Z historie genetiky

Z historie genetiky První písemnou zprávu o výsledcích genetických pokusů podal brněnský kněz a středoškolský profesor Johann Gregor Mendel v roce 1866. Po mnoha letých experimentech s křížením různobarevných odrůd hrachu rozpoznal zákonitosti apravděpodobnost četnosti genotypů a fenotypů u hybridních organizmů.
Dospěl k závěru, že barvu květů, případně další dědičné znaky rostlin nepředávají mateřské rostliny přímo, ale prostřednictvím "elementů", které teprve tyto znaky určují. Až mnohem později bylo prokázáno, že to jsou geny či přesněji jejich konkrétní formy, které se označují jako alely. Poznatky Johanna Gregora Mendela však brzy zapadly.
Mendel formuloval své poznatky do dvou tezí, které jsou na jeho počest nazývány "Mendelovy zákony": zákon o uniformitě hybridů první filiální generace (F1) a o identitě reciprokých křížení; zákon o čistotě vloh a o štěpení znaků (segregaci) v potomstvu hybrida v druhé filiální generaci (F2).
Teprve v roce 1900 byly znovu objeveny třemi na sobě nezávislými vědci; rakouským botanikem a genetikem Erichem von Tschermakem (1871 - 1962), nizozemským botanikem, profesorem amsterodamské univerzity Hugo de Vriesem (1848 - 1935) a německým biologem Karl Erichem Corrensem (1864 - 1933). I když každý z nich pracoval na jiném problému, svými výzkumy nezávisle na sobě potvrdili platnost Mendelových zákonů dědičnosti. Tím se Mendelova práce z roku 1865 stala základním východiskem klasické genetiky a šlechtitelství. Dne 28.března 1953 byla objevena a vypracována chemická struktura kyseliny deoxyribonukleové. Jejími tvůrci byl americký biochemik a genetik James Dewey Watson (1928), pozdější profesor Harwardské univerzity a britský biolog, dříve fyzik, Francis Harry Compton Crick (1916). Oba vědci, pozdější nositelé Nobelovy ceny, během 18 měsíců sestrojili strukturu kyseliny deoxyribonukleové ve tvaru dvojité propletené spirály, spojené dvojicemi chemikálií, zvanými nukleotidy.Při "matematickém" návrhu modelu DNA oba vědci použili rentgenové snímky Maurice Wilkinse a jeho spolupracovnice Rosalindy Franklinové. Vyplývalo z nich, že molekula je stále stejná bez ohledu na to, o jaký druh DNA šlo. Britský genetik Alec Jeffreys z Leicesterské univerzity v roce 1984 vypracoval metodu vizuální identifikace (zviditelnění) těch označených fragmentů, které obsahují hledané sekvence kyseliny deoxyribonukleové a to pomocí tzv. molekulární hybridizace s vhodně značenou DNA sondou.Sondu tvořil úsek DNA se sekvencí nukleotidů volenou tak, aby se navázala (hybridizovala) jen na hledaný fragment DNA a tím ho zviditelnila. Sondy se dosud nejčastěji označují zabudováním radioaktivního prvku, takže jejich polohu je možné potom detekovat přiložením filmového materiálu, na kterém záření radioizotopu utvoří stopu - signál.

Jeffreysova metoda genetické identifikace

Genetičtí odborníci tušili, že je-li každý člověk jedinečný, musí být jedinečná i jeho dědičná informace obsažená v DNA; avšak dlouho nebylo známo, jak tuto jedinečnost odhalit genetickou analýzou. Náhoda si vybrala rok 1983 a britského genetika Aleca Jeffreyse.
Jeffreys se zabýval studiem genu pro myoglobin (svalovou bílkovinu) u tuleňů; přitom zjistil, že uvnitř tohoto genu je úsek tvořený několika opakováními stejné sekvence. Rozhodl se, že vytvoří radioaktivně značenou sondu, pomocí které vyhledá stejný úsek v lidské DNA. Rozštěpil proto enzymaticky DNA svého laboranta na kratší fragmenty, ty rozdělil pomocí elektroforézy a nechal působit sondu. Když potom přiložil fotografický film, objevilo se před ním něco úžasného - sonda nenašla jen jedno, ale několik desítek stejných míst ve fragmentech různé velikosti, takže na filmu byl zobrazen velmi dlouhý "čárový kód"; Alec neváhal a ihned opakoval pokus se svou vlastní DNA a užasl ještě víc - znovu získal čárový kód, ale jiný, než jaký měl laborant. Během několika týdnů takto analyzoval snad všechny své kolegy a známé - a nikdo neměl čárový kód stejný! Alec Jeffreys objevil cestu, jak zobrazit jedinečnost lidské DNA.

V roce 1986 byla poprvé Jeffersova metoda "DNA Fingerprintingu" využita také pro účely kriminalistiky. Jednalo se o případ vraždy 15leté Lyndy Mannové, ke které došlo v listopadu 1983 mezi vesnicemi Narborough a Enderby. Soudní pitva prokázala, že poškozená zemřela následkem cizího zavinění. Krátce před svou smrtí byla znásilněna. Pro další kriminalisticko - technické účely bylo stěrem z oblasti genitálií poškozené zajištěno sperma pachatele, které bylo zmrazeno. Případ však zůstal neobjasněn. O tři roky později byla v blízkosti místa vraždy Lyndy Mannové nalezena další zavražděná, 15letá Dawn Ashworthová. I ona byla před smrtí znásilněna.

Krátce nato se k činu doznal sedmnáctiletý vrátný z ústavu pro duševně choré. Vzhledem ke shodným znakům ve způsobu provedení obou případů vražd, shodnému motivu, včetně shodných míst jejich spáchání vzniklo podezření, že by mohl být i pachatelem vraždy Lyndy Mannové. Genetik Alec Jeffreys provedl komparaci kyseliny deoxyribonukleové (DNA) zajištěné z krve podezřelého s kyselinou deoxyribonukleovou (DNA) vyseparované ze spermatu, získaného z poševního výtěru u obou poškozených metodou "fingerprintingu". Po vyhodnocení došel k nečekanému závěru - sperma v obou případech pocházelo od jednoho pachatele, ale nekorespondovalo s DNA podezřelého. Podezřelý vrátný musel být propuštěn. Proto bylo v lednu 1987 rozhodnuto odebrat vzorky krve pro analýzu lidské DNA dalším více než 4.500 osobám mužského pohlaví z okolních vesnic. Toto opatření však nebylo úspěšné. Teprve v srpnu 1987 získala tamnější policie poznatek, že skutečný pachatel - pekař Colin Pitchfork přemluvil jiného pekaře, Iana Kellyho k tomu, aby si nechal odebrat krev na jeho jméno. Po vyšetření krve Colina Pitchforka byla zjištěna shoda mezi jeho "otiskem" DNA a "otiskem" DNA získaného ze spermatu, které bylo zajištěno u poškozených. Na základě těchto důkazů se Colin Pitchfork k oběma vraždám doznal a později byl odsouzen ke dvěma doživotním trestům.

Záhy se metoda analýzy lidské DNA pro kriminalistické účely rozšířila také do USA a dalších zemí. Na území České republiky byla poprvé uplatněna a později soudem akceptována v roce 1992 v případě vraždy 19leté studentky pedagogické fakulty MU v Brně Jany Krkoškové pachatelem Milanem Lubasem, ke které došlo 27. června 1990 na pedagogické fakultě MU v Brně.