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Possibilité qu'un enfant soit génétiquement aussi l'enfant de ses grands-parents

Possibilité qu'un enfant soit génétiquement aussi l'enfant de ses grands-parents


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Lorsque deux personnes ont des relations sexuelles, je crois comprendre que leur ensemble diploïde de chromosomes est divisé au hasard en deux pour créer deux ensembles haploïdes qui s'unifient dans l'ensemble de chromosomes diploïdes de l'enfant. Pour chaque parent, il y a $2^{23}$ permutations possibles ou une chance d'environ 1 sur 8 millions. Que ces deux-là soient les grands-parents A et B, ayant un enfant C

Lorsque cet enfant C a un nouveau partenaire sexuel D et qu'il fait son propre enfant E, dans tous les cas, E partage la moitié de sa constitution génétique avec C et D (c'est-à-dire que E est l'enfant de C et D). Cependant, avec une probabilité d'environ 1:8000000, lors de la réduction de moitié de l'ensemble de choromosomes diploïdes de C, il a toujours choisi les parties A.

Cela signifie que E aurait alors un ensemble diploïde A+D, ce qui ferait apparaître E comme étant à la fois l'enfant de C mais pourrait aussi être génétiquement l'enfant de A.

Cette compréhension (actualisation pour le croisement et d'autres génétiques) est-elle généralement correcte ? Avec une probabilité aussi élevée, si cela est possible, il devrait y avoir des cas enregistrés de cela (bien que, à toutes fins utiles, vous ne le sauriez jamais sans séquençage de l'ADN). Existe-t-il de tels cas ?


L'une des caractéristiques de la méiose est la formation de chiasmata, c'est-à-dire le croisement et l'échange d'informations génétiques.
Ces structures sont généralement nécessaires pour qu'une méiose normale se produise et vous ne devriez jamais obtenir un cygote sans aucun croisement. Par conséquent, en tenant compte de cela, la probabilité de votre scénario est de 0.


Je pense que ce 1:8000000 devrait encore être diminué deux fois par les chances d'obtenir un chromosome "intact" (pas de croisement) de A à C et de C à E. La probabilité finale est donc bien moindre.


Concevoir la vie : les bébés doivent-ils être génétiquement modifiés ?

NEW YORK - La puissance et l'accessibilité croissantes de la technologie génétique pourraient un jour donner aux parents la possibilité de modifier leurs enfants à naître, afin d'épargner la progéniture de la maladie ou, peut-être, de les rendre grands, bien musclés, intelligents ou autrement dotés de traits souhaitables.

Ce changement signifierait-il donner aux parents les moyens de donner à leurs enfants le meilleur départ possible ? Ou s'agirait-il de bébés sur mesure qui pourraient faire face à des problèmes génétiques imprévus ? Les experts ont débattu mercredi soir (13 février) de l'interdiction de l'ingénierie prénatale aux États-Unis.

Les humains ont déjà modifié génétiquement des animaux et des cultures, a déclaré Sheldon Krimsky, philosophe à l'Université Tufts, qui a plaidé en faveur d'une interdiction de la même chose pour les bébés humains. "Mais dans les centaines de milliers de pistes qui ont échoué, nous avons simplement rejeté les résultats de la culture ou de l'animal indésirable."

Conséquences inconnues

Est-ce un modèle que la société veut appliquer aux humains, en faisant des modifications génétiques précises, pour « rejeter les résultats quand ils ne fonctionnent pas ? Krimsky a demandé lors d'un débat sur Intelligence Squared qui s'est tenu à Manhattan. Il a ajouté que supposer qu'aucune erreur ne se produira serait de l'orgueil pur et simple.

Lui et son collègue promoteur de l'interdiction, Lord Robert Winston, professeur de sciences et société et expert en fertilité à l'Imperial College de Londres, se sont concentrés sur l'incertitude associée aux fondements génétiques des traits. Les deux ont également abordé les conséquences de la manipulation des gènes. [5 mythes sur les traitements de fertilité]

"Même [pour] la taille, l'un des traits les plus héréditaires connus, les scientifiques ont trouvé au moins 50 gènes qui ne représentent que 2 à 3 % de la variance dans les échantillons", a déclaré Krimsky. "Si vous voulez un enfant grand, mariez-vous grand."

Mère Nature ne s'en soucie pas

Pendant ce temps, leurs opposants, qui s'opposaient à l'interdiction, parlaient de donner aux parents les moyens de donner à leurs enfants une vie saine, même si cela impliquait de donner à leur progéniture des traits qu'ils ne pouvaient pas transmettre eux-mêmes.

Lee Silver, professeur de biologie moléculaire et de politique publique à l'Université de Princeton, a exhorté les membres du public à regarder quelqu'un assis à côté d'eux.

"Cette personne et vous différez à plus d'un million d'emplacements de votre ADN [acide désoxyribonucléique]. La plupart [de ces variations] ne font rien", a déclaré Silver. "[Mais] même si vous êtes un adulte en bonne santé, 100 [d'entre eux] peuvent provoquer des maladies infantiles mortelles chez vos enfants ou petits-enfants."

"Mère Nature est une métaphore", a-t-il poursuivi. "Et c'est une mauvaise métaphore, car en réalité, l'héritage est un jeu de craps … Il ne devra pas en être ainsi à l'avenir."

Sa collègue opposante à l'interdiction, Nita Farahany, professeur de droit et de sciences et politiques du génome à l'Université Duke, a attaqué l'idée que l'incertitude devrait empêcher l'utilisation de la technologie, soulignant que la reproduction, complètement sans l'aide de la technologie, implique beaucoup d'incertitude.

"Nous n'allons pas interdire le sexe naturel", a déclaré Farahany.

Déjà possible

Une partie importante du débat s'est concentrée sur une technologie particulière connue sous le nom de transfert mitochondrial. Alors que la majorité de l'ADN réside dans le noyau d'une cellule, une petite quantité est contenue dans les usines d'énergie de la cellule, appelées mitochondries. Cet ADN mitochondrial est transmis de la mère à l'enfant. Dans de rares cas, les femmes ont des défauts mitochondriaux qu'elles peuvent transmettre à leurs enfants, causant des problèmes dévastateurs ou même la mort.

Le transfert mitochondrial peut remplacer un tel ADN mitochondrial défectueux par celui d'un donneur, permettant aux mères affectées d'éviter de transmettre ces défauts à leurs enfants, qui portent alors le matériel génétique de trois parents (le père et les deux mères, y compris le donneur).

Les opposants à une interdiction ont fait valoir qu'elle empêcherait les femmes atteintes de troubles mitochondriaux d'avoir leurs propres enfants en bonne santé.

"Je ne suis pas ici pour défendre tous les types de génie génétique. Je ne pense pas que nous soyons prêts en tant que société à tout embrasser", a déclaré Farahany.

Plutôt qu'une interdiction pure et simple, elle et Silver ont plaidé pour un terrain d'entente, qui permettrait certaines procédures une fois qu'elles se seraient avérées sûres et efficaces. Un consensus scientifique émergent indique que le transfert mitochondrial entrerait dans cette catégorie, a-t-elle déclaré.

"Nous savons que jouer avec l'ADN mitochondrial peut faire une énorme différence dans ce qui arrive à l'ADN nucléaire. … Des enfants anormaux sont nés à la suite d'un transfert mitochondrial", a-t-il déclaré. "Je pense qu'en prévenant une maladie génétique, vous êtes susceptible de provoquer une autre maladie génétique." [Les 10 maladies les plus mystérieuses]

La société devrait plutôt se concentrer sur l'énorme importance des influences environnementales sur la santé, a déclaré Winston. "Ce que nous devrions essayer de faire, plutôt que de risquer de faire des bébés anormaux, c'est d'améliorer l'environnement afin que l'ADN fonctionne de la meilleure des manières possibles."

Ni Farahany ni Silver n'ont plaidé en faveur de permettre aux parents de modifier leurs enfants pour garantir d'autres traits qui sont moins médicalement nécessaires, mais néanmoins souhaitables, tels qu'une intelligence supérieure ou des yeux bleus.

"Ce dont je pense que les parents se soucient le plus, c'est de promouvoir la santé de leurs enfants", a déclaré Silver.

Vers l'eugénisme ?

Les deux parties ont évoqué le spectre de l'eugénisme, une idée adoptée par les nazis, qui soutient que la reproduction sélective peut être utilisée pour améliorer la race humaine.

Winston et Krimsky ont souligné que la modification génétique des enfants pour choisir des traits souhaitables évoquait cette approche. Pendant ce temps, Farahany a noté que certains des pires abus du gouvernement dans l'histoire récente impliquaient des tentatives de contrôler la reproduction. Comment une interdiction de la modification génétique des enfants serait-elle appliquée, a-t-elle demandé, tous les bébés seraient-ils testés de force ?


Comment les parents aux yeux bleus peuvent avoir des enfants aux yeux bruns

La couleur des yeux est beaucoup plus compliquée que ce qui est habituellement enseigné au lycée (ou présenté dans le calculateur de couleur des yeux de The Tech). On y apprend que deux gènes influencent la couleur des yeux.

Un gène se décline en deux versions, marron (B) et bleu (b). L'autre gène se présente en vert (G) et en bleu (b). On pensait que toute la couleur des yeux et l'héritage s'expliquaient par ce modèle simple. Sauf bien sûr qu'il est manifestement incomplet.

Le modèle ne peut pas, par exemple, expliquer comment des parents aux yeux bleus peuvent avoir un enfant aux yeux bruns. Pourtant, cela peut arriver et se produit (bien que ce ne soit pas courant).

De nouvelles recherches montrent que le premier gène est en fait deux gènes distincts, OCA2 et HERC2. En d'autres termes, il y a deux façons de se retrouver avec les yeux bleus.

Normalement, cela ne suffirait pas à expliquer comment des parents aux yeux bleus peuvent avoir un enfant aux yeux bruns. En raison du fonctionnement de la couleur des yeux (voir ci-dessous), si un gène peut causer des yeux bruns, il dominerait sur un autre qui cause le bleu. En fait, c'est ce qui se passe avec les yeux verts dans l'ancien modèle. Le gène brun domine sur le vert, ce qui donne des yeux bruns.

La raison pour laquelle ces deux gènes peuvent expliquer les enfants aux yeux plus foncés avec des parents aux yeux plus clairs est que les deux gènes ont besoin l'un de l'autre pour fonctionner. Et que les versions bleues sont des gènes brisés. Voici à quoi ressemblent les choses :


La clé est que si quelqu'un fait beaucoup de pigment dans la partie avant de son œil, il a les yeux marron. Et s'ils n'en font pas là-bas, ils ont du bleu.

Une partie du processus de fabrication des pigments implique OCA2 et HERC2. Un HERC2 fonctionnel est nécessaire pour activer OCA2 et OCA2 aide à obtenir le pigment. Ils ont besoin l'un de l'autre pour fabriquer du pigment.

Donc, quelqu'un avec seulement des gènes HERC2 cassés aura les yeux bleus, peu importe ce que dit OCA2. C'est parce que l'OCA2 qui fonctionne ne peut pas être allumé, donc aucun pigment n'est fabriqué.

Et l'inverse est également vrai. Quelqu'un avec des gènes OCA2 brisés aura les yeux bleus, quels que soient les gènes HERC2. L'activation d'un gène de fabrication de pigment cassé ne vous donne toujours aucun pigment. Vous avez besoin d'un HERC2 fonctionnel et d'un OCA2 fonctionnel pour avoir les yeux marrons.

Parce que les deux gènes dépendent l'un de l'autre, il est possible pour quelqu'un d'être porteur d'un trait dominant comme les yeux bruns. Et si deux parents aux yeux bleus sont porteurs, ils peuvent avoir un enfant aux yeux bruns. La génétique est tellement amusante!

Alors, tous les parents aux yeux clairs avec des enfants aux yeux noirs, arrêtez de poser ces questions de paternité (à moins que vous n'ayez d'autres raisons d'être méfiant). Les enfants aux yeux plus foncés sont une réelle possibilité qui peut maintenant être expliquée avec de vrais gènes.


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Je suis un jumeau identique. Quel pourcentage de gènes mes enfants partagent-ils avec les enfants de ma sœur jumelle ?

-Un adulte curieux d'Irlande

Parce que vous et votre sœur êtes des jumelles identiques, vous avez à peu près le même ADN. Pas exactement mais sacrément proche.

C'est parce que vous avez tous les deux commencé à partir du même ovule fécondé. C'est pourquoi les vrais jumeaux sont aussi appelés monozygotes.

Puisque vous avez tous les deux le même ADN, c'est presque comme si les deux groupes d'enfants avaient les mêmes mères mais des pères différents. En fait, c'est pourquoi, au niveau de l'ADN, ils sont vraiment plus des demi-frères et sœurs que des cousins ​​germains. Ils partagent 25% de leur ADN (et gènes) au lieu des 12,5% habituels.

Légalement, vos enfants et les enfants de votre sœur sont cousins ​​germains, mais au niveau de l'ADN, ils sont demi-frères et sœurs. Ils partagent deux fois plus d'ADN que des cousins ​​germains ordinaires !

Ce que je pensais faire pour le reste de la réponse, c'est d'expliquer un peu plus en détail pourquoi vous et les enfants de votre sœur partagez 25% de leur ADN. Comme vous le verrez, cela a à voir avec la façon dont l'ADN est transmis.

Des cousins ​​qui partagent 25% de leur ADN

Nous obtenons la moitié de notre ADN, ou information génétique, de notre mère et l'autre moitié de notre père. Cet ADN se présente sous forme de paquets appelés chromosomes.

La plupart des gens ont 46 chromosomes disposés en 23 paires. Lorsque nous obtenons notre ADN de nos parents, nous héritons d'un chromosome de chacune de leurs paires. Voici à quoi cela peut ressembler pour une paire donnée :

Sur cette image, chaque chromosome est représenté par un rectangle. Papa a un chromosome bleu foncé et un bleu clair tandis que maman a un rose et un rouge. Dans ce cas, l'enfant a reçu un bleu clair de papa et un rouge de maman. L'enfant aurait également pu se retrouver avec le bleu foncé et/ou le rose.

Si seulement c'était si simple! Les chromosomes ne sont presque jamais transmis entiers. Au lieu de cela, les chromosomes parents de chaque paire échangent de l'ADN les uns avec les autres tout en formant des spermatozoïdes et des ovules. Ce processus est appelé recombinaison.

Voici quelque chose de plus proche de la réalité :

Au lieu d'obtenir un chromosome bleu foncé ou bleu clair de papa, l'enfant a obtenu un mélange des deux. Même chose avec maman.

Ce n'est en fait qu'une des nombreuses combinaisons possibles. La recombinaison peut se produire à n'importe quel endroit le long d'un chromosome conduisant à des combinaisons de couleurs infinies !

Pour des jumeaux identiques (comme vous et votre sœur), leurs schémas chromosomiques devraient être identiques comme ceci :

Les deux jumeaux identiques ont exactement la même paire de chromosomes. Ce sera également le cas pour les 22 autres paires de chromosomes.

Maintenant, quand vous et votre sœur avez des enfants avec vos partenaires, cela pourrait ressembler à ceci :

J'ai mis les chromosomes de tes partenaires en noir. Étant donné que vos partenaires ne sont pas liés, nous n'avons pas besoin de considérer leur contribution puisque nous nous concentrons sur vous et l'ADN de vos sœurs pour déterminer comment vos enfants sont liés.

Lorsque vous et votre sœur produisez des œufs pour transmettre votre ADN à vos enfants, vos chromosomes se recombinent à leur manière. Comme vous pouvez le voir, votre enfant et l'enfant de votre sœur se sont retrouvés avec des chromosomes similaires mais pas les mêmes de chacun de vous.

Vous avez probablement remarqué les régions où les deux chromosomes s'alignent. Par exemple, chaque chromosome a un sommet bleu clair. Voici tous les matchs :

Comme vous pouvez le constater, ils partagent environ la moitié de leur ADN sur chaque chromosome. En moyenne, cela sera vrai pour chaque chromosome qu'ils ont reçu de vous et de votre sœur.

Le nombre de 25% vient du fait que les chromosomes que les enfants reçoivent de leurs pères ne s'aligneront pas de cette façon parce que les pères ne sont pas apparentés. La moitié d'un chromosome plus aucun des autres nous amène à 25 % de parenté.

Premiers cousins ​​contre demi-frères et sœurs

Voyons maintenant ce qui se passe si vous et votre sœur n'êtes pas des jumelles identiques. Dans ce cas, vous ne partageriez que la moitié de votre ADN au lieu de tout. L'ADN de chacun de vous à partir d'une paire de chromosomes pourrait ressembler à ceci :

Comme vous pouvez le voir, vous n'avez plus de chromosomes correspondants tous les deux. Voici ce qui se passe lorsque nous vous ajoutons, vous et le partenaire de votre sœur :

Comme vous pouvez le voir, vos enfants partageraient désormais beaucoup moins d'ADN qu'ils ne le font maintenant. Au lieu de la moitié d'un chromosome de chaque paire, ils se partageraient en moyenne environ un quart. C'est pourquoi les cousins ​​germains partagent environ un huitième ou 12,5 % de leur ADN.

Ainsi, comme vous pouvez le voir, vous et les enfants de votre sœur partagez environ 25 % de leur ADN par l'intermédiaire de leur mère au lieu des 12,5% typiques des cousins ​​germains. Plutôt chouette, non ? C'est presque comme s'ils étaient génétiquement demi-frères et sœurs !

« Moyen » et « À propos »

Vous avez peut-être remarqué que j'en ai parlé autour et en moyenne beaucoup. En effet, deux frères et sœurs ne partagent pas exactement 50% de leur ADN. Au lieu de cela, ils partagent environ 50% en moyenne.

Techniquement, il est possible pour les frères et sœurs de ne partager aucun ADN ou tout leur ADN (même s'ils ne sont pas des jumeaux identiques). C'est vrai parce que le degré de parenté génétique de deux personnes dépend totalement de la recombinaison !

Comme nous en avons parlé plus tôt, il existe un nombre infini de combinaisons de couleurs pour les chromosomes que nous transmettons. Imaginez cette possibilité :

Comme vous pouvez le voir, par hasard, ces deux frères et sœurs ne partagent que le plus petit des éclats d'ADN rouge dans cette paire de chromosomes. Si cela se produisait également sur les 22 autres chromosomes, alors les frères et sœurs seraient moins apparentés que les 5 e cousins !

Bien sûr, c'est assez improbable, c'est pourquoi la plupart des frères et sœurs partagent à peu près 50% de leur ADN. Mais ça arrive quand même. C'est peut-être pour cela que certains frères et sœurs se ressemblent plus que d'autres !


Les avantages et les inconvénients des humains génétiquement modifiés

Aujourd'hui, il y a beaucoup de peur et d'anxiété autour de la perspective de modifier génétiquement des êtres humains. Pourtant, il semble de plus en plus que cela deviendra de plus en plus courant dans les décennies à venir.

Au cours de la dernière année, j'ai eu l'occasion de parler avec des membres des communautés scientifiques et commerciales travaillant sur le génie génétique. J'ai discuté avec eux de la manière dont cette technologie pourrait évoluer et des avantages et risques potentiels pour la société. Dans cet article, je partagerai ce que j'ai appris, au cas où d'autres le trouveraient intéressant.

Pourquoi devrions-nous nous soucier du génie génétique?

Il pourrait aider à éliminer des centaines de maladies. Il pourrait éliminer de nombreuses formes de douleur et d'anxiété. Cela pourrait augmenter l'intelligence et la longévité. Cela pourrait changer l'échelle du bonheur et de la productivité humaine de plusieurs ordres de grandeur. Il n'y a qu'une poignée de domaines de recherche dans le monde avec autant de potentiel.

Avec un zoom arrière, le génie génétique pourrait être considéré comme un événement historique comparable à l'explosion cambrienne dans la façon dont il a changé le rythme de l'évolution. Quand la plupart des gens pensent à l'évolution, ils pensent à l'évolution biologique par sélection naturelle, mais ce n'est qu'une forme. Au fil du temps, il sera probablement remplacé par d'autres formes d'évolution qui agissent beaucoup plus rapidement. Quels sont certains d'entre eux? Les candidats dans mon esprit sont (1) l'intelligence artificielle, ou la vie synthétique, se reproduisant et mutant à un rythme rapide (2) la vie biologique, le génie génétique étant utilisé pour adopter une approche plus directive, et (3) un hybride fusionné du deux. Au lieu d'attendre des centaines de milliers d'années pour que des mutations bénéfiques apparaissent (comme dans le cas de la sélection naturelle), nous pourrions commencer à voir des changements bénéfiques chaque année.

Tout cela semble assez tiré par les cheveux, je ne pense pas que cela se produira bientôt dans un proche avenir.

Il est important de déterminer si nous pensons quelque chose volonté arriver de savoir si nous le pensons devrait arriver. Beaucoup de gens sont mal à l'aise à l'idée que cela se produise, et cela influence leur prédiction de la probabilité que cela se produise.

Considérez où nous en sommes aujourd'hui :

  • Les humains ont modifié génétiquement des organismes pendant des milliers d'années en utilisant la reproduction sélective (par opposition à la sélection naturelle).
  • À partir des années 1970, les humains ont commencé à modifier l'ADN directement des plantes et des animaux, en créant des aliments OGM, etc.
  • Aujourd'hui, un demi-million de bébés naissent chaque année grâce à la fécondation in vitro (FIV). De plus en plus, cela comprend le séquençage des embryons pour les dépister pour les maladies et la mise à terme de l'embryon le plus viable (une forme de génie génétique, sans réellement faire de modifications).
  • En 2018, He Jiankui a créé les premiers bébés génétiquement modifiés en Chine.
  • En 2019, un certain nombre d'essais cliniques approuvés par la FDA pour les thérapies géniques ont commencé.

Le génie génétique est donc déjà en train de se produire sur les humains aujourd'hui, et je ne vois aucune raison pour laquelle cela s'arrêterait.

Avec la création de CRISPR et de techniques similaires, nous avons assisté à une explosion de la recherche autour de la modification de l'ADN. Je recommande de lire le livre de Jennifer Doudna et Samuel Sternberg, A Crack In Creation, pour un bon aperçu de ce sujet.

De nombreuses recherches sont en cours, mais en fait, la modification de l'ADN humain ne sera pas autorisée. Vous ne pensez pas vraiment que les gens devraient avoir des bébés sur mesure, n'est-ce pas ?

S'il a le potentiel d'éradiquer de nombreuses maladies et de minimiser les souffrances humaines, je pense que nous devons continuer à le rechercher, avec la prudence et la prudence qu'il mérite.

Certains diront que chaque enfant a le droit de rester génétiquement non modifié, et d'autres diront que chaque enfant a le droit de naître sans maladies évitables. Nous prenons de nombreuses décisions au nom des enfants pour essayer de les aider à avoir une vie meilleure, et je ne vois pas pourquoi ce serait une exception.

De nombreux nouveaux traitements médicaux posent des problèmes éthiques similaires au fur et à mesure de leur développement. En règle générale, les nouveaux médicaments sont testés sur des souris, puis sur des patients en phase terminale, puis lentement sur des groupes de personnes plus larges. Ils passent par des essais de la FDA pour la sécurité et l'efficacité. Il existe une voie bien établie pour tester de nouvelles thérapies. Le génie génétique peut avoir plus de potentiel (à la fois pour le bien et pour le mal) que la plupart des nouveaux traitements médicaux, mais cela ne signifie pas qu'un processus similaire ne peut pas être suivi.

L'Académie nationale américaine des sciences et l'Académie nationale de médecine ont également apporté un soutien qualifié à l'édition du génome humain en 2017 "une fois que des réponses ont été trouvées aux problèmes de sécurité et d'efficacité… mais uniquement pour des conditions graves sous une surveillance stricte".

Quant aux « bébés sur mesure », les gens utilisent ce terme pour désigner le choix de traits comme la taille ou la couleur des yeux qui ne sont pas liés à la santé. Je pense que certains parents voudront choisir des attributs comme ceux-ci, mais ce n'est pas de là que proviendront la plupart des avantages potentiels. Je vais en discuter un peu plus bas.

Enfin, ce ne seront pas que des bébés. Les adultes seront également génétiquement modifiés à un moment donné.

Je ne sais pas. Il semble tout simplement faux de "jouer à Dieu" et de s'installer sur ce territoire.

Pensez à la chirurgie. Il y a trois cents ans, cela devait sembler assez étrange de « jouer à Dieu » et de découper un corps humain. La chirurgie était également un processus incroyablement risqué et grossier (le bras ou la jambe de quelqu'un pouvait être amputé sur un champ de bataille pour tenter de sauver sa vie, par exemple). Au fil du temps, la chirurgie est devenue beaucoup plus sûre et nous avons commencé à l'utiliser dans des situations moins mortelles. Aujourd'hui, les gens subissent une chirurgie purement élective ou esthétique.

La même chose sera probablement vraie avec le génie génétique. Il peut commencer à n'être utilisé que dans des situations extrêmes où les gens n'ont pas d'autres options, mais il pourrait éventuellement devenir suffisamment sûr lorsque les gens se modifient génétiquement pour des raisons purement esthétiques (par exemple, pour changer la couleur de leurs cheveux). À mon avis, il n'y a rien de mal en soi à ce que les gens veuillent changer, améliorer ou guérir leur propre corps, même si certaines utilisations sont plus urgentes que d'autres. Et chacun devrait faire ce choix pour lui-même (je ne prétendrais pas faire le choix pour eux).

Nous ne connaîtrons pas les effets à long terme sur les gens avant de nombreuses décennies. Je ne voudrais certainement pas être l'un des premiers à le faire!

Il existe une idée fausse selon laquelle les premières modifications apportées chez les humains seront totalement imprévisibles. Il y a des gènes qu'une personne sur dix sur terre possède, ce qui les rend en meilleure santé d'une manière ou d'une autre. Il sera plus sûr que beaucoup de gens ne le pensent d'introduire ce gène chez quelqu'un qui ne l'a pas, car il peut être largement étudié dans la population existante. La plupart des nouveaux médicaments sont introduits sur le marché avec seulement des centaines ou des milliers de personnes qui en ont pris pendant les périodes d'essai, et c'est une barre suffisante pour démontrer l'innocuité. Ainsi, un gène qu'un milliard de personnes dans le monde possède déjà pourrait potentiellement être beaucoup plus sûr que tout nouveau médicament jamais mis sur le marché.

De plus, de nouvelles thérapies sont souvent testées sur des personnes en phase terminale qui n'ont pas d'autres options, de sorte que les personnes en bonne santé ne seraient probablement pas le marché initial.

Cela ne signifie pas qu'il ne peut pas y avoir d'autres risques dans la procédure, mais l'idée qu'une modification d'un génome humain aurait des résultats totalement imprévisibles est fausse.

De nombreuses conditions ne sont pas contrôlées par un ou deux gènes. Ce ne sera donc pas aussi simple que vous le dites pour éradiquer la maladie.

C'est vrai. Les maladies existent sur un spectre allant d'un seul gène coupable à plusieurs milliers de variantes à risque qui augmentent ou diminuent la sensibilité aux facteurs environnementaux. Un nombre croissant de recherches progresse de la découverte de ces causes monogéniques (gène unique) de maladies à la découverte des causes de maladies plus complexes (polygéniques). Les résultats s'améliorent rapidement grâce à des ensembles de données plus volumineux, à un séquençage moins coûteux et à l'utilisation de l'apprentissage automatique.

Même dans un monde où seules de simples modifications génétiques étaient possibles, de nombreuses souffrances humaines pourraient être éliminées. Par exemple, Verve développe des thérapies géniques pour réduire la prévalence des maladies cardiaques, l'une des principales causes de décès dans le monde, avec des modifications relativement petites. Mais d'autres conditions, comme la dépression ou le diabète, ne semblent pas être causées par un seul gène, ou même une poignée de gènes.

Heureusement, l'apprentissage automatique (et des techniques telles que l'apprentissage en profondeur) sont bien adaptés à la résolution de problèmes complexes et multivariés tels que la notation des risques polygéniques, et l'apprentissage automatique s'améliore à un rythme incroyable en ce moment. Des entreprises comme GenomicPrediction ont commencé à proposer des scores de risque polygénique aux futurs parents. De plus, les ensembles de données de génomes séquencés ne cessent de grossir (certains ont plus d'un million de génomes séquencés à ce stade), ce qui améliorera la précision des modèles d'apprentissage automatique au fil du temps.

Beaucoup de choses ne sont pas contrôlées par la génétique. Vous ne pouvez pas faire des humains heureux/en bonne santé simplement avec le génie génétique.

Vrai aussi. De nombreux facteurs environnementaux et liés au mode de vie doivent être pris en compte, en plus de la génétique. Les éléments de style de vie/d'éducation sont des défis difficiles en eux-mêmes, mais heureusement, nous avons un certain contrôle sur eux. Par exemple, nous pouvons manger des aliments plus sains, faire des promenades ou faire de l'exercice. Mais en revanche, nous avons très peu de contrôle sur notre génétique aujourd'hui.

La plupart des gens tiennent pour acquis qu'ils ne peuvent jamais changer leurs gènes, ce qui est en fait assez triste si on y pense. C'est terrible d'être coincé dans une situation où vous êtes impuissant à la changer. Imaginez la personne qui lutte continuellement avec son poids, peu importe à quel point elle se concentre sur l'exercice et l'alimentation, se comparant à des personnes qui semblent manger ce qu'elles veulent sans prendre un kilo. La nature peut être très cruelle envers nous, et les gènes peuvent créer un terrain de jeu inégal dans la vie. Le génie génétique n'est peut-être pas la solution complète, mais il en débloquerait certainement une grande partie.

C'est une pente glissante de la prévention des maladies à l'amélioration, où tracer la ligne ?

La réponse probable est qu'il n'y a pas de ligne claire, et nous n'en tracerons pas une. La fenêtre d'overton continuera de changer à mesure que les gens deviendront plus à l'aise avec le génie génétique.

Le génie génétique commencera par se concentrer sur la prévention des maladies, car c'est la forme la plus socialement acceptable à l'heure actuelle. Mais, par exemple, si vous avez un gène qui crée une faible densité osseuse (ce qui vous prédispose à l'ostéoporose), et que vous corrigez cela avec le génie génétique, vos os plus forts préviennent-ils la maladie ou sont-ils une amélioration (vous permettant de faire du sport et de soulever choses lourdes) ? La réponse est les deux. Il y a beaucoup de lignes floues comme celle-ci. Pour moi, le but est simplement d'améliorer la condition humaine, donc la distinction entre prévenir les mauvais résultats et créer de bons résultats est moins pertinente.

De plus, il convient de noter que nous faisons tout le temps aujourd'hui pour « rehausser » le corps humain (porter des chaussures de course, mettre de la crème solaire, des verres correcteurs, etc.). Et nous faisons même des choses pour nous améliorer génétiquement aujourd'hui, comme choisir avec qui avoir des enfants ou des couples qui font un dépistage par FIV. L'amélioration génétique peut être effrayante pour certaines personnes aujourd'hui, mais je pense que c'est principalement parce qu'elle est nouvelle. Au fil du temps, cela pourrait être considéré comme normal comme une chirurgie LASIK pour réparer votre vue.

Si tout le monde veut avoir un certain trait, cela ne créera-t-il pas moins de diversité dans le monde ?

Il existe certains gènes, comme ceux qui augmentent votre risque de maladie cardiaque, que la plupart des gens voudront éliminer. Donc, dans ce sens, il pourrait y avoir moins de diversité génétique. Mais je ne pense pas que ce sera une tendance écrasante pour deux raisons. La première est qu'il existe une grande variété de préférences humaines (dans ce qui est considéré comme beau, par exemple) et la seconde est que beaucoup de gens ont le désir de se démarquer et d'être uniques. S'il devient bon marché et omniprésent pour devenir une définition du beau, alors il n'aura plus le même cachet et les préférences évolueront, tout comme dans la mode. Quand vous pourrez être qui vous voulez, je pense que nous verrons en fait une plus grande diversité, pas moins.

Vous pouvez avoir un aperçu de ce à quoi cela pourrait ressembler dans les jeux vidéo d'aujourd'hui, où les gens peuvent créer leur propre avatar. Lorsque les gens peuvent être le personnage qu'ils veulent, la gamme d'expression est beaucoup plus grande que dans la vraie vie.

Le génie génétique pourrait également aider les couples de même sexe à avoir des enfants génétiquement apparentés, ce qui serait un nouveau développement. Et cela pourrait même conduire à des enfants qui sont le produit de plus de deux personnes. Imaginez un enfant qui est le produit de dix, voire cent, personnes.

Enfin, nous pouvons voir des gens se changer d'une manière qui ne peut pas se produire naturellement aujourd'hui (doigts palmés ? écailles ? vision nocturne comme un chat ?). Si nous sommes vraiment capables de maîtriser le génie génétique au cours du siècle à venir, il y aura beaucoup de belles nouvelles formes d'expression individuelle que nous ne pouvons même pas imaginer aujourd'hui. L'idée même de ce que signifie être humain va changer.

De nombreux grands entrepreneurs et artistes souffraient de TDAH, d'autisme, de dépression, de schizophrénie et d'autres conditions que les gens pourraient vouloir éliminer grâce au génie génétique. Dans ce monde, ces qualités ne seraient-elles pas éliminées au nom du conformisme et de l'aversion au risque ?

Je ne pense pas. Les parents aspirent à ce que leurs enfants soient toutes sortes de choses dans la vie : artistes, scientifiques, politiciens, généraux, chefs religieux, entrepreneurs, etc. Chacun peut avoir des traits génétiques en commun et d'autres très différents. S'il s'avérait que la meilleure chance de devenir un artiste à succès était de commencer avec un certain ensemble de gènes qui incluaient le TDAH, je soupçonne que de nombreux parents opteraient toujours pour cela.

Nous nous retrouverons probablement dans un monde avec des valeurs aberrantes beaucoup plus brillantes, si les parents peuvent avoir une longueur d'avance génétique pour élever le prochain Picasso ou Einstein. D'autres parents opteront pour l'équilibre. Il n'y a pas de bonne ou de mauvaise réponse, juste des préférences.

Enfin, ce n'est pas parce que nous voyons des exemples comme ceux ci-dessus aujourd'hui que cela doit être le cas à l'avenir. Les gens brillants sont souvent « pointus » (valeurs aberrantes dans quelques domaines avec de graves lacunes dans d'autres), mais dans un monde où le génie génétique est maîtrisé, il peut y avoir des gens avec tous les avantages (et plus), avec peu ou pas d'inconvénients , il n'y a donc aucune garantie que les deux doivent être liés.

Cela conduira-t-il à l'eugénisme des temps modernes ?

Je ne pense pas. L'eugénisme historique a été défini par le gouvernement et les groupes politiques essayant de modifier le patrimoine génétique par la force. En revanche, les thérapies géniques introduites de nos jours augmenteront les choix pour les individus qui peuvent prendre leurs propres décisions. Quand les gens peuvent choisir comment ils veulent se modifier et se guérir (et leurs enfants), je pense que ce sera, en général, libérateur.

Il y a des gens dans la société qui pourraient essayer d'abuser de cette technologie (comme n'importe quelle technologie), mais tant qu'elle est largement disponible, je pense que cela atténue beaucoup de risques. Il est peu probable qu'un pays ou un groupe politique ait un accès exclusif au génie génétique pendant longtemps (il fait l'objet de nombreuses recherches à l'échelle mondiale, avec de nombreux échanges d'informations entre les groupes, à la fois de manière formelle et informelle).

Un jour, le génie génétique permettra peut-être même de créer des personnes plus tolérantes et plus tolérantes envers les autres. Le tribalisme fait partie de notre évolution, et il peut avoir une composante génétique. Même les enfants présentent cette qualité dès leur plus jeune âge. À quel point ce serait intéressant si les gens pouvaient changer génétiquement dans cette dimension ? Nous ne savons pas encore comment procéder, mais cela pourrait être possible à l'avenir.

Cela ne créera-t-il pas un monde de nantis et de démunis ? What if it is only available to rich people? What if it turns out like Gattaca?

Just like many technologies, genetic engineering will almost certainly be available in developed countries first, and it will be expensive. But this is not unique. Cell phones, airplanes, and even basic sanitation are all unevenly distributed around the world. The beauty of technology is that it tends to drive down costs over time, so it eventually reaches a wider group of people. The cell phone was once a tool only for rich people on Wall St, and it is now available to even the poorest people in the world. There is an open question about whether genetic engineering will follow a cost curve that is more like technology (lower over time following Moore’s law) or like healthcare (rising over time following Eroom’s law), but this has more to do with policy decisions than the technology itself. The main point is that high initial costs are not a good reason to prevent innovation from happening. If we took this approach, we likely wouldn’t have any of the improvements we see in the world today.

It’s also true that genetic engineering will offer advantages to those who can access it. This could create a less even playing field in some ways, but in other ways, it could actually make it more fair. Today, some people win the genetic lottery at birth while others lose (for instance, being prone to depression, a learning disability, etc). If any child could start on a level playing field genetically, this feels like a more fair world.

Finally, genetic modification can also take place in adult humans. So even if someone doesn’t have access to it at birth, they may still be able to benefit from genetic engineering later in life.

Gattaca misses this last point, implying that you will always be left behind if weren’t born into an elite group. Reality will probably afford more social mobility, with adults benefiting from new genetic engineering treatments as well. It is a very entertaining film none the less, and I suggest that anyone who is interested in the subject watch it.

What if people try to enhance traits like intelligence?

Many intelligent people exist in the world today, and, at least the ethical ones don’t seem to pose too much of a problem. So let’s say we doubled the number of smart people in the world (using IQ or whatever definition of smart you prefer) through genetic engineering, while keeping the percentage of ethical ones the same or greater. Or similarly, we could double the smartness of the existing people. Would this be a problem?

Certainly some good things would happen. The pace of improvement in society would likely increase, for instance, with many more smart, capable, people solving the world’s challenges.

The biggest negative change might be that the rest of us feel a little left behind or bewildered by all the new progress and areas of research, if we didn’t similarly have our intelligence increased. This boils down to a question of whether you think we should value overall growth in society, or one’s relative place in it, more highly. Each person should answer this for themselves (I don’t think there is one right answer).

So it could be a mixed outcome, or very good, depending on your perspective. (Side note: this is a great short story about what it might feel like as society begins to advance.)

One final thought experiment: if people want to become smarter, do we have the right to stop them? If it is by getting an education, most people would say no. If it is through genetic engineering, how is this different?

Should parents be able to choose the genes of their child?

In general, I think yes, because parents choose all sorts of things that have a major impact on their children (what they eat, how they are educated, whether they are born at all, etc) as their guardian. This is a well established concept in the law today, with guardians making major decisions for a child until they turn 18 (or an equivalent age in each country). Once children come of age, they will likely take control of their genetic modification, just as they can make a decision to get a tattoo.

It would be a shame if the genes that parents chose for their children were fixed indefinitely into the future. As I’ve discussed elsewhere, it’s likely in the future that genes can be modified in living people, not just embryos. So hopefully children aren’t stuck with their parent’s genetic preferences for life.

Imagine that you’re an expecting parent. How much would you pay to have the peace of mind that your child will arrive healthy? Imagine you were an adult with a life threatening disease. How much would you pay to receive a cure that required a genetic edit? The answer to these questions says a lot about how genetic engineering is likely to be adopted in the future.

Today, it is widely considered to be unconscionable to genetically modify humans. But I believe that within twenty years, we will see this view change dramatically, to a point where it will be considered unconscionable not to genetically modify people in many cases.

Genetic engineering is one of the highest potential areas of research today. I believe we should continue to invest it, and entrepreneurs should work hard to bring new products to market in this space. Yes, it has risks, and we must proceed with caution. But many new technologies have risks — even life threatening ones — and we eventually are able to use them to greatly benefit the world. We shouldn’t let fear hold back progress on promising new areas of research.

If you have any comments or questions about this post, or just want to stay updated on this space, please send me a note here. Merci!


How much DNA do you share with your grandchild?

A grandchild, whether a granddaughter or a grandson, will generally share between 1300-2300 centimorgans with either of their grandparents. Expressed as a percentage, grandparents will between 18-32% of their DNA with the offspring of their children, with the average being about 25%.

As you can see, my grandmother shares 1855 cMs with me. This is right in the middle of the &ldquoaverage&rdquo range of shared DNA between grandparent and grandchild. This screenshot is from our Ancestry DNA results.

Why is there a range of shared DNA between grandparents and grandchildren? This is seen in all grandparent/grandchild relationships.

In fact, one grandparent will share different amounts of DNA with all of their grandchildren, even children descended from the same child of the grandparent.

Does it seem odd that if a parent and child share a fairly exact 50% that there could be such a range of shared DNA seen between grandparents and grandchildren?

The reason behind this is due to the way that DNA is passed down from parent to child. When your child passed down his or her DNA to your grandchild, 50% of their DNA was randomly selected to give to the grandchild.

Since your child, the parent of your grandchild, shares an equal amount of DNA with both you and their other parent, some &ndash yet not all &ndash DNA from each of you (the grandparents) was passed down to the next generation.

Does a grandchild share the same DNA with all grandparents?

As you might have guessed, since a child inherits 50% of their parent&rsquos DNA and the DNA is randomly selected, sometimes the grandchild shares slightly more DNA with one grandparent than the other.

It will always fall around the range that I mentioned above, however.

As you can see in the image below, my daughter doesn&rsquot share the same amount of DNA with my mother as she does with my father. She shares 26% of her DNA with my mother (her grandmother), and 24% of her DNA with my father (her grandfather).

I got this cool graphic and helpful information from my daughter&rsquos Gene Heritage Grandchild Report. My parents enjoyed finding out which grandparent shares more DNA with her, and of course, my mom teased my dad a little bit 🙂

This is part of the Grandchild Report, offered by Gene Heritage. This is only a small portion of information provided in the report (other info includes how various traits were passed down over the three generations)

Troubled offspring

To explore how trauma affects generations of mice, researchers stressed mother mice. Their pups then exhibited both molecular and behavioral changes, such as taking more risks on an elevated maze. These changes persisted for up to five generations.

Mother separated from pups and traumatized. Mother often ignores pups.

Three-month-old male offspring mated with untraumatized females.

Offspring show epigenetic and behavioral changes without having experienced trauma.

Breeding carried out for six generations.

Epigenetic changes, such as methylation of DNA and alteration of RNA

Epidemiological studies of people have revealed similar patterns. One of the best-known cases is the Dutch hunger winter, a famine that gripped the Netherlands in the closing months of World War II. The children of women pregnant during the food shortages died earlier than peers born just before, and had higher rates of obesity, diabetes, and schizophrenia. Studies of other groups suggested the children of parents who had starved early in life—even in the womb—had more heart disease. And a look last year at historical records showed the sons of Civil War soldiers who had spent time as prisoners of war (POWs) were more likely to die early than the sons of their fellow veterans. (The researchers controlled for socioeconomic status and maternal health.)

But the human studies faced an obvious objection: The trauma could have been transmitted through parenting rather than epigenetics. Something about the POW experience, for example, might have made those veterans poor fathers, to the detriment of their sons' lives. The psychological impact of growing up with a parent who starved as a child or survived the Holocaust could itself be enough to shape a child's behavior. Answering that objection is where mouse models come in.

Mansuy began in 2001 by designing a mouse intervention that re-creates some aspects of childhood trauma. She separates mouse mothers from their pups at unpredictable intervals and further disrupts parenting by confining the mothers in tubes or dropping them in water, both stressful experiences for mice. When the mothers return to the cage and their pups, they're frantic and distracted. They often ignore the pups, compounding the stress of the separation on their offspring.

Mansuy says the mice's suffering has a purpose. "We're applying a paradigm that is inspired by human conditions," she says. "We're doing it to gain understanding for better child health."

Unsurprisingly, the pups of stressed mothers displayed altered behavior as adults. But to Mansuy's surprise, the behavioral changes persisted in the offspring's offspring. Initially, she thought this could be a result of the offspring's own behavior: Mice traumatized as pups could have been bad parents, replicating the neglect they experienced in childhood. Thus they might simply be passing on a behavioral legacy—the same lasting psychological effect that might explain such findings in humans.

To rule out that possibility, Mansuy studied only the male line, breeding untraumatized, "naïve" female mice with traumatized males, and then removing males from the mother's cage so that their behavior did not impact their offspring. After weaning, she raised the mice in mixed groups to prevent litter mates from reinforcing each other's behaviors.

Her lab repeated the procedure, sometimes going out six generations. "It worked immediately," she says of the protocol. "We could see that there were symptoms [in descendants] that were similar to the animals that were themselves separated." Descendants of stressed fathers displayed more risk-taking behavior, like exploring exposed areas of a platform suspended off the ground. When dropped in water, they "gave up" and stopped swimming sooner than control mice, an indicator of depressivelike behavior in mice.

Mansuy is "definitely a pioneer," says Romain Barrès, a molecular biologist at the University of Copenhagen. Other researchers have developed conceptually similar models, for example giving male mice altered diets or exposing them to nicotine and tracing metabolic and behavioral changes out for generations.

"If you're asking, ‘Does the experience of the parent influence the process of development?’ the answer is yes," says epigenetics researcher Michael Meaney at McGill University in Montreal, Canada, whose own studies have shown that differences in maternal care can have epigenetic effects on brain development. "Isabelle and others have documented the degree to which the experience of the parent can be passed on. The question [is] how."

Three massive freezers down the hall from Mansuy's office are filled with samples of mouse blood, liver, milk, microbiome, and other tissues. These serve as a −80°C archive of more than 10 years of data. Mansuy estimates she's collected behavioral data and tissue samples from thousands of mice altogether.

Isabelle Mansuy is searching for molecular changes that could explain how trauma in mice affects their offspring.

She hopes the biological markers of trauma are hidden in those freezers, waiting to be revealed. Many of the early mammalian epigenetics studies focused on DNA methylation, which "tags" DNA with methyl groups that switch genes off. But those changes seemed unlikely to be directly inherited: In mammals, methylation is mostly erased when egg and sperm come together to form an embryo.

Mansuy and others still think methylation could have some role. But they are also zeroing in on tiny information-rich molecules called small noncoding RNAs (sncRNAs). Most RNA is copied from DNA, and then acts as a messenger to instruct the cell's ribosomes to produce specific proteins. But cells also contain short strands of RNA that don't produce proteins. Instead, these noncoding RNAs piggyback on the messenger RNAs, interfering with or amplifying their function, thus causing more or less of certain proteins to be produced.

Mansuy and others think stress may influence sncRNAs, along with the many other biochemical changes it causes, from higher levels of hormones like cortisol to inflammation. They have focused on the sncRNAs in sperm, which may be especially vulnerable to stress during the weeks that newly formed sperm spend maturing in a twisting tube on top of the testes. Later, when sperm and egg come together, altered sncRNAs could modify the production of proteins at the very beginning of development in a way that ripples through the millions and millions of cell divisions that follow. "Hosts of signals happen as those cells become a zygote," says epigeneticist Tracy Bale at the University of Maryland in Baltimore. "If dad brings small noncoding RNAs that have an effect on mom's RNAs, that can change the trajectory of embryo development."

Bale found evidence that trauma can affect sncRNAs in sperm—and that the effects might be transmitted to offspring. She stressed mice during adolescence by barraging them for weeks at unpredictable intervals, with things like fox odors, loud noises, and bright light. Then, she examined the sncRNAs in their sperm and offspring. She found differences in nine types of sncRNAs, including one that regulates SIRT1, a gene that affects metabolism and cell growth.

She then created RNA molecules with similar alterations and injected them into early-stage embryos. When those embryos grew to adults, they carried RNA alterations like those seen in the sperm. This second generation also had lower levels of corticosterone, the mouse equivalent of cortisol, after a stressful spell inside a tight tube. "If you do the same RNA changes, you produce offspring with the same phenotype," Bale says.

Mansuy found similar RNA changes in her male mice traumatized as pups. They had higher levels of specific sncRNAs, including miR-375, which plays a role in stress response. Mansuy is convinced those molecular changes account for some of the inherited behavioral traits she documented. In one experiment, her team injected RNA from traumatized male sperm into the fertilized eggs of untraumatized parents and saw the same behavioral changes in the resulting mice.

But although the cause, in the form of altered RNA, and the effect, in the form of altered behavior and physiology, are identifiable in mouse experiments, everything else remains maddeningly difficult to untangle, especially in people. "The field has come a long way in the last 5 years," Bale says. "But we don't know what's going on in humans because we don't have a controlled environment."

Trauma to a mother mouse can alter the behavior of her descendants over multiple generations, like this father, son, and grandson.

Still, mouse data in hand, Mansuy has been looking for similar epigenetic changes in people. She analyzed blood samples from Dutch soldiers, collected before and after deployment to Afghanistan between 2005 and 2008. And she's working with clinicians in Nice, France, to examine blood samples from survivors of a horrific 2015 terror attack.

Other researchers had found altered sncRNAs in the blood of the soldiers. In 2017, for example, Dutch researchers showed soldiers exposed to combat trauma had recognizable differences in dozens of sncRNA groups, some of them correlated with PTSD. But Mansuy couldn't find the same kinds of RNA changes that appeared in her lab's mice. That could be because the soldiers' samples were years old, or simply because mice and people are different, showing the limits of mouse models. But Mansuy hopes it means epigenetic changes are sensitive to the type of trauma and when it occurs in the life course. Mice can never perfectly replicate human suffering, but, she says, "the best approach" for research "is to select a population of humans who have gone through conditions which are as similar as possible to our model."

That's where the Pakistani orphans come in. The children's chaotic early years may have some similarities to what the mice in Mansuy's lab experience, she says, including unpredictable separation from their mothers.

Early results are promising. "We have overlapping findings with the mouse model," Jawaid says. In a preprint uploaded last month to bioRxiv, Mansuy and Jawaid documented changes in the levels of fatty acids in the orphans' blood and saliva that mimicked changes in the traumatized mice—as well as similar sncRNA alterations. The presence of similar biomarkers "suggests that comparable pathways are operating after trauma in mice and children," Mansuy says.

In a conceptually similar effort to go from mice to people, biologist Larry Feig at Tufts University in Boston exposed male mice to social stress by routinely changing their cage mates. Their sperm had altered levels of specific sncRNA groups—albeit different ones from those altered in Mansuy's mice—and their offspring were more anxious and less sociable than the offspring of unstressed parents.

Working with a sperm bank, Feig then looked for the same sncRNAs in human sperm. He also asked donors to fill out the Adverse Childhood Experience (ACE) questionnaire, which asks about abusive or dysfunctional family history. The higher the men's ACE score, the more likely they were to have sperm sncRNA profiles matching what Feig had seen in mice.

But this body of research hasn't convinced everyone. Geneticist John Greally at the Albert Einstein College of Medicine in New York City has been a vocal critic of the evidence for epigenetic inheritance of trauma, pointing at small sample sizes and an overreliance on epidemiological studies. For now, he says, "Mouse models are the way to go." He's not yet seen definitive experiments even in mice, he says. "I'd like to see us be more bold and brave and move from preliminary association studies to definitive studies—and be open to the idea that there may be nothing there."

In a darkened room down the hall from Mansuy's office, just outside the mouse breeding area, two cages stand side by side on a table. One is a standard lab mouse enclosure, not much bigger than a shoebox. Wood chip–strewn cages like this are where most lab mice, including most of Mansuy's animals, spend their lives.

Next to it, black-furred, pink-tailed mice scurry up and down in a luxury two-story mouse house, equipped with three running wheels and a miniature maze. Their environment is designed to stimulate their senses and engage more of their brains in play and exploration.

In 2016, Mansuy published evidence that traumatized mice raised in this enriched environment didn't pass the symptoms of trauma to their offspring. The limited data—Mansuy says her lab is now working on an expanded study—suggest life experience can be healing as well as hurtful at the molecular level. "Environmental enrichment at the right time could eventually help correct some of the alterations which are induced by trauma," Mansuy says.

This and a few other studies suggesting epigenetic change is reversible have the potential to change the narrative of doom around the topic, researchers say. "If it's epigenetic, it's responsive to the environment," says Feig, who more than a decade ago found similar effects on brain function across generations by giving mice play tubes, running wheels, toys, and larger cages. "That means negative environmental effects are likely reversible."

In public talks and interviews, Mansuy says she's careful not to promise too much. As confident as she is in her mouse model, she says, there's lots more work to be done. "I don't think the field is moving too fast," Mansuy says. "I think it's moving too slow."


Grandparents' affection piling on the pounds in Chinese children

New research has revealed that affection from grandparents towards their grandchildren may play a major role in contributing to the childhood obesity pandemic in China.

A study by the University of Birmingham (UK) shows that grandparents tend to indulge, overfeed and protect grandchildren in their care from physical chores, thus increasing their risk of obesity. The underlying motive for the action of grandparents is affection for their treasured grandchild and stems from their personal experiences, misunderstanding and poor recognition of the adverse health effects of childhood obesity.

As a result, Chinese children who are mainly cared for by their grandparents are more than twice as likely to be overweight or obese, compared with those who are mainly looked after by their parents or other adults. Children who are mainly cared for by a grandparent also consume unhealthy snacks and drinks more frequently.

The research showcases the first qualitative study in China to explore the views of a wide range of stakeholders on causes of childhood obesity. The study was conducted in the southern Chinese cities of Guangzhou and Hechi, and participants invited to focus groups included parents, grandparents, teachers, school nurses, PE teachers, catering staff responsible for children's school meals and shop retailers. The qualitative study was complemented by a cross-sectional study examining the association between children's weight and health behaviours, and the presence and role of grandparents in the household.

Current knowledge regarding childhood obesity is predominantly based on studies in western populations and the focus of the family environment has been the role of parents in obesity prevention. However, in many countries, particularly in China, grandparents are key providers of child care. Culturally, Chinese grandparents are held in great respect and often live in three-generation households.

Co-author of the study, Dr Bai Li, Postdoctoral Research Fellow in Public Health, Epidemiology and Biostatistics at the University of Birmingham said:

'Our study reveals that grandparents contribute to childhood obesity in China through inappropriate perception, with many sharing the belief that fat children are healthy and inaccurate knowledge, believing that obesity-related diseases only happen in adults. Grandparents will often assess weight status by comparing their grandchildren with their peers, rather than seeking professional opinion.

'The inappropriate behaviour of grandparents, including overfeeding and indulging through excusing the children from household chores, is another contributing factor, and differs greatly from that of parents, carers and school teachers. Conflicting child care beliefs and practise between grandparents and parents, and between grandparents and school teachers, are felt to undermine efforts to promote healthy behaviours in children.'

It is thought that the lag in health-related knowledge among China's older generation also stems from the fact that many experienced underweight, under-nutrition, food shortage, physical hardship and deprivation in their early lives before China's economic reform. This older generation are the grandparents of the current cohort of Chinese children, predominantly in single child families (widely known as the 'single family treasure'). As a result of China's One-Child Family Planning Policy being introduced in 1979, there are nearly 150 million single-child households in the country.

Professor of Public Health, Peymane Adab, University of Birmingham and co-author of the study said: 'Childcare provided through grandparents is a growing social trend across the world and, in China, around half of urban families have grandparents involved in the care of children. Our study highlights the need to include grandparents in future interventions to promote healthy behaviours among children.

'The rate of increase in childhood obesity over the last decade in Chinese urban areas exceeds that seen in many Western populations. Therefore, it is imperative that we now work with families, stakeholders and Chinese governmental bodies to tackle this pandemic.'

The University of Birmingham has already begun to address their research, incorporating engagement with grandparents in to a public health programme that is currently being trialled in Guangdong province. The trial involves over 61,000 children at 43 primary schools.

As well as engaging with carers to help tackle childhood obesity the programme, CHInese pRimary school children PhYsical activity and DietaRy behAviour chanGe InterventiON (CHIRPY DRAGON), also involves improving the nutritional quality and taste of school meals. CHRIPY DRAGON facilitators will further encourage parents to engage in more physical activity with children at home and better implement the national requirement for one hour of exercise per day at school. CHIRPY DRAGON is endorsed by the Education Bureau and Bureau of Health for the city of Guangzhou in Guangdong province and supported by the Guangzhou Centre of Disease Prevention and Control.


Why cousin marriages can wreak genetic havoc on children

If you ever want to see some fascinating genetic disorders, you should all travel to Pakistan.

In more technical language, these are called consanguineous marriages – unions between individuals that are related to each other as either second cousins or closer. There are different degrees of consanguinity, where the first-degree is your parent or your child, a second-degree relationship includes siblings, grandparents and grandchildren, third-degree has aunts/uncles, nieces/nephews, great-grandparents while the fourth-degree also includes first cousins.

These unions hold the potential to create significant genetic issues in nations such as Pakistan, where a recent study estimated that more than 60 percent of the population carries out such marriages. The situation has prompted lawmakers there to pass new legislation aimed at forcing related couples to seek genetic screenings to fight the rising incidence of a hereditary blood disorder and to raise awareness about the dangers of cousin marriages.

Under the Roman civil law, individuals were forbidden to marry anyone within the four degrees. Because of that, cousin marriages started interchangeably being used with inbreeding or incest and therefore became less common in the west. The same beliefs were not pushed in parts of South Asia and the Middle East, where Islam was the predominant religion and only restricted marriages to the third degree. Thereby cousin marriages not only became a common practice but in time also became a cultural norm that is now actively promoted and preferred in most of those regions.

From a genetics standpoint, the link between these cousin marriages and increased risk of genetic disorders in the offspring of such marriages has become strong. The reason for that is in the laws of probabilities. The causes behind the differences between individuals, is mostly due to recombination of genes during the process of meiosis in cells. Other than that, mutational events and independent assortments also cause genetic variations, that differs one individual from the other. However, these variations are of a very small percentage as all humans share roughly 99 percent of their genomes with others. It’s the approximate one percent that brings about the differences between us.

Looking at the average DNA that is shared among relatives, a person shares 50 percent of their DNA with their parents and 50 percent with their siblings. As the degrees shift from 1 st to 4 th , the percentage of shared DNA drops whereby you end up sharing 12.5 percent of your DNA with your first-cousins.

That shared DNA is significant when those cousins inter-marry. The problem is that the common gene pool from which genetic variation arises becomes smaller and smaller the more one marries within a family. And through such restricted genetic pools, the recessive genes that cause autosomal recessive disorders become dominant and get expressed in the offspring.

The chance of carrying a dangerous allele is slim. However, in these marriages, both cousins share the same set of grandparents. If one grandparent carries a dangerous allele, then there is a 50 percent chance the child of the grandparent (cousin’s parent) becomes a carrier. This increases the chance that the offspring of the cousin will get two copies of the dangerous allele.

According to various published studies, a variety of disorders have been linked to this breeding practice, including congenital heart disease, blood diseases such as hemophilia and thalassemia, deafness, cystic fibrosis, breast cancer and depression.

Looking at hemophilia in a closer light, the link between this blood disorder and the royal British family has been widely discussed. Royal families were notorious for their cousin marriages (or interbreeding) in order to preserve their lineage and to keep the royal blood ‘pure’. However, the consequences of such interbreeding were devastating, as seen elsewhere in Europe.

Consider the Habsburg family of Spain. The family possessed the gene for mandibular prognathism, a genetic disorder that causes the lower jaw to outgrow the upper jaw leading to a pronounced chin. In the Habsburg family, this condition persisted and kept getting more pronounced through generations of interbreeding. The condition became so pronounced in Charles II of Spain that he was not able to chew his own food. Along with this deformity, there were a number of other genetic, physical and intellectual problems that he faced. What this tells us is that the condition existed within the genetic makeup of the Habsburg family and became continually worse through interbreeding.

Charles II of Spain. Image: Wikipedia.

That is the case with how rare recessive disorders show up in the offspring of interbreeding families, primarily because of the restrictions it places on the available gene pool. And yet, the genetic downside of these unions doesn’t weigh against the cultural and societal positives that such cousin marriages seemingly bring for families, particularly in the Middle Eastern and South Asian region.

The main reason behind the popularity of cousin marriage is two-fold. First, it provides financial security by assuring that property or monetary assets stay within a family. Second, it offers personal security for parents who want to see their sons or daughters married to trusted spouses, rather than strangers. This especially holds true in the rural areas of Pakistan where there is limited education and awareness regarding the harms of cousin marriages. Before people can understand that marrying one’s cousin can be harmful to their offspring, they need to first understand what genetics is, how diseases can get passed within the family and how this knowledge can empower their choices and decisions.

One step towards this awareness was taken by news of a legislative bill being passed by the Pakistani government, regarding the blood disorder Thalassemia. The bill now makes it mandatory for a Thalassemia screening test to be taken by couples before they can get married. The hereditary disorder causes an excessive destruction of red blood cells leading to anemia. In Pakistan alone the rate of being a carrier for this disorder is 3 to 5 percent. It is estimated that approximately 10 million people in Pakistan suffer from this disorder. The hope is that through the mandatory screening, a solid prevention method will not only halt this disorder from being continuously passed on but will also raise awareness regarding hereditary disorders themselves.

This is a crucial step taken by the country, a step needed towards a goal that ultimately gets the message across regarding the importance of preventing the spread of genetic disorders. These marriages aren’t the root cause of these various genetic disorders. But they are responsible for the increased risk of developing these disorders. And if those risks can be lowered, numerous cases of offspring’s born with deformities or cases of fetal mortality can also finally be managed.

Mariam Sajid has a masters degree in molecular genetics and is passionate about improving medical communications that aims to effectively translates scientific advancements to the public. Follow her on her blog.

This article was originally published at the GLP on April 10, 2019.


Does a chromosome always contain the same genes?

My current understanding (prob wrong)
I have 23 chromosomes from my mother and 23 from my father.

If I have a child I will pass on 23 of my chromosomes to it. Those 23 will be a random selection from the ones I inherited, so my child may end up with 6 of the ones I inherited from my father and 17 of the ones I inherited from my mother.

Question
Do chromosomes themselves consist of a random selection of DNA, or are the chromosomes constant and either the whole thing gets passed on to the child or it dies out?

Yes, equivalent chromosomes from different people typically have exactly the same genes, though they have have different alleles of these genes. In most of your cells the chromosomes you received from your parents are separate and distinct. But gametes are formed through meiosis, which does mix up the content of your mother's and father's chromosomes into a single set that is more or less randomly sampled. In humans, the typical number of recombination events is around 1.6 per chromosome pair, so most of the chromosomes in a given gamete will have a mixture of DNA from both parents. But it's technically possible to pass on an entire parental chromosome intact as well, and this is always the case for sex chromosomes in XY people.