Avaruus muutti astronautin geenien ilmentymää – Muutoksia voi tapahtua myös Maassa, vaikkapa kaivoksessa tai konttorityössä

Geeniekspression muutokset ovat sopeutumista vallitseviin oloihin, mutta osa muutoksista voi jäädä päälle, sanoo biokemian tohtori, innovaatioasiamies Maarit Jokela.

geenit
Scott Kelly
Scott KellyJoel Kowsky / EPA / Nasa

Meillä ja maailmalla (siirryt toiseen palveluun) mentiin tällä viikolla metsään uutisessa, joka kertoi astronautti Scott Kellylle avaruudessa tapahtuneista muutoksista.

Mediassa puhuttiin siitä, miten Kellyn geenit poikkesivat puoli vuotta avaruudesta paluun jälkeen identtisen kaksoisveljen geeneistä. Todellisuudessa kysymys oli muutoksesta geenien ilmentymisessä (siirryt toiseen palveluun) eli geeniekspressiossa.

Geeniekspression muutos tarkoittaa muutosta siinä, miten tiettyjä geenejä ilmennetään, toteaa lääketieteen ja luonnontieteen innovaatioasiamies, biokemian tohtori Maarit Jokela (siirryt toiseen palveluun) Oulun yliopistosta.

– On tilanteita, joissa tiettyjä geenejä pitää aktivoida ja tiettyjä vaimentaa. Kun syödään, pitää aktivoida niitä geenejä, jotka tuottavat ruoansulatukseen liittyviä entsyymejä. Kun ruoan tulo vähenee, niitä ei tarvita enää.

Jokela huomauttaa, että elimistö pyrkii optimoimaan, että olisi aina oikeaa tavaraa oikeaan aikaan riittävän paljon, mutta ei tuotettaisi turhaan.

Virhe tai sopeutumista

Geenien ilmentymiseen vaikuttavat elintavat ja ympäristö, samoin kaikki DNA:han tulevat virheet.

Esimerkiksi stressissä elimistö on kiihtyneessä tilassa ja tiettyjä geenejä tarvitaan. Myös pelko- ja puolustautumistilanteissa aktivoituvat tietyt geenit.

Geenien aktiivisuus muuttuu tilanteen mukaan, ja muutokset voivat olla hyvinkin nopeita, Jokela toteaa.

– Jos ihmisen esimerkiksi tarvitsee juosta pakoon pitkän aikaa, tilanteesta selviytyminen vaatii tiettyjä erityisiä ominaisuuksia, kuten jalkalihasten aktivoitumista. Jos tilanne raukeaa, elimistö reagoi nopeasti siihen, ettei näitä tekijöitä enää tarvita.

Ongelmallista on, jos stressi esimerkiksi jatkuu liian kauan. Tällöin tietyt geeniekspressiot ovat aktiivisina koko ajan.

Osa geenien ilmentymisen muutoksista on siten nopeaa sopeutumista, mutta osa voi jäädä päälle. Voi tapahtua ympäristön aiheuttamia epigeneettisiä muutoksia, (siirryt toiseen palveluun) joissa DNA-sekvenssi pysyy samana, mutta kemialliset merkit ovat vaihtuneet.

Jokela pitää hyvin mahdollisena, että astronautti Kellyllä on tapahtunut pysyvämpiä muutoksia geeniekspressiossa.

– Kyllähän olosuhteet muuttavat hyvinkin paljon, jos on esimerkiksi kaivoksessa tai avaruudessa. Mutta konttorityöntekijälläkin voi tapahtua muutoksia, jos hänellä on kauhea stressi.

Geenien ilmentyminen voi muuttua myös, jos DNA:n säätelyalueella tapahtuu virhe. Tällöin tietyn geenin tuotantoa ei tule, tai geeni aktivoituu liikaa.

Kivikautisia geenejä

Ekspressiotaso on siis nopean sopeutumisen taso. Pitkällä aikavälillä myös geenit sopeutuvat ympäristön muuttumiseen.

Nopeista muutoksista ei kuitenkaan ole kyse:

– Geenimme ovat pitkälti samanlaisia kuin kivikaudella. Esimerkkinä on se, että pidämme makeasta. Ympäristö on muuttunut, eikä ruoansaanti ole enää samanlainen ongelma, mutta geenit ohjaavat syömään sokeripitoista, Jokela sanoo.

Geenit voivat kuitenkin vähitellen muuttua sellaisiksi, etteivät tulevaisuuden ihmiset enää pidäkään sokerista.

DNA muuttuu lapsesta asti

Jokaiselle meistä tulee elämän varrella geenimuutoksia, joita aiheuttavat ulkoiset tekijät. Niitä voivat olla esimerkiksi ionisoiva säteily, syöpävaarallisiksi aineiksi kutsutut kemikaalit, tupakointi tai karsinogeenit, joita syntyy esimerkiksi ruokaa käristettäessä.

– DNA:mme alkaa muuttua pienestä alkaen, kun altistumme erilaisille ympäristötekijöille.

Aina virheet eivät johdu ulkoisista tekijöistä. Kun DNA:ta kopioidaan, myös kopiointiin osallistuvat entsyymit tekevät virheitä, vaikkakin harvoin.

Geenivirheet eivät välttämättä ole pysyviä.

– DNA:ta kopioidaan joka päivä jokaisessa solussa ja soluissamme on koneisto, joka skannaa ja korjaa virheitä. Kaikkia virheitä se ei kuitenkaan huomaa. Silloin muutos jää pysyväksi ja kopioituu seuraavalle solusukupolvelle, Jokela selvittää.

Usein virheistä ei ole mitään haittaa, mutta kun niitä alkaa kertyä tarpeeksi, voi tulla jokin sairaus. Yleensä se on syöpä tai muu kasvain.

Jokela ei pidä mahdottomana ajatusta, että jollekin voisi tulla negatiivisen tai neutraalin virheen sijasta hyödyllinen geenivirhe. Esimerkiksi aineenvaihdunta voisi vilkastua niin, että ihminen voisi syödä enemmän ilman painonnousua.