Viti 2023 solli një turmë përparimesh thelbësore në fushën e gjenomisë. Tre baza të dhënash të mëdha – një për njerëzit, një më gjerësisht për gjitarët dhe një për primatët (shih shiritin anësor në faqen 54) – po premtojnë zbulime krejt të reja rreth kodit burimor të jetës, veçanërisht për sa i përket specieve tona. Një moment historik i dukshëm për një depo të veçantë të ADN-së së lashtë mund të mbajë njohuri të ngjashme edhe nga paraardhësit tanë.
Çfarë është një bazë të dhënash gjenomi?
Këto depo masive gjenomike do t’u japin shkencëtarëve mjete të reja për të krahasuar ADN-në midis njerëzve, midis njerëzve dhe kafshëve dhe midis nesh dhe të afërmve tanë stërgjyshorë. Ndërsa sekuenca e gjenomit ka qenë një realitet për dekada, pjesa më e madhe e vlerës së gjenomikës qëndron në krahasimin e gjenomave të ndryshme me njëri-tjetrin për të kuptuar se si ndryshojnë ato dhe pse kanë rëndësi ato dallime. Puna e kaluar në gjenomikën krahasuese ka zbuluar gjenetikën themelore pas kushteve si autizmi, dhe madje ka zbuluar linja krejtësisht të reja të njerëzve. Këto lloj zbulimesh mund të jenë vetëm fillimi.
Duke vendosur dhjetëra gjenome në një vend, bazat e reja të të dhënave po hapin derën për pyetjet kryesore që nuk është e mundur të bëhen më parë – nga “Si duket vërtet diversiteti gjenetik njerëzor?” tek “Sa të ndryshëm janë njerëzit dhe huskitë siberianë?”
Të marra së bashku, projektet tregojnë se edhe pse ekziston për dekada, fusha e gjenomikës është ende e re. “Ka një pyll shiu me gjëra të fshehura atje që ne nuk e kemi parë ende,” thotë Benedikt Paten, një gjenetist dhe drejtor i asociuar i institutit të gjenomikës në Universitetin e Kalifornisë, Santa Cruz.
Qeni i sajë Balto, i parë këtu me musher Gunnar Kaasen në vitin 1925, ishte midis 240 specieve të gjitarëve, ADN-ja e të cilëve u rendit dhe u krahasua si pjesë e Projektit Zoonomia. (Kredia: Koleksioni Bettmann nëpërmjet Getty Images)
Ndërtimi i bazës së të dhënave
I pari nga këto projekte, i botuar në revistë Natyra në maj, prezantoi pangjenomën njerëzore. Është bërë nga dhjetëra gjenome njerëzore të renditura me saktësi të lartë – të përpiluara në një bazë të dhënash të vetme – që do të informojnë të gjithë punën e gjenomikës njerëzore duke ecur përpara. Veçanërisht, ai përditëson referencën aktuale të gjenomit që shkencëtarët përdorin ende si udhëzues, i cili bazohet në gjenomin e parë të sekuencës së plotë të njeriut në 2003.
Ai gjenom i mëparshëm referues kishte një të metë të madhe: ai vinte kryesisht nga një individ, që do të thotë se nuk mund të kapte spektrin e plotë të diversitetit gjenetik njerëzor. “Variantet janë gjërat që na përcaktojnë në mënyrë unike gjenetikisht,” thotë Paten, një anëtar i Konsorciumit të Referencës së Pangjenomës Njerëzore (HPRC) që mblodhi bazën e re të të dhënave.
Ndërsa miliona njerëzve u janë lexuar gjenomet e tyre, pak prej tyre janë renditur në detaje të mjaftueshme për të shërbyer si një referencë shkencore gjithëpërfshirëse. Studiuesit me HPRC e ndryshuan atë duke marrë gjenomet e sekuencave të plota nga 47 njerëz nga pesë kontinente, dhe më pas duke i rreshtuar ato krah për krah për të shqyrtuar dhe krahasuar çdo seksion. Rezultati përfundimtar, thotë Paten, është si një hartë – duke shtuar koordinatat në variacionet kryesore që nuk shiheshin prej kohësh.
Paten thotë se pangjenoma e re do t’i lejojë studiuesit të gjejnë dhe studiojnë variacione gjenetike te njerëzit kudo, duke hedhur potencialisht dritë mbi rrënjët e sëmundjeve si diabeti i tipit 1 dhe skleroza e shumëfishtë. Dhe kjo është vetëm pika e fillimit: HPRC synon përfundimisht të renditë dhe të shtojë qindra, dhe ndoshta mijëra, gjenome njerëzore për të zgjeruar gamën e variacionit gjenetik të përfshirë. Kjo punë mund të ndihmojë gjithashtu në përgjigjen e shumë pyetjeve themelore në lidhje me gjenet tona që ende pengojnë studiuesit.
“Ne jemi bërë shumë të mirë në renditjen e ADN-së dhe ende nuk jemi shumë të mirë për t’ju thënë se cilat ndryshime janë në të vërtetë të rëndësishme … dhe cilat janë thjesht zhurmë e rastësishme,” thotë Elinor Karlsson, një gjenetiste në Universitetin e Massachusetts Chan Medical. Shkolla dhe Instituti i Gjerë në MIT dhe Universitetin e Harvardit.
Shkencëtarët nga e gjithë bota kanë krijuar një “pangjenom” të ri që plotëson boshllëqet e sekuencës së munguar nga gjenomi i mëparshëm i referencës njerëzore, duke kapur shumë më shumë diversitet gjenetik sesa ishte e mundur më parë. (Kredia: Darryl Leja/NHGRI)
Si mund ta përdorim ADN-në nga gjitarët?
Për ta kuptuar këtë, shkencëtarët kanë nevojë për më shumë gjenome – dhe jo vetëm nga njerëzit. Këtu hyn Projekti Zoonomia, të cilin Karlsson e ndihmoi ta drejtonte. Shkencëtarët me projektin krahasuan sekuencat e ADN-së nga 240 lloje gjitarësh që ekzistojnë sot, duke përfshirë kuajt, njerëzit, ketrat e tokës dhe madje edhe qenin e sajë Balto, husky i famshëm që ndihmoi dërguan medikamente jetëshpëtuese në Alaskë në vitin 1925. Më pas, duke përdorur metodën e shtrirjes, Paten dhe ekipi i tij ndihmuan si pionier, ata krahasuan disa rajone me njëri-tjetrin.
Ashtu si me pangjenomën njerëzore, të shohësh të gjitha ato gjenome krah për krah mund të jetë ndriçuese. Karlsson thotë se një prioritet është konstatimi se cilat rajone të gjenomit janë të hapura ndaj ndryshimeve evolucionare dhe cilat jo, si dhe cilat rajone të gjenomit janë aq kritike për mbijetesën, saqë ndryshimet evolucionare ndodhin rrallë.
Për këtë qëllim, me Projektin Zoonomia, i cili publikoi grupin e tij më të plotë të punimeve kërkimore në Shkenca në prill, studiuesit tani po synojnë rajone gjenomike që duken të njëjta në shumë ose të gjithë gjitarët. Kjo është një shenjë e fortë se ato zona të gjenomit kodojnë për tipare që nuk mund të ndryshohen pa shkaktuar efekte anësore të tmerrshme.
Këto rajone të konservuara nga evolucioni mund të ndihmojnë shkencëtarët që studiojnë sëmundjet gjenetike drejt mutacioneve thelbësore. Kjo sepse përcaktimi i një ndryshimi në një rajon të gjenomit që zakonisht nuk ndryshon kurrë është një shenjë e fortë se mund të jetë i lidhur me sëmundje.
Theksimi i dallimeve në specie
Shkencëtarët e përfshirë në projekt po eksplorojnë gjithashtu pyetje të tjera themelore në lidhje me ndryshimet midis specieve. Për shembull, projekti thekson se ku gjenomi njerëzor përmban variacione unike të gjeneve që kontrollojnë se si ADN-ja paloset në qeliza, gjë që ndikon në shprehjen e gjeneve. Këto ndryshime mund të zbulojnë pse truri i njeriut është shumë më i madh se ai i të afërmve tanë të ngushtë të shimpanzeve, thotë Karlsson.
Të afërmit tanë stërgjyshorë nuk përjashtohen as nga bumi i gjenomikës në vitin 2023. Këtë vit, numri i gjenomeve në bazën më të madhe të të dhënave në botë të ADN-së së lashtë njerëzore të kuruar, Burimi i ADN-së së Lashtë Allen (AADR), kaloi shifrën 10,000. Baza e të dhënave përfshin gjenomet jo vetëm nga njerëzit modernë, por edhe nga kushërinjtë tanë evolucionarë si Neandertalët dhe Denisovanët.
AADR është ideja e David Reich, i cili hulumton ADN-në e lashtë në Harvard dhe laboratorin e tij, dhe përfshin gjenomet që variojnë nga vetëm disa qindra vjet deri në mbi njëqind mijë vjet të vjetra. Ndërsa burimi kalon kufirin me pesë figura, ai thotë se po hap mundësi të reja për arkeologjinë dhe antropologjinë.
Me mijëra gjenoma të lashta, shkencëtarët mund të kalojnë përtej pyetjeve për vetëm një ose disa individë, në studimin e varrezave të tëra – madje edhe të popullsive të tëra – për të kuptuar se si ata njerëz të hershëm ndryshonin nga njëri-tjetri. Për shembull, puna e fundit në gjenomikën e lashtë ka zbuluar ndryshime gjithëpërfshirëse të popullsisë në të gjithë Evropën dhe Azinë mijëra vjet më parë ndërsa grupe të reja njerëzish të lashtë u zhvendosën, duke pikturuar një portret shumë më kompleks të historisë sonë evolucionare nga sa e imagjinonin shkencëtarët më parë.
Reich vlerëson se dhjetëra mijëra gjenome të lashta ende presin të publikohen zyrtarisht, që do të thotë se AADR do të vazhdojë të rritet vetëm në vitet e ardhshme, ashtu si pangjenomi njerëzor dhe Projekti Zoonomia. Gjenomika në shkallë të gjerë sapo ka filluar.
Kjo histori u botua fillimisht në numrin tonë të janarit, shkurt 2024. Kliko këtu të abonoheni për të lexuar më shumë histori si kjo.
