Της Ελένης Σακκά,
Τις τελευταίες μέρες, μέρος της συνεχούς ενημέρωσης για τον κορωνοϊό και τον SARS-CoV-2 αποτελεί η είδηση πως ο ιός μεταλλάχθηκε. Αυτό το γεγονός προκάλεσε ιδιαίτερο άγχος σε μερικούς πολίτες, με εκατοντάδες λοιμωξιολόγους να σπεύδουν στα κανάλια να ξεκαθαρίσουν το τοπίο. Κι ύστερα, είναι και όλες οι ερωτήσεις περί του κατά πόσο κάποιο από τα γνωστά εμβόλια θα είναι αποτελεσματικό απέναντι σε κάθε νέο μεταλλαγμένο στέλεχος του ιού. Παρ’ όλο που σήμερα δεν θα αναλύσω κάποια από τις μεταλλάξεις του SARS-CoV-2, η συγκεκριμένη λέξη έχει τον τρόπο να σπέρνει τον τρόμο σε όποιον την ακούει, εφόσον συχνά συσχετίζεται και με καρκινογενέσεις ή άλλες ασθένειες.
Καταρχάς, ας ξεκαθαρίσουμε πως το ανθρώπινο DNA του πυρήνα είναι ένα γραμμικό μόριο και αποτελείται από δύο αλυσίδες συμπληρωματικές και αντιπαράλληλες μεταξύ τους. Κάθε μία αλυσίδα αποτελεί μία τεράστια αλληλουχία τεσσάρων μορίων (νουκλεοτιδίων), τα οποία λόγω της ακριβούς τους σύστασης συμβολίζουμε με τα γράμματα A, T, G και C, χωρίς να επεκταθώ περαιτέρω. Απέναντι από το Α κάθε αλυσίδας υπάρχει Τ και απέναντι από το G υπάρχει C και έτσι λέμε πως οι δύο αλυσίδες είναι συμπληρωματικές. Σημασία έχει πως από αυτά τα τέσσερα γράμματα αποτελούνται όλες οι γενετικές μας πληροφορίες, τα γονίδιά μας (σετάκια από νουκλεοτίδια που καθορίζουν μία ιδιότητα) αλλά και αλληλουχίες που δε φέρουν κάποια πληροφορία και συχνά επιτελούν άλλες λειτουργίες, ανάμεσα στα γονίδιά μας ή έξω από αυτά. Η γενετική πληροφορία εκφράζεται σε πρωτεΐνες ή δημιουργεί μόρια RNA που επιτελούν λειτουργίες του κυττάρου.
Κατά τον πολλαπλασιασμό, την ανάπτυξη των κυττάρων, την αντικατάσταση νεκρών κυττάρων ή την επούλωση τραυμάτων, το DNA μας πρέπει μαζί με τα κύτταρά μας και αυτό να διπλασιαστεί με μία διαδικασία η οποία ονομάζεται αντιγραφή. Κατά την αντιγραφή ίσως συμβούν κάποια λάθη, ίσως δηλαδή τοποθετηθούν με λανθασμένο τρόπο κάποια νουκλεοτίδια (να έχουμε προσθήκες νουκλεοτιδίων, το λάθος νουκλεοτίδιο σε κάποια θέση και έτσι π.χ. να ζευγαρώσει Α με G, να έχουμε ελλείψεις νουκλεοτιδίων κλπ.). Παρ’ όλο που το κύτταρο έχει μηχανισμούς ώστε να αναγνωρίσει και να διορθώσει αυτά τα λάθη, μερικές φορές οι μηχανισμοί αυτοί αποτυγχάνουν και τα λάθη περνούν στα θυγατρικά κύτταρα. Αυτές οι αλλαγές στο DNA ενός οργανισμού ονομάζονται μεταλλάξεις.
Η συχνότητα με την οποία γίνονται οι αλλαγές στην αλληλουχία του DNA ονομάζεται μεταλλακτικός ρυθμός και φαίνεται πως γενικά οι χαμηλοί μεταλλακτικοί ρυθμοί είναι απαραίτητοι για τη ζωή, όπως τη γνωρίζουμε. Είναι γνωστό συγκεκριμένα πως, εάν η συχνότητα αυτή ήταν δέκα φορές μεγαλύτερη, θα επηρέαζε τον οργανισμό σε 3.000 χαρακτηριστικά περίπου και έτσι η εξέλιξη θα περιοριζόταν σε οργανισμούς λιγότερο πολύπλοκους από τη μύγα του ξιδιού.
Αξίζει εδώ να σημειωθεί πως λάθη κατά την αντιγραφή μπορούν να προκληθούν κι από παράγοντες, όπως η υπεριώδης ακτινοβολία, κάποιες χημικές ουσίες, όπως αυτές που περιέχονται στο τσιγάρο, το αλκοόλ, ακόμη και από την υπερκατανάλωση καφεΐνης, παράγοντες που ονομάζονται μεταλλαξογόνοι.
Οι μεταλλάξεις, λοιπόν, εάν αφορούν γονίδια τα οποία είναι πολύ σημαντικά για τη λειτουργία του οργανισμού μπορεί να αποβούν καταστροφικές γι’ αυτόν, μέχρι και να μην του επιτρέπουν να επιβιώσει. Μεταλλάξεις σε γονίδια που ονομάζονται πρωτο-ογκογονίδια και είναι χρήσιμα ώστε να επάγουν την κυτταρική διαίρεση ή ογκοκατασταλτικά γονίδια, τα οποία σταματούν την κυτταρική διαίρεση όπου είναι απαραίτητο, μπορούν να προκαλέσουν καρκινογενέσεις. Μια πιθανή μετάλλαξη στα δεύτερα, για παράδειγμα, μπορεί να τα καθιστά ανίκανα να διακόψουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό (να έχουν δηλαδή τη φυσιολογική τους λειτουργία) και έτσι να δημιουργηθεί όγκος. Άλλες μεταλλάξεις σχετίζονται με ασθένειες, όπως η αιμορροφιλία ή οι αναιμίες. Γενικά, οι μεταλλάξεις είναι περισσότερο επικίνδυνες, όταν προκαλούνται σε γαμετικά κύτταρα (ωάρια-σπερματοζωάρια), εφόσον η αλλαγή λόγω της γονιμοποίησης μεταφέρεται άμεσα στον απόγονο και ύστερα αφορά όλα του τα κύτταρα, καθώς από τα αρχικά προβληματικά των γονέων προκύπτουν κι όλα τα υπόλοιπα του απογόνου.
Φυσικά, οι μεταλλάξεις δεν έχουν πάντα αρνητική σημασία. Όπως ήδη ανέφερα, τα κύτταρά μας αφενός έχουν μηχανισμούς εντοπισμού και επιδιόρθωσης των αλλαγών ώστε να διατηρείται η γενετική πληροφορία, αφετέρου όμως πολλές από τις μεταλλάξεις που συμβαίνουν δεν έχουν κάποιον αντίκτυπο για τον οργανισμό ή τον επηρεάζουν σε πολύ μικρό επίπεδο. Αυτό συμβαίνει, διότι μια μετάλλαξη για κάθε μεμονωμένο άτομο αποτελεί ένα τυχαίο γεγονός, το οποίο μπορεί να συμβεί σε κάποια αλληλουχία και με τρόπο που δεν επηρεάζει κάποια λειτουργία (π.χ. εκτός του γονιδίου) ή προκαλεί μικρές αλλαγές στο προϊόν κάποιου γονιδίου που δεν είναι σημαντικές για τη λειτουργία του.
Αλλά, ακόμη κι έτσι, πολλές μεταλλάξεις ευθύνονται για την εξέλιξη των ειδών, όπως την γνωρίζουμε σήμερα. Τα διαφορετικά χρώματα ματιών και μαλλιών, τα χρώματα και τα σχήματα στα άνθη των λουλουδιών είναι όλα προϊόντα μεταλλάξεων με μία διαδικασία που διήρκησε εκατομμύρια χρόνια και δεν σταμάτησε ποτέ. Χωρίς τις μεταλλάξεις ο κόσμος, όπως τον γνωρίζουμε σήμερα, δεν θα υπήρχε. Αυτές είναι οι θετικές μεταλλάξεις. Εδώ έχουμε και τις μεταλλάξεις που είναι ευεργετικές για κάποιον οργανισμό.
Οι μεταλλάξεις είναι ιδιαίτερα σημαντικές για τη Γενετική και τη Μοριακή Βιολογία, εφόσον μας επιτρέπουν με πολλές τεχνικές να απενεργοποιούμε και να υπερεκφράζουμε γονίδια ώστε να μελετάμε σε βάθος τη λειτουργία τους και τη σημασία τους για κάθε οργανισμό, όπως και τον τρόπο με τον οποίο κληρονομούνται. Επίσης, η γνώση τους μας βοηθά πολύ στη μελέτη των εξελικτικών σχέσεων ανάμεσα σε οργανισμούς. Οι δύο αυτές επιστήμες προσπαθούν να βρουν μεθόδους αποκατάστασης των βλαβών, όπως είναι η γονιδιακή θεραπεία σε κληρονομικές ασθένειες, όπως είναι οι αναιμίες, χωρίς όμως αυτές οι αποκαταστάσεις -δυστυχώς- να μπορούν για την ώρα να είναι μόνιμες.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
- Alberts, A. Johnson, J. Lewis, D. Morgan, M. Raff, K. Roberts, P. Walters, “Molecular Biology of the cell”-sixth edition, Taylor & Francis Inc., p. 222-240.
