2016. május 20., péntek

Mennyi az emberi generációs idő?

Hány év telik el két emberi generáció között? Erre a legtöbben valahol 20 és 25 év közötti értéket mondanának. Családfák és genomok analízise alapján viszont nők esetében 25-30 év között van egy generáció, míg férfiaknál 30-35 között.


Általános, hogy kb. 20 éves emberi generációs idővel számolunk. Néha pironkodva hozzátesszük, hogy mostanság több, mert később szülnek a nők. Viszont az átlagos generációs idő nem azonos az első szülés idejével (első gyermek születésekori korral)! Az a legrövidebb generációs időt adja meg, de a későbbi gyerekek esetében a generációs idő egyre hosszabb. Elsőszülött lányomtól 27,3 év választ el. Elsőszülött fiamtól 28,6 év, míg a második fiamtól 35,2 év. Átlagosan tehát 30,37 év a generációs idő köztem és a gyerekem között. Mint látni fogjuk ezzel még inkább a csekély átlagos generációs időt erősítem.


Az egyházi feljegyzések, amelyek a házasságok, születések és halálok dátumát jó pár száz évre visszamenőleg is jegyzik, csodálatosan gazdag információforrások a demográfiát kutatóknak. Izlandi és Kanadai (Quebec) feljegyzések alapján meg lehetett állapítani az utóbbi 200-300 évre a generációs közötti különbséget. Az Izlandi adatok alapján a nők között átlagosan 28-29 év telik el. A férfiak között 31-32 év. A Kanadai adatok alapján nőknél 30, férfiaknál 34 év az átlagos generációk közötti idő. XX. századi információk alapján a teljes világ fejletlenebb részére ezek a számok 28,3 év és 31,8 év nők és férfiakra. Európában 1960-2000-es időszak átlagára 27,3 év nőknél és 30,8 férfiakra. A fejlettebb országokra itt alacsonyabb átlag jön ki, ami viszont nem jelenti, hogy előbb vállalnának gyereket, sokkal inkább, hogy nem túl hosszú ideig.


A fenti adatok esetében még mindig lehet azt mondani, hogy ez a "fejlett" XIX. és XX. század (igaz egyes adatok a XVIII. századra nyúlnak vissza) és a világ fejlettebb része (meg amikor nem). Vadászó gyűjtögető népekre (igaz az XX. századi adatgyűjtés) 25,6 éves és 31,5 éves generációs idők jöttek ki (nő/férfi). Tehát ez sem tér el nagyon a fentiektől.


Egy friss cikk viszont megpróbálja a generációs időt sokkal hosszabb időtávban megállapítani, egészen az elmúlt 45 ezer évre! Az alkalmazott elv az, hogy amikor az európaiak keveredtek a neandervölgyiekkel, akkor viszonylag nagy DNS darabok kerültek tőlük a mi genomunkban. Az évek során ezek a gének rekombinálódtak az emberi génekkel, s így egyre rövidebbek lettek. A rekombinációs valószínűség is viszonylag állandó, s így rekombinációs események száma megmondhatja, hogy hány generáció telt el két időpont között. Persze ehhez ismerni kéne a generációs időket. Bizonyos időpontokat az ősmaradványokból ismerhetünk.

Radiakorban kormeghatározás és a neandervölgyiekkel való keveredés óta eltelt idő (generációkban) összefüggése. A két kormeghatározási módszer jó egyezést mutat (egymást erősíti). Az adatpontok különböző ősi maradványokból vett DNS genomok (a CEU az 1000 emberi genom projekt európai részét jelenti).

Ezekhez illeszthetjük a genetikai adatokat különböző generációs időket feltételezve. Az a generációs idő a "nyerő", amely mellett a legjobban illeszkednek az adatok. A bonyolult szimulációs módszerek részleteitől magamat is megkíméltem (a nyájas olvasókat pláne!). A megfelelő illeszkedés 26-30 éves átlagos generációs időkkel kapták meg. Ez ugye arra enged következtetni, hogy a reproduktív kor egésze nem nagyon változott az évtízezredek során. Direkt reproduktív kort és nem első gyermek születésének idejét, gyerekek közötti időt vagy gyerekszámot írtam. Az minden bizonnyal változott. Az átlag generációs idő viszont nagyjából az első gyerek születése és az utolsó gyerek születése között van. Természetes fertilitású populációkban (ez a szép megfogalmazása annak, hogy nem használnak fogamzásgátlót, tehát amint lehet a nő teherbe esik) e két időpont között elég egyenletesen születnek a gyerekek.


Szóval több idő telik el két generáció között, mint ahogy azt általában feltételezzük. Nyugodjunk meg a 20-25 éves feltételezést a tudós társadalom is rutinosan alkalmazza, annak ellenére, hogy ezzel ellenkező adatok már egy ideje rendelkezésre állnak.


A kedves biológushallgatók figyelmét felhívom arra, hogy itt lényegében koeleszcencia számításokról van szó, amelynek alapjait evolúcióbiológia előadáson a sodródás tárgyalásakor elmondtam. Ez is egy alkalmazási lehetősége. Ott általában adottnak vett generációs idők mellett időpontokat szeretnénk meghatározni, itt most ismert idők alapján generációs időt számoltak.


Hivatkozott irodalom

  • Tremblay, M., Vézina, H., 2000. New estimates of intergenerational time intervals for the calculation of age and origins of mutations. The American Journal of Human Genetics 66, 651-658
  • Helgason, A., Hrafnkelsson, B., Gulcher, J. R., Ward, R., Stefánsson, K., 2003. A populationwide coalescent analysis of Icelandic matrilineal and patrilineal genealogies: Evidence for a faster evolutionary rate of mtDNA lineages than Y chromosomes. The American Journal of Human Genetics 72, 1370-1388 
  • Fenner, J. N., 2005. Cross-cultural estimation of the human generation interval for use in genetics-based population divergence studies. Am J Phys Anthropol 128, 415-423
  • Moorjani, P., Sankararaman, S., Fu, Q., Przeworski, M., Patterson, N., Reich, D., 2016. A genetic method for dating ancient genomes provides a direct estimate of human generation interval in the last 45,000 years. Proceedings of the National Academy of Sciences 113, 5652-5657

2016. május 7., szombat

ZIKA: Újabb érv a foci ellen

Az elmúlt évek új mumusa a ZIKA-vírus, ami a feltételezések szerint fejlődési rendellenességet okoz emberi magzatokban. Akit csak a foci része érdekel, annak itt a rövid történet: Francia Polinéziából hurcolták be Brazíliába vagy a VB alatt vagy egy kontinenstornán. Az Olimpia is veszélyes lehet így a továbbterjedésében.


A rendszertanok és az evolúcióbiológia sem úgy szokott megjelenni az emberek gondolatai között, mint amely tudományok túl sokat segíthetnek az emberiségben az itt és most problémáinak megoldásában. Pedig igen! Ebben az esetben arra keresték a választ, hogy honnan és mikor érkezhetett Brazíliába a Zika-vírus.


Először is a Zika-vírust 1947-ben izolálták először, azaz elég régóta ismert a tudomány számára. Nevét az Ugandai Zika-erdőről kapta. Egyes majomfajokat és az embert képes megfertőzni. Alapvetően szúnyogok csípésével adódik egyik emberről a másikba. A csípést követően pár nap alatt alakul ki a betegség, ami 3-12 napig tart. A Dengue-lázhoz hasonló tüneteket okoz: lázat, fejfájást, végtagfájdalmat, kiütéseket a test felső részén. Igazából egy enyhe tünetekkel járó betegség volt ez mindeddig.


A vírust Afrikai és Ázsiai formára (genotípusra) osztják. Az Afrikai genotípust kimutatták Szenegálban, Ugandában, Nigériában, Elefántcsontparton, Gabonban, Tanzániában, Egyiptomban, Közép-afrikai Köztársaságban, Sierra Leone-ban, stb. Az Ázsiai formát kimutatták Kambodzsában, Indiában, Pakisztánban, Indonéziában, Malajziában, Thaiföldön, Szingapúrban, a Fülöp-szigeteken és Vietnamban. Továbbá ez a forma megtalálható az Óceánia szigetvilág több részén, például Francia Polinéziában.


2007-ben és 2013-ban nagyobb járványt regisztráltak Mikronéziában és Polinéziában. Halálos áldozat nem volt. Brazíliában először 2015. májusában mutatták ki a vírust. Ezt követően Dél- és Közép-Amerikában gyorsan elterjedt.
Zika-vírus elterjedése. A színezett országokban valamilyen módon ismert a vírus és megbetegedést is okozott 2016. januárjáig.


Brazíliában gyűjtött minták elemzésével meg lehet állapítani, hogy a Brazíliában található vírusok mely máshol talált vírusokhoz állnak legközelebb. Ez rendszertan. Ma genetikai szekvenciák alapján rendszerezzük (leginkább) az élőlényeket. Az összes Brazil minta nagyon hasonlít egymásra, ami arra enged következtetni, hogy egyszer hurcolták be az országba. Ezen kívül a Brazíliában talált vírus az Ázsiai genotípushoz áll a legközelebb, ezen belül is azokhoz, amelyeket a Csendes-óceáni szigetvilágból izoláltak. Ezzel igazából megvan a fertőzés forrása!

A vírus törzsfája és genetikai távolsága az ázsiai vírustól.

Mikor történhetett a behurcolás? Ebben pedig az evolúcióbiológia segít! Még a '60-'70-es években Moto Kimura munkájával kezdődően alakult ki a "molekuláris óra" technikája. A sodródáson alapuló elmélet alapján a semleges mutációk (tehát azok, amelyek sem nem jók, sem nem rosszak az egyednek) egy igen jól meghatározható ütemben terjednek el a populációban. Így két genom közötti távolság valamint ezen ütem ismeretében megmondható, hogy mikor volt közös őse a két szekvenciának. A Zika esetében a feladat az volt, hogy meghatározzák mikor élt a jelenleg Brazíliában található vírusok közös őse.


Ez valamikor 2013. augusztusa és 2014. áprilisa között lehetett. Tehát ekkor került Brazíliába a vírus. Legvalószínűbb becslés szerint 2013. december közepe a keresett dátum. 2012. végétől egyre többen utaztak Brazíliába a Zika-vírussal fertőzött területekről. Korábban feltételezték, hogy vagy a foci világbajnokság alkalmával (2014. júni 12 - júli 13) vagy egy Rio de Janeiro-ban rendezett kenuverseny (2014. augusztus 12 és 17) alkalmával jutott az országba a vírus. Az elsőben (VB) nem voltak versenyzők Francia Polinéziából, a másodikon viszont igen. De mindkettő később van, mint ahogy a genetikai adatok alapján a behurcolás ideje valószínűsíthető. Volt azonban egy Konföderációs Kupa 2013. június 15-30 között, amin szintén részt vettek a francia polinézek. Szóval foci miatt van most gáz!


Mindeddig egy szót sem írtam a kisfejűségről, és a Guillain–Barré-szindrómáról, amit a Zika feltételezetten okoz. Óvatosan fogalmazok! Tudtommal csak korrelációkat sikerült kimutatni a vírusfertőzés és a megbetegedések között (ami azt jelenti, hogy inkább jelentkeztek olyanoknál a problémák, akik a vírusfertőzésen átestek, mintsem azokon, akik nem). Bár a vírus anyáról magzatra átadódhat, s neurális elváltozást is okozhat szövettenyészetben, s kimutatható volt már kisfejűségben szenvedő újszülöttben, de még nem mondható ki egyértelműen, hogy ez a vírus okozza a problémát. Idegrendszeri problémákkal először a Csendes-óceáni járványok idején hozták összefüggésbe a Zika-vírust, előtte ilyen tüneteket a fertőzöttek nem mutattak.
A Zika-vírust terjesztő szúnyogok elterjedése. Az Aedes albopictus és az Aedes aegypti elterjedése.
A Zika-vírus felsorakozott a Dengue- és a Chikungunya vírus mellé, mint elterjedt, szúnyogok által terjesztett betegség. A vírusokat terjesztő szúnyogok elterjedése alapján a világ lakott részének igen nagy része érintett, beleértve Európa déli részét is. A globális felmelegedéssel ezen szúnyogok elterjedése északabbra is ki fog terjedni, így akár minket is érinthet. Itt megint nagyon fontos lesz, hogy legyen az országban olyan ember, aki ezeket a szúnyogokat felismeri. Ma egyre kevésbé "trendi" klasszikus rendszertannal foglalkozni, azaz egyszerűen ismerni az élőlényeket. Erre a tudásra sajnos egyre kevesebb pénzt is adnak, pedig csak az ilyen ismeretekkel rendelkezők lesznek képesek kimutatni a szúnyog jelenlétét az országban esetleg még az előtt, hogy a betegség megjelenik nálunk. Egy Magyarország fejlettségű országnak el kell tudni tartani kutatókat, akiknek az a feladata, hogy "tudjanak", s tudásukkal szolgálhassák az országot. Sokkal több rovarfaj van, mint emlős (sőt akár mint gerinces), s így meghatározásuk messze nem olyan egyszerű, mint az elefánt és a zsiráf megkülönböztetése. Csak hazánkban több ezer kétszárnyú (Diptera) él, amely csoportba a legyek és a szúnyogok tartoznak. Nemzetközileg elismert ismerőjük Papp László akadémikus.

Hivatkozott irodalom

  • Ioos, S., Mallet, H. P., Leparc Goffart, I., Gauthier, V., Cardoso, T. és Herida, M. 2014. Current Zika virus epidemiology and recent epidemics. Médecine et Maladies Infectieuses 44(7): 302-7
  • Faria, N. R., Azevedo, R. d. S. d. S., Kraemer, M. U. G., Souza, R., Cunha, M. S., Hill, S. C., Thézé, J., Bonsall, M. B., Bowden, T. A., Rissanen, I., Rocco, I. M., Nogueira, J. S., Maeda, A. Y., Vasami, F. G. d. S., Macedo, F. L. d. L., Suzuki, A., Rodrigues, S. G., Cruz, A. C. R., Nunes, B. T., Medeiros, D. B. d. A., Rodrigues, D. S. G., Nunes Queiroz, A. L., Silva, E. V. P. d., Henriques, D. F., Travassos da Rosa, E. S., de Oliveira, C. S., Martins, L. C., Vasconcelos, H. B., Casseb, L. M. N., Simith, D. d. B., Messina, J. P., Abade, L., Lourenço, J., Alcantara, L. C. J., Lima, M. M. d., Giovanetti, M., Hay, S. I., de Oliveira, R. S., Lemos, P. d. S., Oliveira, L. F. d., de Lima, C. P. S., da Silva, S. P., Vasconcelos, J. M. d., Franco, L., Cardoso, J. F., Vianez-Júnior, J. L. d. S. G., Mir, D., Bello, G., Delatorre, E., Khan, K., Creatore, M., Coelho, G. E., de Oliveira, W. K., Tesh, R., Pybus, O. G., Nunes, M. R. T. és Vasconcelos, P. F. C. 2016. Zika virus in the Americas: Early epidemiological and genetic findings. Science 352(6283): 345-349
  • Calvet, G., Aguiar, R. S., Melo, A. S. O., Sampaio, S. A., de Filippis, I., Fabri, A., Araujo, E. S. M., de Sequeira, P. C., de Mendonça, M. C. L., de Oliveira, L., Tschoeke, D. A., Schrago, C. G., Thompson, F. L., Brasil, P., dos Santos, F. B., Nogueira, R. M. R., Tanuri, A. és de Filippis, A. M. B. Detection and sequencing of Zika virus from amniotic fluid of fetuses with microcephaly in Brazil: a case study. The Lancet Infectious Diseases, http://dx.doi.org/10.1016/S1473-3099(16)00095-5
  • Garcez, P. P., Loiola, E. C., Madeiro da Costa, R., Higa, L. M., Trindade, P., Delvecchio, R., Nascimento, J. M., Brindeiro, R., Tanuri, A. és Rehen, S. K. 2016. Zika virus impairs growth in human neurospheres and brain organoids. Science, 10.1126/science.aaf6116
  • Musso, D. és Gubler, D. J. 2016. Zika Virus. Clinical Microbiology Reviews 29(3): 487-524