I. Genetikai különbségek populációk között

A különböző embercsoportok megjelenése eltérő, mivel őseiknek különböző biológiai története volt. De mennyire különböző ez a történet? Vajon az embercsoportok eltérése történeti baleset következménye, egy biológiai tréfa, vagy csak annyi a jelentősége, mint egy farsangi jelmeznek?
Mielőtt belekezdenénk a válaszba, tisztázzuk, hogy mit tekintünk populációnak. A genetikai meghatározás alapján populációnak tekintjük az ugyanazon fajhoz tartozó, egy helyen és egy időben élő egyedek szaporodási közösségét.
Most tehát tekintsük át, hogy milyen genetikai bélyegek alkalmasak a populációk közötti különbségek vagy hasonlóságok - a rokonsági viszonyok - vizsgálatára. Bármilyen mérhető, látható tulajdonság alkalmas erre, így elsősorban olyan biokémiai jellegzetességek, mint a vércsoportok, az enzimek különböző formái, az antigének. A molekuláris genetika fejlődése pedig megmutatta, hogy bizonyos DNS-szakaszok is alkalmasak erre. A vizsgálatokhoz olyan egyszerű, a genetika szabályainak megfelelő öröklődési mintázatot mutató bélyegekre, markerekre van szükség, amelyek sokalakúságot, polimorfizmust mutatnak, ami azt jelenti, hogy egy populáción belül legalább két alléljuk van jelen. Minél nagyobb az adott bélyeg polimorfizmusa, annál finomabb az egyedek elkülönítése. Gondoljuk meg, egyetlen polimorfizmus alapján (A és B allélok) egy populáció csak két csoportra (A és B) osztható. Minél több a polimorfizmus, annál nagyobb az esélye annak, hogy a rokonsági viszonyokat az adott csoporton belül megállapítsuk. A klasszikus megközelítés alapja az, hogy egy populáció minden egyes tagjánál megvizsgálják, hogy az adott allél jelen van-e vagy sem. A populációban az allélt hordozók számát frekvencia (génfrekvencia) formájában fejezik ki. Az ügy akkor válik érdekessé, amikor a különböző populációk között ezeket a génfrekvenciákat összehasonlítják.
A vizsgált populációk génfrekvencia-értékei között tapasztalt eltérés utal a populációk közötti genetikai hasonlóság/különbség mértékére. Azok a populációk, amelyek egymáshoz hasonló génfrekvenciákkal rendelkeznek, valószínűleg rokonságban vannak egymással. A gének szintjén kimutatható különbözőségeknek vagy polimorfizmusoknak a mértéke genetikai történetünk, rokonsági fokunk "genetikai ujjlenyomataként" szolgál. Ha tudjuk, hogy a polimorfizmust előidéző mutáció milyen gyorsasággal történik, megállapítható, hogy hány év telt el a különböző polimorfiát mutató csoportok szétválása között. Miután a populációk szétválását genetikai differenciálódás kíséri, a genetikai különbségek mintázatát felhasználhatjuk az evolúció rekonstrukciójára. A genetikai távolság és rokonság alapján származási fák rajzolhatók, melyeken a populációkat a fa különböző "ágai" jelenítik meg.
A gének variációnak szabályszerűségeit le lehet írni matematikai egyenletekkel, de ez a szabályszerűség csak olyan ideális populációkra érvényes, amilyenek nem léteznek a valóságban. Egy ilyen ideális populációban nem fordul elő mutáció, szelekció, migráció, házassági szelekció és genetikai sodródás, pedig tudjuk ezekről, hogy minden populáció genetikai eltérésének az alapjai.
Az emberi populációk genetikai jellemzésére használt első hasznos markerek a vércsoportok voltak, melyeket Landsteiner fedezett fel a huszadik század elején. Vércsoport alapú populáció-vizsgálatot a Hirschfeld házaspár végzett először az első világháború alatt, a balkáni hadszíntéren harcoló, különböző nemzetiségű katonáknál. Megállapították, hogy az A és B vércsoportok előfordulási gyakorisága földrajzi megoszlást mutat. A B vércsoport ázsiai, míg az A vércsoport észak-európai népcsoportokra jellemző, az amerikai őslakók pedig majdnem kizárólag O vércsoportúak.

Sokan próbálták az emberi fajt rasszokba sorolni elsősorban a fizikai antropológia módszereivel, külsődleges bélyegek alapján. Az ilyen besorolás alapja a növény- és állatvilágban ma is használatos Linné-féle osztályozás volt. (Itt nem szeretnék azonban azzal foglalkozni, hogy az eugenika nevében ezt a besorolást a történelem során hányszor használták a különböző népcsoportok kiirtására.) A genetika tudománya azonban az utóbbi évtizedekben kemény érveket szolgáltatott a rasszizmus ellen. Lewontin, aki nem humángenetikus, hanem Drosophyla- (ecetmuslica-) genetikus volt, analizálta a populációk közötti vércsoport-megoszlás korábbi vizsgálati eredményeit annak megállapítására, hogy a különálló emberi alfajok, rasszok léte alátámasztható-e genetikai bizonyítékokkal. Vizsgálatait kiegészítette annak vizsgálatával, hogy 15 gén különböző alléljai hogyan oszlanak meg a populációk között. A 70-es években közölt munkáiban kiindulási modellként az akkor divatos biogeográfiát használta. (Ez az abban az időben új tudomány a növények és állatok földrajzi megoszlását tanulmányozta. Emlékezzünk Hirschfeldék kutatására: ők is a vércsoportok földrajzi megoszlását írták le.) Megállapította, hogy az összes genetikai különbség 85 százaléka populáción belüli és csak a különbségek 8 százaléka mutat populációkra jellemző mintázatot. Következtetése szerint az emberek nem oszthatók genetikai alapon rasszokra. Biológiai értelemben a legtöbb élőlény-populációban nagymértékű genetikai variabilitás figyelhető meg, ezért az embert kivéve jogosult a rasszokba, alfajokba sorolás.
A Humán Genom Program adatai teljes mértékben alátámasztják ezt a következtetést. A program eredményeként szervezett formában indult meg a genetikai különbözőségek kialakításában résztvevő, egyetlen nukleinsav-bázis polimorfizmus (SNP) formájában jelentkező eltérések azonosítása. Miután az SNP-k génen belül is megtalálhatók, génspecifikus jelként használhatók és laboratóriumi robotokkal tipizálhatók. (A Humán Genom Programról lásd Venetianer Pál és Falus András előadását!)

Video: A humán genom program ( modemes ^|1}| és szélessávú ^|2}| változat, azonnal nézhető, stream forma)
A humán genom első piszkozati példányának elkészültével már számos olyan következtetés nyert bizonyítást, amelyre a kutatóknak más genetikai forrásokból is voltak információik. Kiderült, hogy a genom szintű eltérés az egyes emberek között kisebb, mint például az emberszabású majmoknál. Két ember között 0,2-0,4% eltérés lehet genom szinten, ez sokkal kisebb, mint két csimpánz közötti eltérés.
Látható tehát, hogy a genetikai kutatás véget vet a rasszizmus ideológiájának. Tudjuk, hogy különböző szociális viszonyok között az emberi viselkedés hihetetlenül képlékeny. A DNS-ünkben megírt történet pedig csodálatos lehetőség, nem pedig veszély.

II. A populációk eredetének vizsgálatára használatos genetikai módszerek

Ha meg akarjuk érteni a régi és a mai populációk rokonsági viszonyait, illetve meg akarjuk határozni a régi populációk mozgását, a régi és a mai populációk genetikai jellegzetességeinek összevetéséhez folyamodhatunk. Ennek a módszernek az alkalmazására a kutatóknak csak az utóbbi időben nyílt lehetőségük. Szerencsére őseink nemcsak építészeti, művészeti emlékeket (1. ábra) és egyéb tárgyakat hagytak ránk, hanem génjeiket is, mégpedig nemcsak örökített formában, hanem ténylegesen, az ásatásokkal feltárt csontokból kinyerhető DNS formájában. (2. ábra) A régészeti leletek szépségével a "genetikai" leletek nem vehetik fel a versenyt: az utóbbiak esetén jószerivel egy értelmezhetetlen betűsort lát a témában gyakorlatlan.
II. 1. A mitokondrium vizsgálata
A Nature egyik 1981-es számában három oldalon keresztül A-k, G-k, C-k, T-k sorakoztak különböző gyakorisággal. Az emberi mitokondrium 16 569 nukleinsav-bázisának sorrendjét közölték.
(3. ábra)A mitokondrium az eukarióták sejtjeibe valamikor az ősidőkben bekerült baktérium "kövülete". Sejtenként átlagosan néhány ezer példányban fordul el. Feladata, hogy mint egy törpe erőmű, a szervezetet energiával lássa el. Önálló genommal rendelkezik, mérete az ember esetén 16 569 bázispár, amely egy átlagos humán kromoszómának csak mintegy 1/8000 része. Míg a sejtmagban lévő DNS-ben átlagban minden ezredik, addig a mitokondriális DNS-ben minden századik bázis mutat polimorfiát. A sejtenkénti nagy mitokondrium-szám miatt mégis a sejt összes DNS-mennyiségének mintegy 0,5-1,0%-át jelenti. A mitokondrium genomja kettősszálú, kör alakú molekula, amelynek két láncát (H és L) a guanin-, illetve citozintartalmuk alapján választják el. A mitokondrium genomjának 93%-a kódoló szekvencia, kevés ismétlődést tartalmaz, csak nagyon rövid intronokat találunk benne. 37 gént hordoz, kb. 450 bázispár jut egy génre. A két lánc átíródása, replikációja mind térben, mind időben elkülönülő folyamat. A leghosszabb, mintegy 1200 bázispáros, nem kódoló szakasz - az ún. D-loop régió - a H lánc átíródási kezdőpontjának közelében található. Ezen a területen a H lánc replikációja során átmeneti 3-as szálú struktúra jön létre, és az így egyszálúvá vált régi H lánc ki van téve a mitokondrium oxidoredukciós tevékenysége eredményeképpen nagy mennyiségben jelenlévő oxigén szabadgyökök hatásának, mely elsősorban pontmutációt okoz.
A mitokondriumok az alábbi tulajdonságaik következtében kiválóan alkalmas szervecskék népcsoportok származási vonalainak vizsgálatára. A mitokondriális genomhoz nem kapcsolódnak sem hisztonok, sem más fehérjék, amelyek védelmet nyújtanának a DNS-t érő mutagén hatások ellen. Nincs jelen a mitokondriumban excíziós reparációs rendszer sem, amely lehetővé tenné a bekövetkezett mutációk kijavítását. A mitokondrium anyai ágon öröklődik, az anyai öröklődési menetet mutató mitokondriális DNS-t tekintve a legközelebbi rokonságban a testvérek állnak egymással. A mitokondriumok öröklődése során nem játszódik le rekombináció (vagy csak igen-igen ritkán). Ha a mitokondriális mutáció kódoló régiót érint, súlyos, nem egyszer halálos betegségek fejlődhetnek ki az érintettekben, és ezáltal az ilyen mutációk a populációkból elvesznek. Ha a mutáció nem kódoló, genetikailag közömbös szakaszt érint, akkor az nem szelektálódik ki, és új mitokondriális DNS polimorfizmusként mutatható ki az utódokban. A populációban megtalálható legtöbb ilyen polimorfikus mutáció nagyon régen keletkezett, és homoplazmiát mutat, azaz minden sejtben egyforma típusú polimorfizmust hordozó mitokondrium található. A nem kódoló, D-loop szakaszon bekövetkező mutációk gyorsan rögzülhetnek a genomban, illetve a populációban, hiszen erre a régióra evolúciós, szelekciós nyomás nem nehezedik. Ennek eredményeképpen a mitokondriális D-loop szakaszra jellemző mutációs ráta a nukleáris genom átlagos mutációs rátájának több mint tízszerese. Megállapították, hogy ezen a szakaszon kb. minden tízezredik évben rögzül egy mutáció, ezért molekuláris evolúciós óraként használható.
A molekuláris óra pontos idejének szinkronizálása az időszámítással vagy egy fosszilis lelet alapján, vagy egy ismert korban élő közös ős, vagy ismert időpontban bekövetkezett földtani folyamat (földrész-szétválás) alapján lehetséges. A molekuláris óra soha nem lesz olyan pontos, mint a régészeti leletek kormeghatározása radiokarbon alapon. Ennek az az oka, hogy a mutációk az egyes DNS-láncokon (kromoszómákon) nem egyenletesen fordulnak elő; illetve még ha előfordulnak is, az esetek egy részében halálosak az egyénre nézve, így a populációból elvesznek; vagy nem adódnak át a következő generációnak, mert egyeseknek nincsenek gyermekeik; míg más szekvenciák a meiózis során bekövetkező rekombinációkkal vesznek el.
A mutáció egyik jellegzetessége, hogy bizonyos egyénekben jelentkezik, nem pedig egyszerre egy egész embercsoportban, mint egy divatirányzat. A mutációt hordozó egyén továbbörökíti a következő generációkba, és így a populációkban elszaporodhatnak a hordozó egyének. Amikor a genetikusok az ember történetét vizsgálják, nem tesznek mást, mint azt próbálják megfejteni, hogy mikor és hol alakultak ki különleges mutációk, és ezek miként terjedtek el a különböző népcsoportoknál. A mitokondriális D-loop szekvencia analízise pedig pont erre ad lehetőséget, és így alkalmas a populációk genetikai eredetének vizsgálatára.

Az emberi populációk afrikai származása

Wilson, Cann és Stoneking 1987-ben közölte, hogy 147, különböző emberfajtához tartozó egyéntől származó mitokondriális DNS (mtDNS) egyetlen gyökérhez vezethető vissza a D-loop szakasz polimorfizmusai alapján készített származási fán. Ez a gyökér a mitokondriális Éva, aki mintegy 150-200 000 évvel ezelőtt, Afrikában élt. (4. ábra) Nem ez az Éva volt az egyetlen nő, aki akkor élt, de ő volt az egyetlen szerencsés, akinek ma is élnek utódai leányágon. (Azoknak az asszonyoknak az mtDNS-öröksége, akiknek csak fiaik voltak, vagy a született lánygyermekük utód nélkül meghalt, vagy akik terméketlenek voltak, nem maradt ránk). A mtDNS a legnagyobb változatosságot Afrikában mutatja, ami azt bizonyítja, hogy ez a legrégebbi populáció, míg a legkevesebb változatosság a legfiatalabb népcsoportnál, az európaiaknál található.
Miért jelent a nagyobb változatosság korábbi szétválást? Erre Edwards példája adja a kézenfekvő magyarázatot. Egy törzs egy póznán 100 korongot visz, 50 fehéret és 50 feketét. Minden évben két véletlenszerűen kiválasztott, különböző színű korongot felcserélnek egymással. Amikor a csoport kettéválik, mindegyik továbbviszi a pózna másolatát az aktuális korong-sorrenddel, és ettől kezdve a korongok éves rendszeres cseréjét a két populáció egymástól függetlenül végzi. Belátható, hogy minél inkább eltér egymástól a csoportoknál lévő póznán a korongok mintázata, annál régebben történt a csoportok szétválása. Más szavakkal, minél nagyobb a genetikai távolság a két csoport között, annál régebben váltak szét útjaik. Ennek a módszernek az alkalmazásával a Föld valamennyi populációját magába foglaló származási fák készíthetők. A mitokondriális D-loop régió esetében (10 000 évenként egy mutáció keletkezését feltételezve) kiszámítható a populáció ősétől való elválás kora, vagy az eltérések számából meghatározható az az idő, amikor két populáció elvált egymástól.
Az említett közleményben nem nemzeti alapon elkülönült populációk, hanem a világ különböző földrajzi régióiból származó egyéneket helyeztek el az evolúciós fán, mitokondriális DNS-ük polimorfikus szerkezete alapján. Az evolúciós fa nagy ágain, nyalábjain található egyének általában azonos földrészről származnak, de vannak kivételek, amikor afrikai vagy ázsiai európaiakkal áll közelebbi rokonságban és fordítva. Ez alátámasztja azt a tényt, hogy a biológiai evolúció nem populációk szintjén, kulturális, nyelvi alapokon, hanem individuálisan következett be. Az eddig végzett mtDNS-t felhasználó vizsgálatból az is kiderült, hogy egy adott népcsoportban számos mitokondriális típus előfordul, egyes esetekben - különösen a földrajzilag izolált populációkban - azonban egy bizonyos származási ághoz tartozó egyének vannak többségben. Ezeknek a genetikai átfedéseknek az az oka, hogy a migrációval az adott régiótól eltérő genetikai csoportok is bekerülhettek, és ezek a történelem során ott el is szaporodhattak. A népcsoportok genetikai összetételének időbeli változása a meleg nyári égbolt felhőihez hasonló: egyik eltűnik, másik összeolvad egy másikkal, a harmadik kettéválik.
Ha megnézzük azt az eseménynaptárat, mely az mtDNS alapján megmutatja, hogy hogyan népesítette be a modern ember a Földet, azt látjuk, hogy Afrikából az első hullám a Közel-Keletre 80-65 000 évvel ezelőtt érkezett, Ausztráliába a tengerparti "gyorsúton" kb. 60 000 évvel ezelőtt értek az emberek, Délkelet-Ázsiába és Európába az első hullám 40 000 évvel ezelőtt jutott el, míg az Újvilágot az akkor még járható Bering-szoroson keresztül 15-10 000 éve népesítették be. Genetikai adatok szerint a modern nem afrikai népcsoportok mintegy 10-20 000 afrikai származású egyéntől eredeztethetők.

Animáció: ^|3}|  a Föld benépesítése az emberi mtDNS alapján
Az emberiség eredetének "out of Africa"-hipotézisét egyesek vitatják. Ők azt feltételezik, hogy a modern emberfajták a világ különböző részein egymással párhuzamosan alakultak ki, ez a multiregionális fejlődési hipotézis. Ennek azonban minden eddigi genetikai adat ellentmond.

Az európai populációk származása
Honnan származnak az európai populációk génjei? A Homo sapiens sapiens 40 000 évvel ezelőtti európai jelenléte már paleontológiai adatokkal bizonyított. Ebben az időben azonban Európa erdeiben egy a Homo sapiens sapienstől sokkal robusztusabb embercsoport is élt, az utólag neandervölgyieknek elnevezett emberek. Minden jel szerint ez az embercsoport az idők folyamán eltűnt, genetikai nyomai a Homo sapiens sapiens utódaiban nem lelhetők föl, így egyesek szerint őket az evolúció zsákutcájának tekinthetjük. Máig kérdéses, hogy a kétféle embertípus párosodott-e egymással, születtek-e utódaik, és azok termékenyek voltak-e vagy az öszvérekhez hasonlatosan terméketlenek maradtak. Nem ismerjük a neandervölgyiek kihalásának az okát. Elhelyezésüket az evolúciós fán nagymértékben segítette a teljes mitokondriális DNS-ük összehasonlítása a modern emberekével. A neandervölgyi ősember csontjaiból származó mtDNS háromszor annyi eltérést tartalmazott, mint a két ember közötti átlageltérés, de körülbelül a felét annak, amely a csimpánz és az ember közötti átlag. Ez kizárja azt, hogy a neandervölgyiek génkészletének az öröksége jelen lenne a modern emberben.
Kérdés, hogy az európai népesség génkészletének milyen frakciója származhat a korai telepesektől és mennyi a későbbi bevándorlóktól? Cavalli Sforza híres populációgenetikus szerint a ma élő európaiak a jégkorszak utáni populációrobbanás utódai, elsősorban azoknak a földművelőknek a leszármazottjai, akik a Közel-Keletről érkeztek a földművelés elterjedésével egy időben, Kr. e. 10 000-ben (ez azt is jelenti, hogy a földművelés populációk mozgásával terjedt át a Közel-Keletről Európába, nem pedig kulturális érintkezés során). Sykes oxfordi genetikus ezzel szemben úgy véli, hogy Európa genetikai történetének fő meghatározói azok a vadászó-gyűjtögetők, akik túlélték a jégkorszakot, és újranépesítették a földrészt még a földművelők előtt. A vita a genetika eredményei alapján eldönthető. Ha találnak olyan mtDNS-nyalábot, amely megvan a ma élő emberekben, és bizonyítottan vadászó-gyűjtögetőtől származik, Sykes feltételezése igazolódik.
Angliában a híres melegvizű fürdőhely, Bath mellett van egy barlangrendszer, ahol egy viszonylag jól megőrzött fosszíliát találtak, amely olyan embertől származik, aki a földművelés Britanniába érkezése előtt háromezer évvel élt. Ennek a leletnek, valamint egy olyan fiatalember mtDNS-ének a vizsgálata, aki hétezer évvel a mezőgazdaság Britanniába érkezése előtt élt, választ adott a kérdésre. A kapott mtDNS-szekvenciák megtalálhatóak a mai Európában fellelhető hét mitokondriális nyaláb között. Ugyanakkor az Alpokban talált, a neolitikumból származó fosszíliák mtDNS-nyalábja leggyakrabban a közel-keleti népeknél fordult elő.
A mai genetikai variációk mintázatát és a fosszíliákat analizálva megállapítható tehát, hogy Európa genetikai diverzitása azt tükrözi (amit az archeológiai adatok is alátámasztanak), hogy az első benépesedés a paleolitikumban történt, a jégkorszak után populációrobbanásra került sor, és a neolitikumban populációáramlás következett be a Közel-Keletről, a földművelés elterjedésével egy időben.

II. 2. Az Y kromoszóma vizsgálata

Az előzőekben találkoztunk Évával, most ismerjük meg Ádámot is!Populációk rokonsági viszonyainak meghatározásánál az anyai öröklődést mutató mitokondriális DNS-en túl és egyéb kromoszomális markerek mellett az apai öröklődésű Y kromoszomális szakaszokat is alkalmazzák. (5. ábra) Ezek a szakaszok a kromoszóma azon részén találhatók, ahol nincsenek gének, tehát amelyet a genetikusok a "szemét" DNS kategóriába szoktak sorolni. Ám ezek a szakaszok valóságos aranyrögök a populációgenetikusok számára. Öröklődésük nyomon követésével ugyanis a populációk apai öröklődési vonalai - hasonlóan a mitokondriális szakaszoknál leírtakhoz - visszavezethetők az alapító apákhoz, illetve az afrikai Ádámhoz.
Az Y kromoszóma-markerek vizsgálatának populációgenetikai célja a mai Y kromoszómák evolúciós fájának megszerkesztése, illetve a különböző populációkban előforduló különböző Y kromoszómák frekvenciájának meghatározása. Rokon populációk hasonló frekvenciákat, az egymással nem rokon népességek lényegesen eltérő Y kromoszómás mintázatot mutatnak, ahogy ezt az előzőekben más genetikai jellegzetességek kapcsán is említettük. Hasonlóan a mitokondriális DNS-hez az Y kromoszómának az a szakasza, amely a populációgenetikai vizsgálatokban használatos, nem rekombinálódik (szemben a szintén Y kromoszomális pszeudoautoszomális szakasszal). A vizsgálatokhoz mini- és mikroszatellita ismétlődéseket alkalmaznak, amelyek nagy polimorfizmust mutatnak egy populáción belül (a mini- és mikroszatelliták a genomban véletlenszerűen előforduló bázisismétlődések). A fosszíliák vizsgálata esetén problémát jelenthet, hogy szemben a mtDNS-sel, a kópiaszám a mintákban alacsony, miután csak egyetlen Y kromoszóma található a férfiak minden egyes sejtjében.
Az emberi eredetvizsgálatokban nagyon fontos, hogy az Y kromoszóma ugyanazt a történetet hordozza, mint a mitokondriális DNS, a férfiak és nők genetikai története fedi egymást. Ádám találkozott Évával.

Animáció: ^|4}| Rokonsági viszonyok meghatározása az Y kromoszóma segítségével

II. 3. A populációk eredetének feltárása - néhány példa

Most néhány példán nézzük meg, hogy az mtDNS és az Y kromoszóma vizsgálatokkal milyen eredményeket kaptak különböző populációk eredetének vizsgálatában!

Az mtDNS vizsgálatok tisztázták, hogy a csendes-óceáni szigeteket nem Dél-Amerikából származó hajósok népesítették be, ahogy azt Heyerdahl gondolta, hanem Ázsiából, valószínűleg Taivanról érkező emberek, akik az eddigi hiedelemmel ellentétben képesek voltak a tengeráramlatokkal és az uralkodó széljárással szemben hajózva hatalmas távolságokat megtenni.
A zsidó populációban a férfiak és a nők meglepően eltérő genetikai történettel rendelkeznek. Hét, különböző országban élő zsidó közösségből származó férfiak egymással, illetve a palesztin és szír populációkkal mutattak genetikai hasonlóságot, de a befogadó populációkkal nem, míg a nők esetében nagyon kevés mtDNS-változatosságot találtak, ami arra utal, hogy igen kevés alapító ősanya volt a populáció történetében, és ezek nem keveredtek a befogadó populációkkal. Az anyák azonban genetikailag egyik közel-keleti populációval sem mutattak rokonságot, ezért genetikai származásuk nem tisztázott.
Az MTA Szegedi Biológiai Központ humángenetikai laboratóriumában négy éve kezdtünk régészeti genetikával kapcsolatos kutatásokba egy ásatás kapcsán. 1975-ben a Szegedtől nem messze lévő Csengele település mellett egy középkori templom maradványaira bukkantak, melynek környezetében 38 sír került elő. Régészeti elemzés szerint a sírok egy része a 13-14. századból származik. Az ide temetettek egy részét a régészeti leletanyag alapján kunoknak tartották. 1999-ben a középkori templom romjaitól alig 50 méternyire előkerült az első, régészek által feltárt, hiteles magyarországi kun vezéri sír. A kun népcsoport valószínűleg ázsiai eredetű, antropológiai jellegei alapján a mongoloid embertani típusba sorolható, genetikai eredete azonban nem ismert. Tizenöt csontleletet választottunk ki vizsgálatra, és ezek közül tizenegyből sikerrel izoláltunk "ősi DNS-t" (tíz templomi leletből és a kun vezér maradványából). Az általunk vizsgálni kívánt mitokondriális DNS-szakaszt az "ősi DNS" töredezettsége miatt rövidebb, egymással átfedő DNS-darabok szekvenciájából kellett összeillesztenünk. Az adatok értékeléséhez mtDNS-adatbázist hoztunk létre. Ehhez kiválasztottuk a világ minden tájáról az eddig megjelent mitokondriális szekvenciákat - származzanak akár afrikai vagy ausztrál személyektől-, valamint magukat magyarnak valló személyektől izoláltunk és szekvenáltunk mtDNS-t, hogy szerepeltetni tudjuk az adatbázisban. Így összesen 153 populációból származó, közel 8000 szekvenciát sikerült összegyűjtenünk.
A statisztikai analízist elvégezve megállapítható, hogy az általunk vizsgált kis kun csoport genetikailag nagyon közeli rokonságban áll számos mai európai népcsoporttal, ugyanakkor igen közeli rokona a ma élő mongoloknak is, míg a mai európai lakosság a mongol populációval csak igen távoli rokonságot mutat.
Az MTA Régészeti Intézetével karöltve elindult az a kísérletsorozat, melynek célja a honfoglalás-kori magyarság genetikai összetételének feltérképezése, a 6-13. századi temetőkből származó csontok molekuláris genetikai feldolgozásával és az innen származó archaikus mtDNS vizsgálatával. Az általunk megvizsgált csontleletek Magyarország öt különböző régiójában fellelhető temetkezési helyekről származnak. Ezek közül érdekességként szolgál az ausztriai Gnadendorfból, az eddigi legnyugatibb honfoglalás kori lelőhelyről származó lelet.

Az eddig feldolgozott 10-12. századi temetkezési helyekről származó 33 csontlelet alapján megállapítható, hogy bár a leletek szekvencia szinten heterogén mintázatot mutatnak, mégis besorolhatók összesen 8 európai, illetve ázsiai típusú haplocsoportba. Európai és ázsiai típusú genetikai elemek nagyjából ugyanolyan gyakorisággal jelennek meg ebben az archaikus populációban. Az európai népcsoportokat tekintve a honfoglalóknál talált haplotípusok uráli, kelet-európai, közép-európai és balkáni populációkban leírt szekvenciákkal mutatnak azonos mutációs mintázatot. A csontokból nyert adatokat mai magyar (73 minta), illetve székely (38 minta) populációkkal összehasonlítva azt látjuk, hogy a két mai populációban előfordulnak még az ázsiai típusú genetikai elemek, de a honfoglaló populációhoz képest már jóval kisebb gyakorisággal. Ugyanakkor mind a két modern populációban az európai típusú haplocsoportok dominanciáját figyelhetjük meg.

III. Populációfüggő genetikai variánsok és orvosi következményeik

Az emberi genomkészlet általában véve nagyon kevert, mégis vannak olyan tulajdonságok, amelyek szisztematikus földrajzi eloszlást mutatnak, mint a bőrszín, az arcforma, a hajtextúra és a táplálékemésztéssel kapcsolatos jellegzetességek. Ezek a különbözőségek láthatóan azokon a testtájainkon jelentkeznek, amelyek a környezetünkkel közvetlen kapcsolatba kerülnek. Ezért nem nehéz elképzelnünk, hogy ezeket szelekció alakította ki, különösen ha tekintetbe vesszük, hogy történetünk legnagyobb része viszonylag kis számú egyeden zajlott.
Bár a bőr pigmentáltságát több gén szabályozza, megállapították, hogy az angoloknál és az íreknél megfigyelhető fehér bőr és vörös haj kapcsolatban van egy hormonreceptor (melanocyta stimuláló hormonreceptor) génjének egyik variációjával. Az afrikai lakosság ennek a génnek egy ősi variánsát hordozza, míg a nem afrikaiaknál megtalálható mind az ősi variáns, mind új variánsok. Az a variáns, amely a sötét bőrszínhez kapcsolható, szelekciós előnyt jelentett Afrikában az ultraibolya sugárzással szembeni védelem miatt, míg Afrikán kívül a szelekciós nyomás megszűnt, sőt más variánsok jelenthettek szelekciós előnyt.
Földrajzi tagozódást mutat a tejalapú táplálékok emésztésének képessége is. Amíg az Európából származó embereknél a laktóztolerancia (az a képesség, hogy felnőtt korban is képesek a tejet megemészteni), addig a világ teljes népességének 70%-ánál a laktóz-intolerancia a normális állapot. Mindenki képes a tej emésztésére kb. öt éves korig (egyébként nem tudnánk anyatejjel táplálkozni), de azután a felnőtté válás során a legtöbb ember ezt a képességét elveszti. Azok, akiknél a laktóztolerancia megmarad, általában olyan populációkból származnak, akiknél az évezredek során a tejtermékek adták táplálékuk nagyobb részét. A legtöbb ilyen csoport európai volt.
Genetikai múltunk ismerete egy váratlan forrásból származik. A betegségek genetikai okainak kutatása embercsoportok történetét is megvilágítja. A biomedicina kutatói előtt ma már világos, hogy ha meg akarják fejteni, hogy az egyik ember miért egészséges és a másik miért beteg, akkor a két egyén közötti genetikai különbségeket is azonosítaniuk kell. Ezek a különbségek azonban az emberi történetből fakadnak, abból, hogy néhány ezer évvel ezelőtt egy bizonyos férfi és egy bizonyos nő utódokat hozott létre.
A különböző populációk genetikai variációinak megismerése a populációk szintjén megmutatkozó eltérő betegséghajlam megértéséhez vezet. Érdekes példa a sarlósejtes anémiát okozó mutáció szelekciós előnye. Egy kenyai származású kutató ismerte fel, hogy a betegség előfordulása kapcsolatba hozható a malária elterjedésével. Ahol a malária előfordult, azokban régiókban volt sarlósejtes anémia is. Tudjuk, hogy ez a súlyos betegség azoknál jelentkezik, akik két példányban hordozzák a mutáns gént (homozigóták). A betegség tüneteit nem mutató, csak egyetlen hibást gént hordozó heterozigóták ellenállók a maláriafertőzéssel szemben. Ez a tulajdonság megmaradt a rabszolgaként Amerikába hurcolt feketék utódaiban is: bár az Egyesült Államokban nincs malária, a sarlósejtes anémia jelentkezik náluk. Az utódok tehát súlyos árat fizetnek az ősök kedvező rezisztenciájáért. A betegségre hajlamosító mutáció tesztelése folyamatban van, és hosszú távon az várható, hogy miután a maláriát okozó szúnyogok az Egyesült Államokban nem fordulnak elő, ez a mutáció eltűnik a populációból.
Hasonló kapcsolat létezik a cisztás fibrózis és a tífuszfertőzéssel szembeni rezisztencia között is. A cisztás fibrózis, amely az esetek egy részében igen súlyos, halálos genetikai betegség, hasonlóan a sarlósejtes anémiához csak a homozigótákban okoz tüneteket, azoknál tehát, akik mindkét kóroki génben mutációt hordoznak. A cisztás fibrózist okozó mutáció az európai lakosságnál gyakrabban fordul elő, mint az ázsiaiaknál. A mutáció európai elterjedését elősegíthették a középkori európai nagyvárosok ismétlődő tífuszjárványai, mivel a mutációt hordozó, tünetmentes heterozigóták ellenállók a tífusszal szemben. A tífuszt okozó szalmonella baktérium ugyanis a gén vad típusát használja a fertőzés kialakításához.
Afrikából származó őseink hideghez való alkalmazkodását segíthette az a mutáció, amely a mitokondriumok energiaszolgáltató képességét befolyásolta. A mitokondriumban termelt energiát a sejtek kétféle módon használják. Vagy a testhőmérséklet fenntartására, vagy egy energiatároló molekula előállítására, amelyet később a szervezet munkavégzése során használunk föl. A hidegebb éghajlatra vándorolt afrikai őseinkben bekövetkezett mutáció a testhőmérséklet biztosítása irányába fordította az energiatermelést, a "mutánsok" jobban tudták elviselni a zord északi klímát. A jelenlegi technológiai fejlődés (fűtött szoba) azonban már feleslegessé teszi ezt a mutációt, ugyanakkor az energiadús táplálkozás a mutációt hordozóknál kóros elhízást és az ezzel kapcsolatos valamennyi betegség nagyobb előfordulási gyakoriságát okozza, mint a mutációtól mentes egyéneknél.

A CCR5 egyes immunsejtek felszínén található kemokin jelátviteli molekulákat kötő receptor. Ez a kölcsönhatás az immunsejtek aktivációját és a sejtek migrációját eredményezi a gyulladásos helyekhez. Az AIDS okozója, a HIV vírus az immunsejtekbe jutásához ezt a receptort is bitorolja. Mivel a receptornak vannak mutáns formái is, a mutációt homozigóta formában hordozóknál HIV rezisztencia fordul elő (jelenleg egyetlen homozigóta személyről tudnak, aki HIV pozitív). A mutációra nézve az európai populáció 1%-a homozigóta és 10-20%-a heterozigóta. Ázsiaiaknál és afrikaiaknál a mutációt eddig nem tudták kimutatni. A CCR5 allél szelekcióját egyesek szerint az ismétlődő himlőjárványok segítették, mások a bubópestis-járványokra gyanakodnak. Valószínűleg a mintegy hétszáz évvel ezelőtt pusztító nagy pestisjárvány túlélői adták tovább ezt a tulajdonságot, amely az AIDS járvány megjelenésével új értelmet kapott.
A különböző patogén szervezetek fertőző hatása kitörölhetetlen nyomot hagyott az emberi genomban. Az interleukin 4 gén túlkifejeződését okozó polimorfizmus a jelen populációban fokozott allergiahajlammal jár együtt, de ez a mutáció olyan szelekció eredményeként jött létre, amelyben a külső patogének játszották a szelektív tényezőt. Ma ez a mutáció is HIV rezisztenciával jár, és leggyakrabban Kamerunban, illetve Kínában fordul elő.
A klasszikus vércsoportok "védő hatása" régen ismert, kiderült ugyanis, hogy a különböző vércsoportú egyének eltérően érzékenyek a kolerafertőzésre. A 0 vércsoportúak a legérzékenyebbek, míg az AB vércsoportúak a legimmúnisabbak (persze nekik sem ajánlott a Gangesz vizét inni). A 0-s vércsoportnak is van előnye: bizonyos védelmet nyújt a maláriás és a szifiliszes fertőzések ellen.
Érdekes az Alzheimer-kórra és érelmeszesedésre hajlamosító apolipoprotein genetikai variánsok populációs megoszlása. Ennek a génnek fontos szerepe van a koleszterin-anyagcserében. Az egyik genetikai variáns, az APO E 4 hajlamosít mind Alzheimer-kórra, mind korai infarktusra. Ennek a variánsnak háromszor akkora az előfordulási gyakorisága a svédeknél és a finneknél, mint az olaszoknál. Nagyjából hasonló a koronáriabetegségek megoszlása is. Ez a variáns európaiaknál átlag 30%-ban, keleti népeknél 15%-ban, feketéknél 40-50%-ban fordul elő. Ez valószínűleg az évezredek alatt kialakult étkezési szokások miatt van így. Azok a népcsoportok, akiknél magas arányban fordulnak elő a hordozók, történetük során zsírszegény étrenden éltek, ezért ha ők európai vagy amerikai szokásoknak megfelelően elkészített táplálékot fogyasztanak (pl. hamburger sült krumplival) megnő a valószínűsége annak, hogy korai szívinfarktust kapnak.
Az így azonosított genetikai markerek populációszinten alkalmazhatóak arra, hogy megállapítsák az asszociációs fokukat a gyakran előforduló, komplex multifaktoriális betegségekkel. Így meg lehet állapítani egy populáció fogékonyságát egy adott kórképre. Hasonlóképpen igen hasznos és a gyógyításban is alkalmazható információ lehet a bizonyos betegségekkel szembeni populációszintű rezisztencia genetikai okainak megfejtése. Ilyen céllal nemzeti programok indultak Izlandon, Észtországban és Angliában. A programok ellenzői szerint a legnagyobb veszély az azonosított gének kommerciális felhasználása - a gyógyszeripar számára hasznosítható genetikai variációkat szabadalmaztatnák, ezeket széleskörben diagnosztikai célra, csak a szabadalmi díj kifizetésével használhatnák - az egyének genetikai identitásának sérülése. Az ellenzők azt is felvetik (joggal), hogy ún. tiszta populációk csak elvétve találhatók a földön, így a nyert adatok antropológiai szempontból használhatatlanok lesznek.
Egy tudomány társadalmi hasznosságát az is meghatározza, hogy miként járul hozzá más tudományok által felvetett kérdések megválaszolásához. A modern genetika alkalmazása a régészeti, történészi, egészségtudományi megközelítésekben egy új forráscsoport bevonását jelenti. Természtesen a genetika nem a Szent Grál, még nagyon sok technikai és elméleti fejlődésnek kell bekövetkezni a teljesértékű hasznosulásáig.