Genetik och bioteknik PDF

# Genetik och bioteknik ## Barn brukar likna sina biologiska föräldrar, men varför blir de inte kopior av dem? Supermolekylen DNA styr allt liv på jorden. DNA innehåller dina gener, arvsanlag, som till stor del avgör vem du är och vem du blir - till exempel ditt utseende, dina egenskaper och din r...

# Genetik och bioteknik ## Barn brukar likna sina biologiska föräldrar, men varför blir de inte kopior av dem? Supermolekylen DNA styr allt liv på jorden. DNA innehåller dina gener, arvsanlag, som till stor del avgör vem du är och vem du blir - till exempel ditt utseende, dina egenskaper och din risk att få vissa sjukdomar. Med modern genteknik kan behandlingen av många sjukdomar förbättras. Det går också att ge växter och djur helt nya egenskaper. Möjligheterna är många, men tekniken medför också risker. ## Vad är det som gör att just du är du och att du är unik? En stor del av svaret finns i cellkärnan i nästan alla de tiotusentals miljarder celler som du består av. I varje cellkärna ryms den ungefär tre meter långa supermolekylen DNA, som innehåller alla dina cirka 22 000 gener. Hur tror du att så mycket DNA kan få plats i den lilla cellkärnan? ### Vad är genetik? Genetik betyder ärftlighetslära och handlar om hur våra arvsanlag, generna, för det biologiska arvet vidare, generation efter generation. Dina gener bestämmer det mesta som händer i dina celler under hela ditt liv. **De styr hur dina organ byggs upp och förnyas och hur din kropp fungerar.** Men generna ska också lagra och föra vidare den genetiska informationen. Det sker varje gång en cell delar sig i din kropp. De nya cellerna får då exakt samma gener. Och via könscellerna, när en spermie befruktar en äggcell, förs generna vidare till nästa generation. ### DNA är livets molekyl Den molekyl som alla gener består av kallas DNA, som är en förkortning av deoxiribonukleinsyra. DNA finns i allt liv på jorden, från enkla bakterier och växter till däggdjur som vi människor. För att livet på jorden skulle kunna uppstå var det nödvändigt att DNA-molekylen bildades. DNA:s historia är därför flera miljarder år gammal, och molekylen fungerar på samma sätt i alla organismer. Det som gör DNA-molekylen så unik är att den innehåller "livets språk", ett slags kemiskt och genetiskt alfabet som ger instruktioner till hur alla våra celler ska fungera. Det består av bara fyra olika kvävebaser: adenin, cytosin, guanin och tymin. De brukar förkortas A, C, G och T och kallas också "DNA-bokstäver". Själva DNA-molekylen är formad som en dubbelspiral och består av två strängar som sitter ihop. Den liknar en repstege som har vridits till en spiral och där stegens pinnar består av de fyra kvävebaserna A, C, G och T. De fyra bokstäverna sitter alltid ihop två och två – A med T och C med G – och kallas baspar. De kommer i olika ordning längs DNA och kan därför bilda enormt många olika korta och långa avsnitt, som kallas DNA-sekvenser. Det kan jämföras med hur bokstäver och ord bildar korta och långa meningar i en bok. **Allt DNA som finns hos en organism kallas arvsmassa.** Hela din arvsmassa består av drygt tre miljarder baspar. Basparen bildar cirka tre meter långt DNA som ska få plats i varje cellkärna. En cellkärna är bara en hundradels millimeter i diameter. Men där ryms ändå alla dina arvsanlag, tack vare att DNA-molekylen är effektivt lindad och packad runt proteiner i cellkärnan. Om man skulle skriva ner alla DNA-bokstäver i människans arvsmassa på papper så skulle det behövas ungefär 20 höga bokhyllor fyllda med böcker för att få plats med allt. ### Gener är recept på proteiner Hur är det möjligt att DNA-molekylen, som består av en lång rad av baspar med bara fyra olika "bokstäver", har gett upphov till alla de miljontals olika arter som nu finns på jorden? Och hur kan DNA styra det som sker i alla dina celler och i alla andra levande organismers celler? Jo, DNA-bokstävernas ordningsföljd bildar en kod, den genetiska koden. På 1960-talet lyckades forskare knäcka hur den här koden fungerar. **Det är den genetiska koden som ger cellerna instruktioner om vilka proteiner som de ska bilda.** Proteiner bygger upp all levande vävnad. Allt i din kropp – till exempel muskler, ben och hud består av eller tillverkas av proteiner. Det finns tiotusentals olika sorters proteiner i din kropp. En gen, ett arvsanlag, är ett speciellt avsnitt av DNA, en DNA-sekvens som innehåller information om hur cellen ska bilda ett visst protein. Gener är alltså ett slags recept på proteiner. Man brukar säga att en gen kodar för ett särskilt protein. Hela din arvsmassa kan därför liknas vid en bok med enormt många recept på hur proteiner byggs. ### Från gen till protein Proteinernas byggstenar kallas aminosyror. I din kropp finns sammanlagt 20 olika sorters aminosyror. Ett protein kan bestå av allt ifrån femtio till många tusen aminosyror. De flesta aminosyror får du i dig via kosten. Din matspjälkningskanal sönderdelar de proteiner du äter till aminosyror som kan tas upp av cellerna. Alla dina celler innehåller därför stora mängder aminosyror. Cellens tillverkning av proteiner är mycket komplicerad men kan för-enklat sammanfattas så här: Först görs en kopia av genen. Kopian görs av den del av den ena DNA-strängen i cellkärnan som är recept för just det protein som ska bildas. Den här genkopian transporteras sedan ut ur cellkärnan till cellens proteinfabriker, ribosomerna. Där används den som mall för att koppla ihop olika aminosyror till ett protein. **Det är bokstävernas ordning i genkopian som avgör vilka aminosyror som kopplas ihop.** Tre bokstäver i följd, en triplett, motsvarar en bestämd aminosyra. Bokstäverna TGC i den enkelsträngade genen gör till exempel att aminosyran treonin kopplas ihop. Den genetiska koden är alltså en kombination av tripletter som leder till att olika proteiner bildas. Proteinets storlek, form och funktion avgörs av antalet aminosyror och deras ordningsföljd. Korta gener och genkopior leder till att det tillverkas små proteiner. Långa genkopior ger stora proteiner. Det största kända proteinet är ett muskelprotein som har cirka 27 000 aminosyror. Ett av de minsta proteinerna är hormonet insulin, som bara består av 51 aminosyror. **Fyra DNA-bokstäver och 20 olika aminosyror kan alltså kombineras så att de bildar tiotusentals olika proteiner.** Det här "bygget" av livets molekyler pågår ständigt. Varje sekund bildas i dina celler en ofattbart stor mängd nya proteiner. ### Människan har cirka 22 000 gener Vi människor har cirka 22 000 olika gener. Vissa gener är korta och består bara av några hundra baspar, andra är långa och kan innehålla tiotusentals baspar. Men det är bara ungefär 2% av vår arvsmassa som innehåller gener som kodar för proteiner. När det här upptäcktes blev många forskare förvånade. Varför har vi och andra däggdjur i våra celler en så stor mängd arvsmassa som inte används som instruktioner när proteiner ska bildas? Senare års forskning har visat att det mesta av de 98 procenten DNA som inte kodar för något protein har andra viktiga uppgifter. Det anses ha spelat en viktig roll i evolutionen för att skapa nya varianter av gener. Att vi och andra däggdjur har en stor andel av detta DNA tyder på att det har haft stor betydelse när allt mer avancerade arter utvecklats. ### Gener slås av och på Framförallt har det visat sig att det här överskotts-DNA:t (som tidigare till och med kallades "skräp-DNA") på många sätt styr de gener som kodar för proteiner. Våra gener ska vara aktiva olika länge och vid skilda tidpunkter i olika typer av celler. Det här extra DNA:t fungerar bland annat som en sorts strömbrytare som slår på och av aktiviteten hos generna. Den här styrningen av generna kallas genreglering och är mycket komplicerad. Det är alltså många olika molekyler i arvsmassan som påverkar hur aktiva olika gener är. Det har beskrivits som att molekylerna dansar med varandra runt DNA i cellkärnan - en forskare skrev att "vår arvsmassa vibrerar av liv". ### Varför blir våra celler olika? I cellkärnan i nästan alla kroppens celler finns hela vår arvsmassa och exakt samma gener. Men varför blir då inte alla våra celler likadana? Vad är det som gör att till exempel nervceller ser annorlunda ut och fungerar på annat sätt än muskelceller och hudceller? Det beror just på genregleringen, som ser till att olika gener är aktiva i olika sorters celler. De ursprungliga stamceller som bildades strax efter befruktningen var exakt likadana. Men efter ett antal delningar började cellerna att specialisera sig. Det styrs genom att olika gener slås på och av. I celler som ska bli nervceller aktiveras vissa gener medan andra stängs av. I celler som ska bli muskelceller och hudceller slås andra gener på och av. Samma arvsmassa finns alltså kvar i alla celler, men den används på olika sätt i olika celler. Genregleringen är inte bara viktig när cellerna specialiseras utan pågår under hela livet. Även i samma typ av celler kan olika gener vara aktiva eller vilande vid olika tidpunkter. Ett exempel är att det i puberteten slås på gener som ökar bildningen av könshormoner och tillväxthormon. Genregleringen anpassas hela tiden till olika cellers behov och påverkas också av yttre faktorer. När du till exempel solar aktiveras gener som ökar pigmentcellernas produktion av det färgämne som skyddar mot solljus och som gör att huden blir brun. Den här genregleringen är också en förklaring till att arter kan vara ganska olika trots att de har ungefär samma arvsmassa. Om man till exempel jämför oss människor med schimpanser är det en mycket stor del av ordningsföljden av DNA-bokstäverna i arvsmassan som är densamma. Men det är ändå mycket som skiljer oss åt. Det beror bland annat på att samma gener kan vara aktiva eller vilande vid olika tidpunkter hos människor respektive apor. ### Vår arvsmassa är mycket lik andra djurs Numera har forskare i detalj kartlagt hela arvsmassan inte bara hos oss människor utan även hos tusentals andra arter. Det sker med så kallad DNA-sekvensering som betyder att ordningsföljden för alla basparen (DNA-bokstäverna) i arvsmassan bestäms. Resultaten visar att vår arvsmassa är mycket lik andra djurs. Allra störst är vårt genetiska släktskap med schimpanser - cirka 98,5% av människans DNA-sekvens överensstämmer med schimpansens. Vår arvsmassas likhet med andra apors är drygt 95% och med husmusens omkring 85%. Många däggdjur har ungefär lika många gener som vi människor. Schimpansen har liksom vi cirka 22 000 gener, medan husmusen har 23 000. Växter kan ha betydligt fler gener. Den vanliga risplantan har till exempel cirka 40 000 gener och trädet jättepoppel ungefär 45 000. Antalet gener har alltså inget klart samband med hur komplicerad en organism är. ### Vi har lite DNA från neandertalare Forskarna har även kartlagt arvsmassan hos utdöda arter. Den svenske evolutionsgenetikern Svante Pääbo och hans forskargrupp i Leipzig har från cirka 40 000 år gammalt DNA bestämt arvsmassan hos neandertalmänniskan. Vi moderna människor delar några procent av vårt DNA med neandertalarna. Det visar att det förekom att människor och neandertalare för tiotusentals år sedan fick barn med varandra. Svante Pääbos forskargrupp lyckades också få fram och analysera DNA från ett lillfingerben och en tand som hittades i en bergsgrotta i Sibirien 2010. Det DNA:t visade sig komma från en tidigare okänd människoart som levde samtidigt som neandertalarna. Den nyupptäckta arten fick namnet denisovamänniskan efter namnet på den grotta där det lilla benet och tanden hittades. Människor i framförallt Sydostasien har delvis likadana gener som denisovamänniskan. ### Generna för arvet vidare Du har kanske märkt att du på olika sätt liknar dina biologiska föräldrar. Men du är ingen kopia av någon av dem, utan du har fått en unik blandning av egenskaper från båda dina föräldrar. Vad tror du det är som bestämmer vilka egenskaper som just du får? **En av evolutionens drivkrafter är att varje art vill föröka sig och sprida sina gener.** Trots att cellerna och även kroppen så småningom dör kan generna leva vidare. Det är tack vare våra könsceller, spermier och äggceller, som vi människor kan föra vidare den genetiska informationen till nästa generation. Vår arvsmassa, den sammanlagt cirka tre meter långa DNA-molekylen, är uppdelad i "buntar" som kallas kromosomer. Varje kromosom innehåller i medeltal sju centimeter tätt sammanpackat DNA. I samband med celldelningen kan man studera kromosomerna i mikroskop med hög förstoring. **I dina kroppsceller har du 46 kromosomer som i cellkärnan bildar 23 kromosompar.** De bildades redan då ditt liv började med att en spermie befruktade en äggcell. Då slogs 23 kromosomer från mannens spermie samman med 23 kromosomer i kvinnans äggcell. Denna första cell innehöll all genetisk information som behövdes för att du skulle bli du. När en kroppscell ska dela sig kopierar DNA sig självt så att arvsmassan fördubblas. Vid celldelningen hamnar hälften av kromosomerna i den ena och hälften i den andra cellen. På så sätt får de nya cellerna exakt samma arvsmassa, uppdelad på 23 kromosompar. Det kallas mitos eller vanlig celldelning. När den fungerar som den ska kommer alla de tre miljarder dubbelbokstäverna i DNA i samma ordning i de nya cellerna. ### När könsceller bildas blandas arvsmassan Våra könsceller, spermier och äggceller, har bara 23 kromosomer, hälften så många som kroppscellerna. För att bilda könsceller krävs en speciell och mycket komplicerad celldelning som kallas meios eller reduktionsdelning (reduktion betyder minskning). De celler som könscellerna bildas ifrån har från början 46 kromosomer. Under reduktionsdelningen halveras arvsmassan så att könscellerna bara får 23 kromosomer. I samband med reduktionsdelningen sker också en blandning av arvsmassan så att varje könscell får en unik kombination av gener. Till skillnad från kroppscellerna har därför alla könsceller olika uppsättningar av gener. Det är skälet till att syskon inte blir identiskt lika, trots att de alla har fått hälften av sina gener från den ena biologiska föräldern och hälften från den andra. ### Enorm genetisk variation gör dig unik Den sexuella förökningen med könsceller är ett mycket effektivt sätt att skapa genetisk variation. Det ökar chanserna för att arten ska överleva, något som även gäller oss människor. När en spermie bildas genom reduktionsdelning kan arvsmassan i de 23 kromosomerna kombineras på cirka **70 000 miljarder olika sätt.** Möjligheterna till variation ökar ytterligare beroende på vilken av de olika äggcellerna som kommer att befruktas. **Du är alltså genetiskt helt unik - om du inte är enäggs-tvilling.** ### Könskromosomer och könsidentitet Alla äggceller hos en kvinna har könskromosomen X. Men hos mannen har hälften av spermierna könskromosomen X och hälften Y. Om en spermie med en X-kromosom hinner först fram för att befrukta äggcellen blir det en flicka. Men om en spermie med en Y-kromosom befruktar äggcellen blir det istället en pojke. En enda av dina 46 kromosomer avgör alltså i de allra flesta fall om du är flicka eller pojke. Det finns sällsynta variationer som gör att det vid födseln kan vara svårt att bestämma vilket biologiskt kön som barnet har. Det förekommer till exempel att barn föds med en extra könskromosom eller med bara en könskromosom. Dessutom kan en persons könsidentitet senare i livet variera oavsett vilket biologiskt kön och vilken kromosomuppsättning som hen har. Vissa personer kan känna sig som en kvinna instängd i en mans kropp eller som en man instängd i en kvinnas kropp, och en del identifierar sig inte med något kön. ### Hur blir det tvillingar? Ungefär **1 % av alla barn som föds i Sverige är tvillingar.** Vanligast är att det blir tvåäggstvillingar. Det kan det bli om två ägg lossnar samtidigt från kvinnans äggstockar och befruktas av var sin spermie. Då utvecklas två foster i livmodern. De kan ha olika kön och är inte mer genetiskt lika varandra än vad andra syskon är. **Enäggstvillingar har däremot exakt likadana arvsanlag.** De är vid födseln mycket lika varandra och har alltid samma kön. Enäggstvillingar bildas genom att en befruktad äggcell av en slump delas upp i två halvor som båda utvecklas till ett färdigt foster. Trots att enäggstvillingar är genetiska kopior av varandra blir de inte helt lika varandra utan får lite olika egenskaper. Det beror på att även miljön har stor betydelse för hur vi utvecklas. ### Vilka gener bestämmer dina egenskaper? Du har ärvt hälften av dina kromosomer från din ena biologiska förälder och hälften från den andra. Eftersom kromosomerna bildar par finns alla dina gener i dubbel uppsättning. En gen i ett sådant genpar kallas för en allel. Den ena allelen i genparet kommer från kvinnans äggcell, den andra från mannens spermie. De båda allelerna kan vara likadana men kan också skilja sig åt. Har du fräknar? Kan du rulla ihop tungan? Är din nästipp rak eller har du lite uppnäsa? Det här är exempel på egenskaper som beror på ett enda genpar. Men om du har ärvt två olika alleler från dina biologiska föräldrar, vilken är det då som bestämmer om du till exempel får fräknar eller inte? Så här kan det fungera: Alleler som alltid "slår igenom" kallas dominanta anlag. Ett exempel är arvsanlaget för fräknar. Om du har ärvt ett dominant anlag för fräknar från en av dina föräldrar får du därför fräknar även om din andra förälder inte har anlag för fräknar. Ärver du däremot två icke-dominanta alleler, vikande anlag, får du inte fräknar. Med hjälp av korsningsscheman kan man se hur fräknar och andra egenskaper som beror på ett enda genpar ärvs. Men de allra flesta egenskaper i ditt utseende och din personlighet, till exempel hur lång du blir, bestäms inte av ett enda genpar utan istället av ett stort antal genpar, som är din egen unika blandning. De två allelerna i ett genpar kan också vara lika starka. Det ökar variationsmöjligheterna ännu mer. ### Snabb utveckling av den genetiska forskningen Den genetiska forskningen har under de senaste årtiondena utvecklats i allt snabbare takt. År 2003 presenterades resultatet av det stora forskningsprojektet Human Genome Project. Då hade forskare över hela världen, efter 13 års intensivt samarbete, lyckats kartlägga människans arvsmassa - ordningsföljden för alla de tre miljarder basparen i vårt DNA. Sedan dess har de gentekniska metoderna blivit mer avancerade. Numera kan forskare på kort tid och till ganska låg kostnad bestämma en människas hela arvsmassa. Metoden används bland annat för att diagnostisera ärftliga sjukdomar och för att studera genetiska förändringar som kan öka risken för vissa sjukdomar. Analyser av tusentals andra arters DNA har också gett nya kunskaper om livets utveckling på jorden. ### Vi människor är genetiskt mycket lika varandra Den genetiska forskningen har visat att vi människor är genetiskt mycket lika varandra. Mellan två slumpvis valda människor av samma kön skiljer sig i genomsnitt bara ett av tusen baspar i DNA. Två individer är alltså till 99,9% genetiskt lika - det är mycket mindre skillnad än vad det till exempel är mellan två schimpanser eller mellan två gorillor. Men även små skillnader i DNA skapar enorma möjligheter att kombinera gener på olika sätt, och därför blir vi alla unika individer. Och eftersom vi har tre miljarder baspar i vår arvsmassa blir det sammanlagt cirka tre miljoner baspar som skiljer sig åt mellan två personer. De allra flesta av dessa skillnader i DNA är helt betydelselösa, men en del påverkar våra egenskaper och kan till exempel ha betydelse för risken att drabbas av vissa sjukdomar. Forskningen tyder också på att vi människor, jämfört med många andra arter, är en ung art och att alla människor på jorden är ganska nära släkt med varandra. En mycket liten del av människans gener, mindre än 1%, svarar för de yttre skillnader som finns mellan olika folkgrupper, till exempel hudfärg. Den genetiska variationen mellan olika befolkningsgrupper är så liten att det inte finns någon vetenskaplig grund för att dela in människor i olika raser. ### Gener ger fördelar och nackdelar Evolutionen har drivit fram de variationer som finns i människans och alla andra arters arvsmassa. Den genetiska mångfalden är viktig för naturen och människosläktet som helhet. De olika gener som vi människor har kan inte klassas som bra eller dåliga. För en människa som lever i en viss miljö kan det vara en fördel att ha en speciell gen, men för en annan person i ett annat sammanhang kan det vara en nackdel att ha samma gen. Det kan till och med vara positivt att ha anlag för en viss sjukdom, eftersom det kan skydda mot andra sjukdomar. Ett exempel är anlaget för sickelcellanemi, en ärftlig blodbristsjukdom som förekommer kring Medelhavet och i Afrika. De som bär det anlaget har ett bättre skydd än andra mot den svåra infektionssjukdomen malaria. Evolutionen sker mycket långsamt, och vi människor har idag i stort sett samma gener som våra förfäder som levde för tiotusentals år sedan. Men den kulturella, ekonomiska och tekniska utvecklingen har förändrat våra livsvillkor mycket snabbt under de senaste århundradena. Många frågar sig därför hur genetiskt anpassade vi egentligen är för att leva i våra moderna samhällen. ### Finns godhet och ondska i generna? Vi människor har en fantastisk förmåga att samarbeta och hjälpa varandra, och det är en viktig orsak till att vår art har blivit så framgångsrik och nu befolkar hela jorden. Men samtidigt har människor genom historien begått fruktansvärda grymheter, något som tyvärr även sker i vår tids krig och konflikter. Hur mycket av människans godhet och ondska beror på våra gener? Forskning har visat att både mycket små barn och våra närmaste släktingar schimpanserna har en stor medfödd förmåga att visa medkänsla och att vara hjälpsamma. Men samtidigt tyder forskningen också på att barn tidigt i livet gärna delar in omgivningen i "vi" och "dom". Även små barn är som regel snällare mot de som tillhör den egna gruppen och som har samma smak och åsikter som de själva. Det allra mesta våld och de flesta krig mellan människor har motiverats och orsakats av just uppdelningen mellan "vi" och "dom". Olika folkgrupper, nationer och religioner har ställts mot varandra och propagandan har framställt människor på den andra sidan som "omänskliga". Grovt våld kan till och med orsakas av att supportrar hejar på olika fotbollslag. Tyvärr är det även i vår tid många politiker och regimer som bygger sin makt på just propaganda mot och fördomar mot människor som inte tillhör den egna gruppen. Men forskning har visat att vi människor har stor förmåga att utvidga vår medkänsla och godhet till en större krets. Det är en förmåga som vi kan träna upp. Forskning har också visat att vänlighet och goda gärningar smittar av sig. Om du är snäll mot någon så ökar det chansen för att hen ska vara snäll inte bara mot dig utan även mot andra. ### DNA-spår kan fälla eller fria Eftersom vi människor (förutom enäggstvillingar) är genetiskt unika används idag DNA-analyser for att binda personer vid olika brott. Ett hårstrå, en intorkad blodfläck, lite saliv på en cigarettfimp, några flagor hud eller en spermafläck innehåller tillräckligt mycket DNA för att man ska kunna fria eller fälla en misstänkt brottsling. Polisen har skapat register som innehåller DNA från personer som har begått grova brott. Det finns också register med DNA-spår från ett stort antal ouppklarade brott. ### Genetikens mörka historia Genetiken har tyvärr också en mörk historia. I Tyskland mördade nazisterna under 1930- och 1940-talen miljontals människor som de ansåg hade "dåliga gener". Även i Sverige fanns ett utbrett rasbiologiskt tänkande i början av 1900-talet. "Statens institut för rasbiologi" bildades 1921 och hade som syfte att "biologiskt förädla" människan. Riksdagen stiftade också lagar om att de som hade vissa sjukdomar skulle tvångssteriliseras så att de inte kunde få barn. Både i Tyskland och Sverige, liksom i andra länder, fanns det forskare som medverkade i sådana rasistiska och omänskliga handlingar. Även vetenskapen kan alltså påverkas av tidsandan och utnyttjas för onda syften. Idag kan vi inte förstå hur korkade rasistiska idéer för ungefär hundra år sedan kunde förknippas med vetenskap. Men det visar att det ständigt behövs en etisk debatt och vaksamhet, både när det gäller forskningens innehåll och hur olika forskningsresultat ska användas i samhället. Även i vår tid finns det i många länder partier som anser att vissa folkgrupper är underlägsna och mindre värda än andra. Men den moderna genforskningen har visat att det inte finns några avgörande genetiska skillnader mellan olika befolkningsgrupper. Det finns inte heller någon vetenskaplig grund för att påstå att någon folkgrupp skulle vara överlägsen eller underlägsen andra när det till exempel gäller intelligens eller andra egenskaper. ### Genetiska sjukdomar och genteknik Om arvsmassan i könscellerna skadas eller förändras kan det leda till ärftliga sjukdomar som förs vidare till nästa generation. Tack vare den genetiska forskningen har behandlingen av en del av dessa sjukdomar blivit allt bättre. Hur kan ökad kunskap om våra gener leda till att det utvecklas bättre läkemedel? #### Mutationer förändrar DNA När en cell ska dela sig måste arvsmassan fördubblas. Eftersom tre miljarder dubbelbokstäver i DNA ska kopieras är det inte konstigt om det blir fel ibland. Det kan jämföras med att det ganska ofta blir fel när vi skriver på mobilen. Varje sekund uppstår massor av sådana "skrivfel" i dina cellers DNA, men de allra flesta kan cellerna reparera själva. DNA-förändringar som inte kan repareras och som blir bestående kallas mutationer. Vid ungefär var tionde celldelning inträffar en sådan mutation av en slump. De kallas spontana mutationer och är för det mesta betydelselösa. Men i enstaka fall leder de till förändringar som är positiva för att arten ska utvecklas och överleva. Spontana mutationer är därför en viktig drivkraft i evolutionen. Men mutationer i gener som kodar for viktiga proteiner är ofta negativa och kan orsaka olika sjukdomar. Mutationer kan också orsakas av yttre faktorer som solljus, radioaktiv strålning, vissa kemiska ämnen och cigarettrök. Cancer orsakas av förändringar i gener som kontrollerar cellers delning. De allra flesta fall av cancer beror på DNA-förändringar i kroppscellerna, inte könscellerna, och är alltså inte ärftliga. #### Ärftliga sjukdomar – genförändringar i könsceller Genförändringar i könscellerna kan föras vidare till nästa generation och orsaka ärftliga sjukdomar. Idag känner forskarna till mer än 6 000 ärftliga sjukdomar som beror på mutationer i en enda gen. De kallas monogena sjukdomar. De flesta av dem är mycket ovanliga och kan ärvas på flera olika sätt. Sjukdomsanlag, liksom anlag för olika egenskaper, kan vara dominanta eller vikande. När ett dominant sjukdomsanlag ärvs får i genomsnitt hälften av barnen sjukdomen. Det hjälper inte att en av allelerna i genparet är normal, det dominanta anlaget slår ändå igenom så att sjukdomen bryter ut. För att vikande (recessiva) sjukdomsanlag ska orsaka en sjukdom krävs däremot att båda allelerna i genparet är förändrade. Om båda föräldrarna bär på samma vikande sjukdomsanlag får i genomsnitt en fjärdedel av deras barn sjukdomen. Hälften av barnen får anlaget i enkel uppsättning; de blir inte sjuka men däremot anlagsbärare. En fjärdedel av barnen blir varken sjuka eller anlagsbärare. #### Könsbundet arv Vikande sjukdomsanlag som sitter på X-kromosomen kan orsaka sjukdomar som ärvs könsbundet. De drabbar som regel endast pojkar eftersom de bara har en X-kromosom. Flickor kan vara anlagsbärare men blir inte sjuka eftersom de har en frisk allel i sin andra X-kromosom. Blödarsjuka och den svåra muskelsjukdomen Duchennes muskeldystrofi ärvs på det här sättet. Även färgblindhet ärvs via X-kromosomen. #### Kromosomförändringar Genetiska sjukdomar kan också orsakas av att hela eller delar av kromosomer förändras på olika sätt. Sådana kromosomförändringar uppstår oftast vid reduktionsdelningen då spermier och äggceller bildas. Oftast leder det till så allvarliga fel att äggcellen inte kan befruktas eller till att kvinnan får missfall på grund av att fostret inte överlever. En av de vanligaste kromosomförändringarna är Downs syndrom eller trisomi 21. Den förändringen betyder att det har bildats en extra kopia av kromosom 21. Barn med Downs syndrom har därför 47 istället för 46 kromosomer. Ungefär ett av 500 barn i Sverige föds med förändringar i könskromosomerna, till exempel med bara en X-kromosom eller med en extra X- eller Y-kromosom. #### Samspel mellan gener och miljö Trots att det finns många olika ärftliga sjukdomar så svarar de bara för en liten del av alla sjukdomsfall. De flesta ärftliga sjukdomar är mycket sällsynta. Våra vanligaste sjukdomar orsakas inte av förändringar av enstaka arvsanlag. De orsakas istället av ett komplicerat samspel mellan många olika gener och miljöfaktorer. Hjärt- och kärlsjukdomar, diabetes, allergier, cancer och psykiska sjukdomar är exempel på vanliga sjukdomar där många faktorer påverkar risken att drabbas. Förutom generna är våra levnadsvanor viktiga för hälsan. Exempel på det är om vi röker eller inte, vilken kost vi äter, hur mycket vi motionerar och om vi är ensamma eller har vänner. Personer som råkar ha särskilda kombinationer av genetiska och andra riskfaktorer kan ha en ökad sårbarhet för att drabbas av vissa sjukdomar. ### Modellorganismer har likadana gener som vi Generna hos oss människor och alla andra arter som nu lever på jorden är resultatet av flera miljarder års evolution. DNA och cellerna fungerar på samma sätt i alla organismer. Många av våra mänskliga gener är likadana hos andra arter, även om deras aktivitet och uppgifter kan vara lite annorlunda. När forskarna studerar hur gener och sjukdomsanlag fungerar har de därför stor nytta av så kallade modellorganismer. Bakterier, jäst-svampar, bananflugor, rundmaskar och möss är exempel på modell-organismer. De förökar sig snabbt och är lätta att studera. Forskarna kan därför på kort tid analysera hur genförändringar förs vidare från generation till generation. Ungefär hälften av generna hos jästceller, som finns i den jäst vi använder när vi bakar, har motsvarigheter hos oss människor. Tre fjärdedelar av våra gener finns även hos rundmasken och cirka 85% hos husmusen. ### Forskarna kan klippa ut och flytta gener Möjligheterna att studera och förändra generna hos olika organismer har utvecklats enormt under de senaste årtiondena. Numera finns många avancerade gentekniska metoder. En av de viktigaste är hybrid-DNA-tekniken, som utvecklades på 1970-talet. Med hjälp av den kan forskarna överföra gener mellan olika organismer. Den önskade genen klipps ut med hjälp av enzymer, som fungerar som ett slags biokemiska saxar. Sedan "klistras" genen in en annan organisms arvsmassa, där den fungerar på samma sätt. Tekniken används i stor skala bland annat för att tillverka viktiga läkemedel. Genom att flytta mänskliga gener till bakterier kan man få dem att tillverka olika ämnen. Ett par exempel är insulin som används för att behandla diabetes och tillväxthormon som används för att behandla kortvuxenhet. Forskarna har sedan länge kunnat överföra mänskliga gener till möss, eller ta bort motsvarande gener hos möss. På så sätt kan man lära sig mycket om hur generna fungerar. Även mänskliga sjukdomsgener kan över