Aliz, Vanda, Huba, Klementina2019. november 14., csütörtök
Tudomány

Szennyvízből is kimutatható egy közösség genetikai összetétele

2019.10.04.MTI
National Geographic Magyarország

Egy nemzetközi kutatás során szokatlan mintákból, a városi szennyvízminták DNS szekvenálásával határozták meg a gyűjtési területen élő lakosság összetételét az ELTE Természettudományi kar Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék kutatói.

Egy Viktória-korabeli szennyvízcsatorna Londonban
Forrás: Jack Taylor/Getty Images

Az ELTE honlapján olvasható beszámoló szerint a kutatók a COMPARE Global Sewage Surveillance Project keretében 2016 óta a világ 60 országából, 79 városból gyűjtöttek városi szennyvízmintát, melyből DNS-izolálást követően metagenomikai szekvenálást hajtottak végre. A kutatás eredeti célja az egyes földrajzi helyeken előforduló baktériumpopulációk összetételének vizsgálata volt, illetve a különböző antibiotikumokra rezisztens törzsek feltárása.

A nemzetközi együttműködésben résztvevő magyar kutatók felvetették, hogy az így gyűjtött minta nyomokban emberi DNS-t is tartalmazhat, amely genetikai információt hordozhat a szennyvíztelep környékén élő népességről. Mivel a mintagyűjtési és elemzési protokoll bakteriális DNS-re volt optimalizálva, a véletlenül elcsípett, kis mennyiségű (0,2 százalék) emberi DNS nem alkalmas a teljes genom változatosságának vizsgálatára, ezért az elemzések célpontja a mitokondriális haplocsoportok eloszlása volt.
A sejtek „erőműve” a mitokondrium, egy önálló sejtszervecske, mely az energiaellátásáért felel. Minden eukarióta sejtben megtalálható, általában több példányban is, és saját genetikai állománnyal(DNS) rendelkezik. A mitokondriális DNS viszonylag rövid (körülbelül 16 ezer bázispár, míg a teljes emberi genom 3 milliárd bázispár hosszú) és kizárólag a petesejten keresztül, anyai ágon öröklődik, rekombináció nélkül. Ha nagy ritkán mutáció történik a szekvenciájában, az továbbadódik az utódoknak, ezáltal evolúciós leszármazások is könnyen nyomon követhetők segítségével. Az emberi mitokondrium evolúciós leszármazását bemutató törzsfán (az úgynevezett filogenetikai fán) a végpontokat hívják mitokondriális haplotípusoknak, amelyek egymáshoz viszonyított hasonlóságuk alapján haplocsoportokba sorolhatók.

Az emberi mitokondriális DNS haplocsoportok régóta a kutatások fókuszában vannak, hogy segítségükkel az egyes népcsoportok genetikai eredetét meghatározzák. A leszármazások alapján definiálhatunk különböző földrajzi helyekről származó csoportokat, így például kelet-afrikai, nyugat-ázsiai vagy európai haplocsoportokat.
Ma már számos cég kínál mindenki számára elérhető módon olyan többé-kevésbé pontos szolgáltatást, ahol DNS vizsgálat alapján az egyén szintjére lebontva ad információkat a genetikai eredetről. Ezen tesztek nagy részét is a mitokondriális haplocsoportok teszik ki. A közlemény szerint a téma jelentőségét tovább növeli, hogy a mitokondriális DNS haplocsoportok összefüggésbe hozhatók különböző betegségek (például szív-érrendszeri betegségek, Alzheimer-kór, valamint számos daganat) megjelenésével, lefolyásával, továbbá bizonyos fertőző betegségekre máshogy reagálnak egyes népcsoportok.
A Csabai István témavezetésével folyó vizsgálat során Pipek Orsolyának és Medgyes-Horváth Annának a hipotézise az volt, hogy a szennyvízmintákból is kiszűrhetőek az emberi mitokondriális DNS fragmentumok. A minták gyűjtését koordináló dán kutatók először lehetetlennek tartották, hogy az emberi DNS jelenléte egyáltalán kimutatható lenne ilyen módon gyűjtött és bakteriális vizsgálat céljára feldolgozott anyagból, de az ELTE kutatói sikeresen bizonyították, hogy nem csak a kimutatás lehetséges, hanem a DNS szekvenciák elemzésével az adott környékre jellemző haplocsoport-eloszlás is rekonstruálható.

A nagyon alacsony emberi DNS-tartalom megkívánta azt, hogy az egy helyszínről, különböző időpontokban gyűjtött mintákat együtt kezeljék. Ezután a kutatók egy, a várható értéket maximalizáló algoritmus segítségével határozták meg a haplocsoportok eloszlását. A kapott eredményt összehasonlítva az irodalomban fellelhető, direkt vizsgálatokon alapuló adatokkal, nagyfokú egyezést találtak, megerősítve azt, hogy a módszer alkalmas precíz, reprodukálható módon az emberi mitokondriális DNS haplocsoportok eloszlásának meghatározására.
A közlemény szerint az ilyen jellegű, akár napi szinten kiértékelt, valós idejű információ számos előnnyel járhat a jövőben. Segíthet az egészségügyi szűrőprogramok tervezésénél, a megfelelő kezelések megtalálásában, ha ismerik a környékre jellemző genetikai variánsok előfordulásának arányát. Ezen felül a járványok terjedésének megakadályozásában is nagy jelentősége lehet, hiszen a betegségekben való érintettség és a betegségek lefolyása is függhet a mitokondriális haplocsoportoktól. Demográfiai elemzésekhez is fontos, ha a helyi etnikai összetételről úgy tudnak naprakész információt gyűjteni, hogy az adatgyűjtés kevert, természeténél fogva anonim jellege miatt érzékeny etikai kérdések nem lépnek fel. A tanulmány ugyanakkor felhívja arra is a figyelmet, hogy tudtunk nélkül is mindenhol nyomokat hagyunk, amelyeket az egyre hatékonyabbá váló technikák egyre pontosabban képesek elemezni. Annak megválaszolása, hogy milyen hatása lesz ennek az egyén és a társadalom számára, túlmutat egy-egy szűkebb szaktudomány keretein – olvasható a közleményben.
A kutatók tanulmánya a Scientific Reports folyóiratban jelent meg.

Hozzászólások

Változik a marsi légkör oxigéntartalma

Változik a marsi légkör oxigéntartalma

A Curiosity marsjáró Gale-kráterben három marsi év során végzett méréseit elemezték.

Aquapónia, avagy vízben növő zöldségek

Aquapónia, avagy vízben növő zöldségek

Csak a klasszikus felfogás szerint kell talaj ahhoz, hogy növényeket termesszünk.

Hivatalosan bejegyezték az ebola elleni védőoltást

Hivatalosan bejegyezték az ebola elleni védőoltást

Kísérleti jelleggel már sok százezren kapták már meg, mostantól pedig megnyílik az út a kiterjedt alkalmazása előtt is.

Fél évszázada nem látott áradás csapott le Velencére

Fél évszázada nem látott áradás csapott le Velencére

Ketten életüket vesztették, a károk súlyosak.

Azonosították a világháborús tengeralattjáró roncsát

Azonosították a világháborús tengeralattjáró roncsát

A USS Grayback maradványai Okinava közelében, 435 méteres mélységben kerültek elő.

National Geographic 2019. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

8 220 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket