, młodsi mężczyźni mogą rozważyć zamrożenie spermy, jeśli uważają, że nie będą mieli dzieci do późnej starości, podczas gdy starsi mężczyźni, którzy planują założenie rodziny, mogą rozważyć różne techniki badań przesiewowych dostępne.

Ostatnie badania wykazały, że każdy z nas ma około 70 nowych mutacji, których żaden z rodziców nie posiada w większości komórek swojego ciała, przy czym 80 procent tych mutacji powstaje w jądrach ojców (nie licząc dużej aberracji chromosomowej, która jest bardziej powszechna w komórkach jajowych matki). Uważano, że liczba mutacji w spermie wzrasta stopniowo z wiekiem mężczyzn, ze względu na losowe mutacje. Jednak kilka zaburzeń genetycznych, takich jak achondroplazja czy karłowatość, jest o wiele bardziej powszechnych niż można by się spodziewać na podstawie mutacji losowych.

W 2003 roku Anne Goriely z Uniwersytetu w Oksfordzie zdała sobie sprawę, że prawdopodobnie wynika to z faktu, że niektóre komórki macierzyste dające początek spermie zaczynają działać egoistycznie. Oznacza to, że pewne mutacje mogą sprawić, że te komórki macierzyste rosną bardziej niż normalnie, więc proporcja plemników przenoszących te mutacje rośnie wykładniczo wraz z wiekiem mężczyzn, a nie w równym tempie. Goriely pokazała, że mutacje w kilku różnych genach mogą sprawić, że komórki macierzyste spermii stają się egoistyczne, ale podejrzewała, że jest ich więcej.

Teraz Rahbari, Neville i ich koledzy zsekwencjonowali ponad 100 000 plemników od 81 mężczyzn różnych wieków, oraz sekwencjonowali ich komórki krwi. Przy użyciu standardowych metod sekwencjonowania wskaźnik błędu jest zbyt wysoki, aby wiarygodnie zidentyfikować mutacje w pojedynczych cząsteczkach DNA, ale zespół użył nowej techniki, która polega na sekwencjonowaniu obu nici podwójnej spirali – jeśli mutacja zostanie znaleziona w obu nitkach, jest mało prawdopodobne, że jest to błąd.

Takie podejście pozwoliło im zidentyfikować szeroki zakres mutacji w ponad 40 genach, które sprawiają, że komórki macierzyste spermii stają się egoistyczne. „Skala efektu w całym genomie była znacznie większa, niż ktokolwiek z nas sądził” – mówi Neville.

Podczas gdy te egoistyczne mutacje stanowią tylko małą część wszystkich mutacji, mają one ogromny wpływ. Dlatego, że większość naszych genomów to śmieci, co oznacza, że większość losowych mutacji nie ma wpływu.

W przeciwieństwie do tego, egoistyczne mutacje wpływają na kluczowe geny i mogą mieć duży wpływ. „W większości przypadków są to dość poważne zaburzenia neurologiczne” – mówi Neville. Przynajmniej dwa z 40 genów, powstałe w takich warunkach, powodują autyzm, podczas gdy niektóre mutacje znacznie zwiększają ryzyko wystąpienia nowotworów.

To bardzo interesujące badanie, mówi Ruben Arslan z Uniwersytetu w Witten w Niemczech, który podkreśla, że te egoistyczne mutacje zwiększają się nieliniowo. Jednym sposobem spojrzenia na to, mówi, jest to, że rok dodatkowego wieku ojca, gdy jesteś młody, jest mniej szkodliwy niż rok dodatkowego wieku, gdy jesteś stary.

Goriely mówi, że to dobre badanie, które wymagało wielu wysiłków. „Od dawna wiadomo, że bycie starszym rodzicem to nie jest dobry pomysł” – mówi. „Akcent to dotychczas najbardziej kojarzyłoby się z matką. Teraz rozumiemy, że obaj rodzice przyczyniają się do zdrowia swoich dzieci.”

W próbkach krwi mężczyzn, łączne obciążenie mutacjami było znacznie większe u mężczyzn palących, nadmiernie pijących lub otyłych. Ale mutacje gromadziły się osiem razy wolniej w spermie, i nie było związku ze smogiem, piciem alkoholu ani otyłością. Sugeruje to, że organizm posiada mechanizm ochrony jąder przed takimi czynnikami środowiskowymi.

W oddzielnym badaniu, w którym brały udział Rahbari i Neville, nowa technika sekwencjonowania została zastosowana do komórek skóry w jamie ustnej, ujawniając podobny wzorzec wzrostu mutacji sprzyjających wzrostowi, zwiększających proporcję niektórych linii komórek macierzystych.

„Wygląda na to, że te wzorce selekcji nie są czymś wyłącznie przynoszącym jakieś komórki jajowe, akcent „, mówi Rahbari. „Podczas gdy mutacje wzrostu sprzyjające komórkom macierzystym to krok w stronę komórek stających się nowotworowymi, mogą one powodować problemy nawet jeśli komórki nie stają się nowotworowymi i mogą nawet przyczyniać się do procesu starzenia się” – mówi.