Släktforskning och genetik del 1 – mtDNA

Med tanke på att allt fler företag inriktade på genetiska släktskapstester, ibland uttryckligen med släktforskaren i fokus, dyker upp på marknaden (främst i USA) kan det finnas anledning att reda ut begreppen. Eftersom det är relevant för ämnet kan jag nämna att jag har en civilingenjörsexamen i bioteknik och att jag tidigare jobbat i tre år med genetisk grundforskning. Det innebär inte att jag kan allt inom området men jag kan mer än den genomsnittlige lekmannen och hoppas kunna hjälpa till att kasta ljus över mycket av det som kan verka krångligt. Om du har frågor som rör genetik och släktforskning, tveka inte att höra av dig genom att lämna en kommentar, så att andra kan ta del av diskussionen, eller genom att maila mig. Adressen får du genom att klicka på mitt namn högst upp intill varje inlägg.

Detta första inlägg kommer att handla allmänt om människans arvsmassa med tyngdpunkten på mtDNA (utläses mitokondrie-DNA). mtDNA hör nämligen, tillsammans med Y-kromosomens DNA, till den del av genomet – den samlade arvsmassan – som alla företag testar. Y-kromosomens DNA kommer jag att behandla i nästa del i serien som kommer att avslutas med en genomgång av det s.k. autosomala DNAt och en titt på vilka tester som finns på marknaden.

För alla flercelliga organismer gäller att den överväldigande majoriteten av allt DNA finns i cellkärnan. Inne i cellkärnan är DNAt uppdelat på ett visst antal kromosomer, i människans fall 46 till antalet. Av dessa ärvs hälften från mamman och hälften från pappan. Två av kromosomerna är könskromosomer, där kvinnor har två X-kromosomer och män har en X- och en Y-kromosom. De övriga kromosomerna är gemensamma för män och kvinnor och kallas autosomer. Utanför kärnan finns små mängder DNA, i form av mtDNA, som nedärvs på ett lite annorlunda sätt. Mitokondrierna är cellens energifabriker och finns i ett stort antal i varje cell. Enligt en allmänt verdertagen teori, som dock är omöjlig att bevisa, utvecklades mitokondrier ur bakterier som togs upp av eukaryota celler (celler med egentlig cellkärna) tidigt under utvecklingen varpå värdorganismen och ”inkräktaren” successivt utvecklade ett ömsesidigt beroendeförhållande. Våra egna mitkondrier skulle omöjligt kunna överleva utanför cellen. Å andra sidan kan cellerna inte leva utan mitokondrierna heller. Faktum kvarstår dock att mitokondrierna har eget DNA som skiljer sig ganska mycket från cellkärnans DNA.

mtDNA ärvs bara på mödernet. Det beror på att spermien bara tar med sig det allra nödvändigaste, d v s sin ”halva” av cellkärnans DNA, när den smälter samman med ägget. Det betydligt större ägget står för resten av kalaset inklusive mitokondrierna. Dessa är kopior av samma mitokondrier som finns hos kvinnan som producerat ägget. Hon har i sin tur ärvt dem av sin mamma. Det som gör mDNA intressant för forskningen är just egenskapen att det ärvs som en intakt enhet, nästan oförändrat, från mor till barn. Nyckeln till dess användbarhet för de syften vi talar om här ligger i att små förändringar, mutationer, ändå inträffar. Om så inte vore fallet skulle alla människor i hela världen ha exakt identiska mitokondrier och den här diskussionen skulle vara helt ointressant.

Genom att studera vilka och hur många förändringar som skett i mitokondrierna hos olika folkgrupper i världen har man kunnat uppskatta tidpunkten för när den kvinna som är allas gemensamma ana på mödernet levde. Du har säkert hört talas om denna anmoder som i åtminstone engelskspråkig press går under namnet mitochondrial Eve. När man pratar om ”mitokondrie-Eva” får säkert många näst intill religiösa associationer och det är lätt att få för sig att det bara fanns en kvinna på mitokondrie-Evas tid eller att hon var den första kvinnan. Men så ska inte det här resultatet tolkas. Det här innebär bara att hon var den sista kvinnan vars mitokondrier finns representerade hos alla människor. Andra, som kanske levde samtidigt som mitokondrie-Eva har också lämnat bidrag till vår nuvarande totala arvsmassa. Dessutom levde denna Eva inte ens på samma tid som den person som pekas ut som ”Adam”, han vars Y-kromosom är ursprunget till alla mäns Y-kromosomer. Adam återkommer jag till i nästa del. Det man ska komma ihåg är att våra genetiska Adam och Eva är statistiska konsekvenser av att alla människor på jorden har ett gemensamt ursprung. Konstigare än så är det inte. Om just detta finns en väldigt bra sammanfattning på den här amerikanska sidan.

Och var kommer vi själva in i bilden? Vad är det som händer när man skickar in ett eget DNA-prov och vad kan det säga oss om vårt ursprung? Som jag nämnde tidigare så testar i princip alla ”släktskapsföretag” mtDNA. Det innebär inte att de tar reda på hela sekvensen utan istället tittar de närmare på någon eller ett par av de delar de vet är intressanta och där människor oftast skiljer sig mest åt sinsemellan. Det här delarna kallas hypervariable regions eller HVR. Delen som kallas HVR1 testas alltid och ibland testas även HVR2. Jämfört med t ex Y-kromosomen muterar mtDNA väldigt långsamt vilket gör att ett mycket detaljerat test krävs för att man ska kunna bekräfta släktskap med någon annan som delar en gemensam ana på mödernet. Det man däremot kan få reda på ganska enkelt är vilken haplotyp ens mitokondrier tillhör. Våra mitokondrier varierar nämligen inte helt slumpmässigt från person till person. Mutationsprocessen som sådan är visserligen slumpmässig men vår genetiska historia är också ett resulatat av andra faktorer. Under människans forntid har förflyttningar skett som gjort att vissa kvinnors mitokondrier blivit vanliga inom en begränsad population på bekostnad av andra. Tänk dig att en liten grupp människor bestående av fyra kvinnor och fyra män bosätter sig på en öde ö. Om vi skulle ta och titta på en liten del av kvinnornas HVR1 skulle vi kanske finna att deras sekvenser ser ut som följer (platsen där sekvensen skiljer sig från den hos kvinna 1 är fetmarkerad):

Kvinna 1: AATCGTAAGC
Kvinna 2: AATCGTTAGC
Kvinna 3: AATCTTAAGC
Kvinna 4: AATAGTAAGC

Tänk dig nu att varje kvinna får fyra barn och att Kvinna 1 får fyra söner. Sönerna kommer att ärva hennes mitokondrier men kan inte föra dem vidare och de kommer inte att finnas representerade i kommande generationer. Kvinna 2 får tre söner och en dotter, Kvinna 3 får två söner och två döttrar och Kvinna 4 får bara döttrar. Helt plötsligt, på bara en generation har den relativa förekomsten av varje kvinnas mtDNA svängt så att Kvinna 1 bidrar med 0%, Kvinna 2 med 14%, Kvinna 3 med 29% och Kvinna 4 med hela 57%. Låt sedan statistiken rulla tärningen ytterligare några omgångar och till slut kanske även Kvinna 2:s mitokondrier är borta ur poulationen på ön. Kvar finns de andra två kvinnornas med relativa bidrag på låt oss säga 15% och 85%. Efter några generationer till finns kanske bara en av de ursprungliga kvinnliga bosättarna representerad med sina mitokondrier. Naturligtvis uppkommer successivt nya förändringar men alla som föds på ön kommer att ha vissa förändringar som är gemensamma och som skiljer dem från de gemensamma förändringar som finns på en annan ö längre bort. Nu är den här beskrivningen visserligen något förenklad men det är på det här sättet som distinkta undergrupper, eller haplotyper, uppkommer. Inom de olika undergrupperna utvecklas i sin tur nya undergrupper. Genom att studera genetiska variationer och kombinera den här kunskapen med historisk och arkeologisk kunskap kan man lära sig mer om hur och när människor har förflyttat sig över jorden. För egen del kan man, genom att känna till sin egen mtDNA-haplotyp få en fingervisning om vilken folkvandring ens egen anmoder deltog i. Ju mer av mtDNA-sekvensen man känner till, desto noggrannare information får man, och desto nämare oss i tiden kommer man. Mer om detta i seriens sista del.

Nu blev det ett ganska långt inlägg som jag i alla fall hoppas gav lite mer information om mtDNA. Mycket av det jag tagit upp här gäller även för diskussionen om Y-kromosomen i nästa del i serien så den blir inte fullt lika mastig. Däremellan kommer jag nog slänga in en bokrecension också. Väl mött då!

Andra bloggar om: släktforskning, genetik, människans ursprung, biologi, historia