Koirilla ja ihmisillä on pitkä yhteinen historia, mutta kuinka samanlaisia me oikeastaan olemme? Kun DNA:n rakenne löydettiin ja saimme kyvyn sekvensoida sekä ihmisten että eläinten genomeja, ei ollut suuri yllätys huomata, että meillä oli paljon yhteistä eläinystävien kanssa. Ihmisillä ja eläimillä on v altava määrä yhteistä geneettistä materiaalia. Se tosiasia, että jaamme suuria määriä DNA:ta apinoiden kanssa, on ymmärrettävää. Jopa ennakoitavissa. Mutta totuus on, että jaamme myös suuria määriä DNA:ta muiden ei-kädellisten kanssa. Itse asiassa saatat yllättyä tietää, ettäkoirat jakavat 84 % DNA:stamme! Hieman enemmän kuin ne 80 %, jotka jaamme hiirten kanssa ja paljon vähemmän kuin 98 %, jonka jaamme simpanssit.
Mikä on DNA?
Deoksiribonukleiinihappo (DNA) on orgaaninen molekyyli, joka löytyy solujen ytimestä. Se sisältää geneettiset ohjeet kaikille eläville organismeille. DNA on molekyyli, joka koodaa geneettistä informaatiota soluissa ja koostuu adeniinista, sytosiinista, tymiinistä ja guaniinista. DNA-molekyylit ovat erittäin stabiileja, koska ne koostuvat kahdesta toisiaan täydentävästä juosteesta, jotka muodostavat kaksoiskierteen. Solunjakautumisen aikana DNA monistaa itsensä ja tuottaa proteiineja, jotka ovat välttämättömiä monille fyysisille toiminnoille.
Mikä on genomi?
Genomit ovat DNA-sekvenssejä, jotka sisältävät kaikki geneettiset ohjeet, joita tarvitaan elävien olentojen, myös ihmisten, rakentamiseen ja ylläpitämiseen. Genomi on täydellinen sarja organismissa olevia geenejä. Se sisältää kaikki perinnölliset ominaisuudet ja määrittää, mitä fyysisiä ja käyttäytymisominaisuuksia organismilla on. Noin 20 000 geeniä muodostaa genomin, joka koostuu proteiineja koodaavista DNA-sekvensseistä.
Mitä DNA-sekvensointi on?
Nukleotidit ovat orgaanisia molekyylejä, jotka muodostavat geenien ja proteiinien rakenteet. DNA-sekvensointi on tekniikka DNA-molekyylin nukleotidisekvenssin määrittämiseksi. Tätä varten DNA-molekyyli leikataan pienemmiksi paloiksi ja sitä käytetään sitten templaattina tietylle RNA-juosteelle, joka on kopioitu DNA:ta vastaavasta komplementaarisesta juosteesta. Tämä RNA pystyy sitten täsmäämään jokaisen DNA-palan kanssa ja se voidaan lukea hitaasti, kirjain kerrallaan.
Mistä tiedämme, mikä prosenttiosuus kahden lajin DNA:sta on jaettu?
Tarkkain tapa tunnistaa tarkalleen, kuinka monta prosenttia DNA:sta kahdella lajilla on jaettu, on verrata niiden täydellisiä DNA-sekvenssejä (tai genomeja) toisiinsa. Eläimen koko DNA-sekvenssin määrittäminen on kuitenkin vaikea tehtävä, joka vie paljon aikaa ja vaivaa. Se vaatii paljon laitteita, resursseja ja rahoitusta.
Milloin ihmisen genomi sekvensoitiin?
Vuonna 2001, kymmenen vuoden tutkimuksen jälkeen, täydellinen ihmisen genomi julkaistiin ensimmäistä kertaa. Vaikka geenitekniikat ovat sen jälkeen tulleet paljon halvemmaksi, nopeammaksi ja paremmaksi, lajin DNA:n sekvensointi on edelleen haaste. Joka vuosi uusia eläingenomeja tutkitaan, sekvensoidaan ja lisätään tietoomme tämän planeetan elämästä.
Milloin koiran genomi sekvensoitiin?
Koiran genomi sekvensoitiin ensimmäisen kerran vuonna 2005 – valittu eläin oli puhdasrotuinen naarasnyrkkeilijä nimeltä Tasha. Yleisesti ottaen koiran genomi voidaan nähdä suunnitelmana koiran geneettisen materiaalin rakentamiselle – kaikki koiran ominaisuudet ja käytöstavat määräytyvät sen geenien järjestyksen ja sisällön mukaan. Koiran genomin kartoitus vuonna 2005 oli maamerkki tämän eläimen biologian ymmärtämisessä, koska se antoi käsityksen sen evoluutiohistoriasta ja sen suhteesta ihmisiin.
Tarvitsetko koko genomin ymmärtääksesi kuinka toisiinsa liittyvät kaksi eläintä ovat?
Sinun ei tarvitse sekvensoida kahden olennon koko genomia saadaksesi yleiskuvan niiden sukulaisista. Itse asiassa tiedemiehet olivat jo laatineet ennusteita siitä, kuinka läheistä sukua ihmiset olivat muille eläimille, kauan ennen kuin genomeja oli edes sekvensoitu. Tämä johtuu siitä, että on mahdollista arvioida, kuinka samanlainen näiden kahden lajin DNA on, tietämättä edes niiden DNA:n täydellistä sekvenssiä.
Miksi tutkijat vertaavat eri lajien genomeja?
Tutkijat vertailevat usein eri lajien genomeja selvittääkseen, onko olemassa yhteinen esi-isä vai onko jokin laji geneettisesti lähempänä toista. Esimerkiksi ihmisten ja neandertalilaisten vertailu voi olla tarkoituksenmukaista, koska oletetaan, että ihmiset polveutuivat neandertalilaisista. Tutkijat käyttävät vertailua päätelläkseen sukujuurta ja evoluutiota. Genomien tutkiminen voi auttaa tutkijoita ymmärtämään, kuinka geenit vaikuttavat ominaisuuksiin. Ihmisgeenien vertaaminen vastaaviin eläingeeneihin voi auttaa määrittämään niiden toiminnan. Voimme sitten käyttää näitä tietoja saadaksemme tietoa kyseisen lajin ja myös ihmisten sairauksista.
Mitä samank altaisuudet ja erot DNA:ssa opettavat meille?
Voimme myös oppia evoluutiosta tutkimalla DNA:n yhtäläisyyksiä tai eroja lajien välillä ja sen seurauksena voimme nähdä, mitkä geenit pysyvät samoina ja mitkä muuttuvat ajan myötä. DNA:n vertailu kertoo lajimme kehityksestä. Elämänmuotojen kehittyessä niiden DNA muuttuu. Mutaatiot, jotka tapahtuvat DNA:n replikoituessa, aiheuttavat nämä muutokset. Samank altaisuus voi viitata läheiseen suhteeseen kahden organismin välillä, ja se voi myös kertoa meille, onko kahdella organismilla yhteinen esi-isä.
Mitä olemme oppineet koirista ja ihmisistä DNA-tutkimuksen avulla?
Koirat ja ihmiset jakavat 84 % DNA:staan, mikä tekee koirista ihanteellisia eläimiä ihmisen sairausprosessien tutkimiseen. Tutkijat ovat erityisen kiinnostuneita sairauksista, jotka vaikuttavat sekä koiriin että ihmisiin – ihmisiin ja heidän koirakavereihinsa vaikuttaa verkkokalvon sairaus, kaihi ja retinitis pigmentosa. Tiedemiehet tutkivat ja tutkivat näiden sairauksien hoitoja koirilla siinä toivossa, että niistä on hyötyä myös ihmisille.
Koiria tutkitaan ja hoidetaan myös syövän, epilepsian ja allergioiden var alta, jotta ihmisille voitaisiin kehittää tehokkaampi hoito. On mielenkiintoista huomata, että yli 58 % koirien geneettisistä sairauksista on suoria vastineita ihmisten sairauksille, jotka johtuvat samojen geenien mutaatioista.
Mitä koirien ja ihmisten yhteisiä geenejä ovat?
Kaksi koirien kesytystä tapahtui 10 000–30 000 vuotta sitten, kun ihmiset kesyttivät susia ja muuttivat niistä erirotuisia koiria pitäen sosiaalisimmat jatkojalostukseen. Tiedämme nyt, että osa sosiaaliseen käyttäytymiseen liittyvistä geeneistä on koirien ja ihmisten yhteisiä. Koiramalleja tutkimalla tiedemiehet toivovat saavansa paremman käsityksen tietyistä ihmisten sosiaalisista häiriöistä.
Ovatko kissat tai koirat läheisempiä ihmisiin?
Molemmissa tapauksissa nämä olennot ovat kehittäneet korkean älykkyystason, jonka ansiosta ne ovat voineet elää ihmisten rinnalla vuosisatojen ajan. Vaikka saatat ajatella, että koirat ovat lähempänä ihmistä evoluution suhteen, käy ilmi, että kissat jakavat itse asiassa 90,2 % DNA:stamme. Vaikka saatat tuntea, että koirat ymmärtävät meitä syvemmin, kissat ovat yllättäen geneettisesti lähempänä meitä.
Mille lajeille jaamme eniten DNA:ta?
Lähimpiä sukulaisiamme ovat Hominidae-heimon suurapinat. Orangutanit, simpanssit, gorillat ja bonobot kuuluvat tähän perheeseen. Ihmiset jakavat 98,8 % DNA:staan bonobojen ja simpanssien kanssa, kun taas gorilloilla ja ihmisillä on 98,4 % samaa DNA:ta. Erot DNA:ssa kuitenkin kasvavat, kun alamme tarkastella apinoita, jotka eivät ole kotoisin Afrikasta. Esimerkiksi ihmisten ja orangutankien DNA:sta vain 96,9 % on sama. Ihmisten lähimpänä elävinä sukulaisina simpansseja ja bonoboja on tutkittu laajasti eri tutkimusympäristöissä.
Johtopäätös
Lopuksi totean, että eläinten DNA-tutkimus on nouseva ala, joka tarjoaa uskomattoman käsityksen tämän planeetan elämän kehityksestä. Jos tunnet olevasi lähellä koiraasi, se ei ole yllätys! Koirat ja hominidit ovat kehittyneet yhdessä vuosituhansien ajan, ja jaat 84 % DNA:stasi lemmikkisi kanssa. Koirat tekevät jo niin paljon hyväksemme, ja nyt koiran DNA:n sekvensointi antaa tutkijoille uusia näkökulmia sairauksien, genomiikan, genetiikan ja evoluution tutkimukseen.
