Zbyt liczna rodzina
Jednym z rozwiązań proponowanych samotnym kobietom, które zdecydowały się na macierzyństwo lub na posiadanie potomstwa mimo bezpłodności partnera, jest korzystanie z tzw. banków nasienia. Do zapłodnienia wykorzystywana jest sperma pobrana od zgłaszających się do takiej instytucji dawców, którzy z rożnych pobudek zamierzają udostępnić swój materiał genetyczny do dalszego rozrodu. Warto tu dodać, iż rozrodu często niekontrolowanego, co pokazał niedawno artykuł zamieszczony w pewnym znanym i poczytnym portalu internetowym, zatytułowany Jeden dawca, 150 dzieci¨i opowiadający prawdziwą sytuację. O ile wspomniana liczba możne szokować, o tyle przypadki poczęcia kilkudziesięciu dzieci z nasienia tego samego dawcy nie są rzadkością. Patrząc na problem z punktu widzenia etologii, można pomyśleć, iż dawca spełnił się (choć może nie do końca świadomie) jako przedstawiciel rodzaju męskiego naszego gatunku, gdyż w pełni wykorzystał swój potencjał, przekazując swoje geny w bardzo wielu kopiach. Jednak patrząc z punktu widzenia genetyki populacyjnej, taki popis męskości¨ okazuje się być czymś niekoniecznie pożąadanym. I nie chodzi tu bynajmniej o samego dawcę czy matki, ale o potomstwo i możliwość swobodnego krzyżowania się w późniejszych pokoleniach.
W tradycyjnej rodzinie zazwyczaj mamy do czynienia z sytuacją, iż rodzeństwo w początkowym okresie życia wychowuje się razem. Każde dziecko, które przyszło na świat, zna swoich braci i siostry i według teorii Westermarcka (zakładającej wykształcenie się naturalnych mechanizmów biologicznych zapobiegających późniejszemu kojarzeniu się par z ludzi przebywających za młodu razem) nie powinno w wieku późniejszym uważać swojego rodzeństwa za obiekt seksualny. Teoria Westmarcka jest przedmiotem ciągłych debat co do swojej natury i prawdziwości, aczkolwiek istnieją dowody potwierdzające jej założenia. Dodatkowo mechanizmy zapobiegające zapłodnieniu z odziałem gamet o pokrewnym genotypie funkcjonują zarówno w świecie zwierząt, jak i roślin. W przypadku przyrodniego rodzeństwa, które od początku wychowuje się w odmiennym otoczeniu, dzieci mogą nie być świadome bliskiego pokrewieństwa ze znacznie większą ilością osób. Zazwyczaj mogą dowiedzieć się o tym w wieku późniejszym, jeśli ich rodzice, kierowani dobrze pojętą odpowiedzialnością, powiedzą dziecku o jego biologicznym ojcu i wyjaśnią wszelkie możliwe konsekwencje tego faktu. Co sjednak może się stać, kiedy z rożnych pobudek rodzice nie zdecydują się na szczerość wobec wychowanka lub zdecydują się na jego uświadomienie zbyt późno?
Nieświadome kazirodztwo.
Załóżmy, że do banku nasienia zgłaszają się zarówno dawca, jak i biorcy z jednego miasta. W przypadku, kiedy w bliskim sąsiedztwie wychowa się grupa ponad stu osób nieświadoma swojego bliskiego pokrewieństwa, nietrudno wyobrazić sobie sytuację, kiedy za kilkanaście lat brat i siostra przyrodnia spotkają się, zapragną się związać i wydać potomstwo.
Co złego jest w kazirodztwie?
Takie pytanie pojawia się często w dyskusjach i tak było również w przypadku wspomnianego artykułu. Niektórzy dyskutanci próbowali dowodzić, iż zakaz kazirodztwa jest jedynie zakazem kulturowym i niekoniecznie prowadzi do negatywnych skutków biologicznych. O ile w teorii rzeczywiście kazirodztwo niekoniecznie pociąga za sobą problemy w krótkiej perspektywie czasowej (kilka najbliższych pokoleń), to w praktyce często do nich prowadzi. Uzasadnienie tego stanu rzeczy można znaleźć już na poziomie elementarnej genetyki i rachunku prawdopodobieństwa, o czym za chwile napiszę nieco szerzej. Inni dyskutanci posiłkowali się (mam powody sądzić, iż w zlej wierze) wiara chrześcijańska i dowodzili, ze zgodnie z nią gatunek ludzki musiał wziąć swój początek od Adama i Ewy. Następnie, aby trwać, musiał bazować na stosunkach kazirodczych miedzy ich potomstwem, zatem kazirodztwo samo w sobie nie może być złe skoro zapewniło sukces ewolucyjny gatunku homo sapiens. Przyjmijmy wiec założenie, że nasz gatunek wyewoluował rzeczywiście od jednej pary rodziców i zastanówmy się, dlaczego pomimo takiego początku gatunku na pewnym etapie jego rozwoju kazirodztwo stało się realnym problemem.
Genetyka a przypadek Adama i Ewy.
Genom człowieka składa się z ponad 20 tysięcy genów. Wiekszosc z nich jest obecna w komorkach ciala (somatycznych) w postaci dwoch kopii (alleli), ktore moga niesc taka sama, zdublowana informacje (mowimy wowczas o homozygocie wzgledem danego genu) lub nieznacznie sie od siebie roznic (taki stan nazywamy heterozygotycznoscia). Pierwsze pytanie, jakie powinnismy sobie zadac w niniejszych rozwazaniach to skad wziely sie rozne allele poszczegolnych genow? Teoria, iz wszystkie istnialy juz od poczatku naszego gatunku przy jednoczesnym zalozeniu, ze pochodzimy od wspolnych, rodzicow, nie moze sie obronic z logicznego punktu widzenia. Po pierwsze, kazdy czlowiek zdolny do rozmnazania moze posiadac jedynie dwa allele, z ktorych tylko jeden moze przekazac do tworzonych przez siebie gamet. Tymczasem znamy calkiem sporo ludzkich genow wystepujacych w populacji w wiecej niz dwoch odmianach (tzw. geny mulitalleliczne), czesto nawet kilkunastu czy kilkudziesieciu. Dodatkowe allele musialy zatem powstawac stopniowo na bazie istniejacych alleli przodkow w drodze roznych mutacji. Istotnie mozna wykazac, iz dla kazdego gatunku istnieje pewna stala czestosc spontanicznych mutacji zmieniajacych jakosciowo genom osobnika. U czlowieka przykladowo liczba ta wynosi 2,5 x 10-8 mutacji na nukleotyd (pojedyncza litere kodu genetycznego), co w przeliczeniu na ilosc nukleotydow daje okolo 175 mutacji na osobnika na pokolenie. Mutacje takie powstaja w dowolnej komorce i jezeli przypadkiem beda mialy miejsce w komorkach generatywnych a nastepnie powstale z takich komorek gamety wezma udzial w zaplodnieniu, nowy allel ma szanse utrwalic sie w nastepnym pokoleniu. Kazdy z nas, znajdujac sie w wieku rozrodczym, ma szanse na stworzenie nowego allelu i przekazanie go potomnym. Czy tak sie rzeczywiscie stanie, zalezy od skutkow, jakie dla nowopowstalego organizmu bedzie miala dana mutacja. Moze przykladowo spowodowac niemozliwosc rozwoju juz na etapie embrionalnym lub skutkowac uposledzeniem kluczowych funkcji zyciowych – wowczas nowy allel zniknie z puli genowej populacji gdyz niosacy go osobnik nigdy nie wyda wlasnego potomstwa. Moze warunkowac choroby objawiajace sie w wieku pozniejszym, postrozrodczym i wowczas, mimo niekorzystnego wplywu na rozwoj osobniczy, nowy allel ma szanse utrwalic sie u potomnych. Mutacja moze rowniez warunkowac cechy pozadane dla gatunku i wowczas dobor naturalny selekcjonuje osobniki z nowym allelem wzbogacajac jego czestosc kosztem ¨starych¨ alleli. Nowy allel moze tez warunkowac ceche nie wplywajaca istotnie na jakosc zycia osobnika w danym momencie. W takim przypadku bedzie propagowany losowo, z prawdopodobienstwem proporcjonalnym do swojej czestosci wystepowania. Piszac o kazirodztwie w jego pejoratywnym znaczeniu trzeba jednak wspomniec o jeszcze jednym scenariuszu utrwalania sie nowych alleli, mianowicie tzw. allelach recesywnych. Istnienie dwoch alleli tego samego genu w jednej komorce powoduje, iz mozemy miec do czynienia ze wspomniana wczesniej heterozygotycznoscia. W przypadku hetorozygotycznosci mozliwa jest dominacja jednego allelu nad drugim czyli sytuacja, kiedy pomimo obecnosci allelu zmutowanego, jego skutki nie ujawnia sie u danego osobnika, gdyz o funkcji czy prawidlowym dzialaniu komorki bedzie decydowala obecnosc drugiego, niezmutowanego allelu. Taki ¨cichy¨ allel nazywamy allelem recesywnym. Jego obecnosc nie pociaga zadnych skutkow dla wlasciciela, moze byc kluczowa dla jego potomstwa. Naturalne mechanizmy prowadzace do mutacji nie rozrozniaja w zaden sposob tego, czy mutacja bedzie miala charakter dominujacy czy recesywny. Nie rozrozniaja rowniez, czy mutacja bedzie skutkowala choroba czy polepszeniem jakosci zycia. Mutacje jako takie sa faktem i zachodza spontanicznie a utrwalaja sie w zaleznosci od warunkow doboru i selekcji naturalnej. Jezeli nowa mutacja stworzy allel recesywny warunkujacy chorobe to taki allel umyka mechanizmom selekcji, kiedy zostanie zestawiony ze ¨zdrowym¨ allelem dominujacym w heterozygocie. Choroba ma szanse dotknac potomstwo, ktore odziedziczy przypadkowo zestaw obydwu alleli recesywnych powodujacych dana chorobe. Prawdopodobienstwo spotkania sie obydwu alleli recesywnych jest dosc niskie, kiedy potomstwo pochodzi od rodzicow niespokrewnionych, gdyz ciezko oczekiwac, ze z ponad dwudziestu tysiecy roznych genow oboje posiadaja zmutowana wersje akurat tego samego. Niestety, owo prawdopodobienstwo wzrasta znacznie, kiedy kojarzymy rodzicow spokrewnionych, ktorzy z racji wspolego przodka moga posiadac allele recesywne tego samego genu. Wracajac do Adama i Ewy, sprobujmy podsumowac to, co z pewnoscia mozna ustalic apropos hipotetycznych, pierwszych rodzicow. Nie mogli posiadac w swoich genomach wszystkich znanych mulitallelicznosci, co potwierdza, ze zmiennosc mutacyjna rozwijala sie w naszym gatunku na przestrzeni tysiecy czy setek tysiecy lat. Pomijajac nawet geny multialleliczne i zalozywszy, ze rozpatrujemy sytuacje, w ktorej mamy jedynie dwa allele danego genu – ¨zdrowy¨ dominujacy oraz receswyny niosacy schorzenie, okazuje sie ze w genomach Adama i Ewy rowniez nie mogly znajdowac sie wszystkie znane obecnie allele recesywne. Geny warunkujace choroby polozone sa na roznych chromosomach, czesto po kilka na kazdym. Zanim dojdzie do tworzenia sie gamet, chromosomy homologiczne najpierw wymianiaja sie wzajemnie swoimi odcinkami aby nastepnie zostac losowo posegregowane. Gdyby w tak ograniczonej liczebnie populacji skumulowaly sie wszystkie choroby warunkowane przez mutacje recesywne, to w praktyce dostalibysmy gamety obciazone mniej wiecej polowa puli wadliwych genow. Wowczas prawdopodobienstwo, ze zygoty nie otrzymalyby od rodzicow ktoregokolwiek zestawu obywdu genow recesywnych jest niezwykle niskie. Nalezaloby raczej oczekiwac, ze kazdy potomek otrzymalby jeden a nawet kilka kompletow alleli warunkujacy ktoras chorobe z przykladowego zestawu: fenyloketonuria, albinizm, galaktozemia, mukowiscydoza, dystrofia miesniowa, talasemia, mukolipidoza, hemofilia czy ciezkie niedobory odpornosci. Czy taka populacja / rodzice mieliby szanse na zapoczatkowanie gatunku, ktory zasiedlil i zdominowal niemal cala planete i zabiera sie za podboj kosmosu? Zdecydowanie nie. Posiadanie takiego bagazu genetycznego spowodowaloby raczej szybka degeneracje osobnikow i eliminacje gatunku. Logiczne zatem jest przyjecie hipotezy, ze obciazenie genetyczne nie wystepowalo u naszych protoplastow a wszelkie mutacje prowadzace do powstania zarowno chorob genetycznych jak i cech bardziej korzystnych z punktu widzenia ewolucji mialy miejsce stopniowo w czasie ewoluowania gatunku. Proces trwa do dnia dzisiejszego i kumuluje zarowno pozytywne aspekty mutacji jak i allele chorobotworcze, ktore umknely selekcji naturalnej z powodu swojego recesywnego charakteru. Idac dalej, problem kazirodztwa w dzisiejszym jego rozumieniu nie istnial w czasach Adama i Ewy a zaczal sie pojawiac wskutek akumulacji recesywnych alleli warunkujacych choroby genetyczne. To w zaden sposob nie uprawnia do wniosku, jakoby kazirodztwo bylo czyms bezpiecznym dla wspolczesnych, gdyz uprawiali je nasi bardzo dalecy przodkowie. Przez ten czas znaczaco zmienily sie pewne okolicznosci.
Ryzyko, prawdopodobieństwo i rachunki.
Nie mozna stwierdzic ze stuprocentowa pewnoscia, jakie allele ktorych genow trafiaja do gamety, ktora da poczatek nowemu zyciu. Mozemy jedynie mowic o prawdopodobienstwie, z jakim nasze potomstwo odziedziczy konkretny allel, ktory posiadamy w naszym genotypie. Jesli przykladowo jestesmy heterozygotami i rozpatrujemy allel recesywny, to trafi on do polowy naszych gamet. Jesli nasza partnerka / partner jest rowniez heterozygota wzgledem tego allelu, podobnie przekazuje go do polowy ze swoich gamet. Prawdopodobienstwo, ze w genotypie dziecka znajda sie dwa allele recesywne wynosi w takim przypadku ¼ czyli 25%. Jesli natomiast rozpatrujemy ilosc wspolnych genow miedzy dwoma spokrewnionymi ludzmi, mozemy z cala pewnoscia stwierdzic, ze dzieci maja 50% wspolnych genow z kazdym ze swoich rodzicow a bliznieta jednojawe 100% (wylaczajac mutacje de novo). Jednak ilosc wspolnych genow miedzy rodzenstwem nie moze byc juz wyrazona jako wartosc bezwzgledna. Teoretycznie moze sie zdarzyc, ze odziedzicza dokladnie te same geny co rodzenstwo ale mozliwy jest rowniez brak wspolnych genow z uwagi na losowa segregacje chromosomow do gamet. Wziawszy jednak pod uwage zjawisko rekombinacji homologicznej (ktora wzajemnie wymienia odcinki chromosomow homologicznych) nalezy zalozyc, iz takie przypadki sa wrecz nieprawdopodobne a srednie prawdopodobienstwo posiadania wspolnych genow przez braci czy siostry wynosi 50%. Jezeli chcemy ustalic, jakie jest srednie prawdopodobienswo posiadania wspolnych genow przez przedstawicieli dalszych stopni pokrewienstwa, nalezy posluzyc sie formula r(wspolczynnik pokrewienstwa) = (½)n x J, gdzie n oznacza liczbe pokolen oddzielajacych dwie osoby w drzewie genealogicznym a J – ilosc wspolnych przodkow. Jak to wyglada w praktyce? Aby obliczyc prawdopodobienstwo wystepowania tych samych alleli u pradziadka i prawnuka, podnosimy ½ do potegi trzeciej (trzy pokolenia w prostej linii) i mnozymy razy jeden (mamy jednego wspolnego przodka – pradziadka). Otrzymujemy wynik 1/8 czyli 12,5%. Aby ustalic procent wspolnych genow miedzy kuzynami, podnosimy ½ do potegi czwartej (oddzielaja ich cztery pokolenia: dwa od kuzyna do wspolnych dziadkow i dwa od wspolnych dziadkow do drugiego kuzyna) i mnozymy razy dwa (babcia i dziadek sa wspolnymi przodkami). Otrzymany wynik mowi nam, ze tu rowniez prawdopodobienstwo wynosi 12,5%. Dla rodzenstwa przyrodniego wynik naszych obliczen przyjmie z kolei wartosc 25%.
25%. Czy to naprawdę tak dużo?
Znajac czestosc pojawiania sie chorob genetycznych mozna oszacowac czestosc wystepowania alleli powodujacych takowe choroby. Upraszczajac nasz model badawczy i rozpatrujac sytuacje, w ktorej za zdrowie (allel dominujacy) i chorobe (allel recesywny) odpowiadaja dwa allele pewnego genu (nazwijmy je odpowienio p i q), mozemy skorzystac z przeksztalconego prawa Hardy’ego – Wienberga. Mowi ono, ze w populacji czestosc wystepowania alleli p oraz q rowna sie 1. Jako, ze u kazdego osobnika mamy dwa allele, ich rozklad mozemy opisac rownaniem kwadratowym p2 + 2pq + q2 =1. Wszyscy chorzy musza posiadac obydwa allele q czyli wyrazenie q2 opisuje odsetek chorych w calej populacji. Podstawiajac pod to rownanie czestosc wystepowania przykladowo fenyloketonurii (choroby genetycznej recesywnej prowadzacej do uposledzenia umyslowego wskutek wadliwego metabolizmu jednego z aminokwasow), ktora zdaza sie srednio w jednym na 15 tysiecy przypadkow, otrzymujemy wartosc q2 = 0,000066. Stad juz latwo wyprowadzic czestosc allelu q =√0,000066 czyli 0,0081. Wobec powyzszego czestosc allelu p wynosi 1-0,0081 czyli 0,9919. Ile zatem w calej populacji mamy heterozygot posiadajacych utajony allel fenyloketonurii? Z obliczen wynika, ze 2 x 0,0081 x 0,9919 = 0,016 czyli 1,6 %. Podobne szacunki mozna przeprowadzic dla wiekszosci znanych alleli recesywnych powodujacych choroby a po ich zsumowaniu dojsc do wniosku, ze kazdy statystyczny czlowiek nosi w swoim genomie przynajmniej kilkanascie niebezpiecznych dla potomstwa alleli recesywnych. Problem kazirodztwa polega na tym, ze ludzie spokrewnieni posiadaja zazwyczaj allele recesywne tych samych genow a niespokrewnieni –genow roznych, zatem w drugim przypadku nie dojdzie do zestawienia sie obydwu alleli recesywnych u potomstwa. Jak wygladaloby zatem prawdopodobienstwo wystapienia fenyloketonurii u dzieci zdrowego rodzenstwa przyrodniego, w ktorym brat posiada recesywny allel powodujacy chorobe? Istnieje prawdopodobienstwo, ze jego przyrodnia siostra ma 25% wspolnych genow wiec moze rowniez posiadac utajony allel fenyloketonurii. Mnozymy zatem prawdopodobienstwa: wystapienia allelu recesywnego u matki oraz spotkania sie obywdu alleli recesywnych w zygocie i otrzymujemy 6,25 %. Jakie natomiast mielibysmy analogiczne prawdopodobienstwo, gdyby mezczyzna z allelem fenyloketonurii zwiazal sie z niespokrewniona kobieta? Z rachunkow wynika, ze 0,4% czyli 15 razy mniejsze.
Czy mimo to kazirodztwo moze niesc pozytywy?
Odpowiadajac lakonicznie – tak, ale na krotka mete i pod pewnymi warunkami. Rodzina nie moze byc obciazona genetycznie jakimkolwiek allelem powodujacym choroby dziedziczne oraz musi posiadac cechy, ktore stawiaja ja wyzej wobec reszty populacji. W historii ludzkosci znamy wiele przykladow ludzi, ktorzy poprzez zwiazki ze swoimi blizszymi lub dalszymi krewniakami zamierzali wlasnie pielegnowac pewne cechy we wlasnym rodzie. Przykladowo, uwazano iz inteligencja czy zdolnosc sprawowania wladzy to cechy dziedziczne dlatego kojarzenie krewniacze powinno je wzmaciac i pielegnowac. Sledzac losy rodzin panujacych w Europie, takie podejscie czesto konczylo sie wygasnieciem linii dynastycznej lub ciezkimi chorobami, pomimo niewatpliwych sukcesow przodkow. Warto nadmienic, ze malzenstwa mialy miejsce zazwyczaj pomiedzy dalszymi niz rodzenstwo przyrodnie stopniami pokrewienstwa, np. kuzynostwem. Statystyka jest jedynie statystyka ale w praktyce ciezko ja oszukac – jesli kazdy z nas srednio nosi kilkanascie groznych alleli recesywnych to niezwykle trudno bedzie znalezc osobnika, ktory nie ma takowych wcale i niestety krolowie czy ksiazeta nie byli tutaj wyjatkami od reguly. Trzeba rowniez zauwazyc, ze akumulacja mutacji recesywnych w czasie trwania gatunku powoduje, ze o ile znaleznie nieobciazonych genetycznie rodzin bylo latwiejsze w przeszlosci, z biegiem czasu bedzie coraz trudniejsze. Dlaczego kojarzenie krewniacze jest malo korzystne na dluzsza mete? Rodzina zamyka sie na doplyw nowych alleli, przez co w dluzszej perspektywie czasu traci zdolnosci adaptacyjne do nowych warunkow. Jesli te ulegna zmianie, nie potrafi sie przystosowac ani wyselekcjonowac osobnikow radzacych sobie z nowymi problemami.
Interes dawcy, interes dziecka, interes banku, interes ludzkosci.
Wrocmy do problemow zwiazanych z wieloma biologiczymi dziecmi jednego ojca. W swietle przytoczonych faktow wydaje sie jaknajbardziej uzasadnione, aby przyrodnie rodzenstwo bylo swiadome swojego istnienia. Lezy to w jego istotnym interesie, bowiem ta wiedza moze wplywac na wazne i odpowiedzialne wybory zyciowe w przyszlosci. Podobnie, uzasadnione sa regulacje prawne wprowadzone w niektorych krajach a okreslajace maksymalna liczbe dzieci poczetych z nasienia jednego dawcy. Niestety, w sytuacji braku takich regulacji nasienie ludzkie moze byc towarem, na ktorym dawca oraz bank zarabiaja w mysl zasady ¨im wiekszy popyt, tym lepiej¨, za to bez wzgledu na potencjalne skutki wprowadzenie towaru do obrotu. Jesli zlekcewazymy interes dziecka kosztem checi zarobku, nie mozna mowic o jakiejkolwiek etyce. Z drugiej strony, trzeba raczej mowic o krotkowzrocznosci i braku odpowiedzialnosci.
Marcin Okrój
Artykuł pochodzi z IMAGO – Czasopismo Fundacji Pro Humana Vita, które było wydawane w latach 2011-2012 w celu promocji bioetyki. Jest próbą wakacyjnego przypomnienia tego cennego dzieła i najciekawszych artykułów.
