Ar gais y golygydd, hoffwn newid cywair ychydig y mis hwn a chynnig ambell sylw personol ar un eitem o’r sin poblogeiddio gwyddoniaeth a thechnoleg yn y Gymru Cymraeg. Yn wir, gobeithio fod y golofn hon ei hun yn rhan fechan o’r sîn hwn fel arfer. Daeth y cais, ac un tebyg o du Radio Cymru, yn dilyn darllediad ar Ddydd Gŵyl Dewi ar S4C o raglen yn ymdrin â thechnoleg darllen DNA dynol a’i dehongliadau; DNA Cymru. Bu gryn gyhoeddusrwydd i’r rhaglen ac i gyfres bydd yn ei ddilyn a’i datblygu yn yr Hydref.
Ystrydeb yw dweud fod ein dealltwriaeth wyddonol o’r byd byw o’n cwmpas wedi’i chwyldroi gan y darganfyddiadau am DNA yn ystod y trigain mlynedd diwethaf. Roeddwn yn saith mis oed pan ddatgelwyd yr helics dwbl i’r byd ar Ebrill 23 1953 ac mi deimlaf ei fod wedi fy nilyn byth ers hynny ! Roedd gwyddonwyr megis yr aml-ddawnus John van Neumann ac Erwin Schrödinger wedi braenu’r tir ond mi wn i symlrwydd cain yr helics synnu pawb ar y pryd. Yn y degawdau cynt roedd darganfyddiadau am broteinau ac ensymau – y nano-beirannau sydd yn cynnal bywyd pob dydd – wedi llawn gwireddu’r disgwyliad i fiocemeg fod yn gymhleth. Mi rydym o hyd yn ymchwilio’n galed i lawn ddeall proteinau. Fy maes i yw strwythur carbohydradau cymhleth, lle yr ydym dim ond wedi cychwyn y siwrnai yn y degawdau diwethaf. Ond mae DNA yn wahanol. Roedd (ac mae) ceisio deall ensym fel dadansoddi les o Fflandrys yn y ddeunawfed ganrif; ond roedd ceisio deall DNA fel gwrando ar nodyn pur o fwa fiolín Antonio Stadivari o’r un cyfnod. O’r golwg cyntaf roedd mor amlwg sut yr oedd yn gweithio. A dyna broblem unrhyw un heddiw sy’n ceisio dehongli ei ymddygiad. O symlrwydd nodau pur mae modd creu cerddoriaeth Mozart sy’n ysbrydoli a chyffwrdd yr enaid; o ddilyniant syml pedwar bâs gemegol ar dant, mae modd ffurfio’r holl fywyd sydd ac a fu – ac, mae’n debyg, bydd – ar y ddaear.
Erbyn troad y ganrif buddsoddwyd yn helaeth yn y technegau angenrheidiol o ddarllen y “sgôr” (y genom, fel y’i gelwir) , ac yn 2001 cyhoeddwyd dilyniant 3,300,000,000 “nodyn” y genom dynol. Y gost oedd $3,000,000,000 – am un. Ond mae pob unigolyn, a’i ddilyniant DNA, yn amrywio – hyd yn oed rhwng gefeilliaid. Yn yr amrywiaeth mae gryn dipyn, os nad y rhan fwyaf, o’r diddordeb dynol. Ar ddechrau 2014 cyhoeddwyd y “genom $1000” wrth i’r cwmni Illumina rhoi’r HiSeq X Ten ar y farchnad am ryw $10 miliwn. Dywed Illumina bod modd ei ddefnyddio i ddarllen 18,000 dilyniant dynol y flwyddyn – a hynny ar gost o ryw $1000 yr un (sy’n cynnwys tua $60 o gyflog i’r technegydd, gyda llaw). Tridiau mae’n cymryd i ddarllen pob set 160 unigolyn.
Hyd yma mae fy stori yn un o symlrwydd. Dyfeisgarwch technolegol wedi ein harwain at drothwy gyfrinach amrywiaeth unigolion. Wrth ddarllen eich côd, mi fydd modd cynnig triniaeth unigol i chi am bob math o gyflyrau gan osgoi holl sgil effeithiau’r triniaethau “cyffredinol” bresennol. Wrth drin cancr, er enghraifft, neu cyflyrau etifeddegol prin, y nod yw targedu’r gennyn diffygiol yn lle defnyddio cemotherapïau amrwd a’i sgil effeithiau.
Ond y gwirionedd yw mai nemor dechrau yw ein gwybodaeth o le ymysg y 3 biliwn nodyn soniarus y mae’r dyrnaid o nodau ansoniarus farwol. Am beth y dylem edrych ? Ar ddechrau’r llynedd fynychais gynhadledd yn Boston i drafod nid sialens technoleg y robotiaid darllen DNA, ond y sialens fwy fyth o ddelio a’r canlyniadau. Na, nid gynhadledd ar foeseg – ond ar gyfrifiadureg a mathemateg. Y llyffethair gyntaf yw sut i storio’r holl wybodaeth (priodol iawn Ion Torrent yw enw un o’r dyfeisiadau sy’n cystadlu a’r HiSeq X Ten), pan gall camgymeriad yn unrhyw un o’r nodau fod yn fater o fywyd neu farwolaeth i glaf. Ond yn fwy o lawer yw’r sialens i brosesu’r data. Mewn cancr, gall ymateb un gell i un arall fod yn holl bwysig. I ddadansoddi hwn yn llawn mae angen mesur sut mae pob un o 3 biliwn nodyn un gell yn ymateb i bob un o 3 biliwn nodyn y llall. Yn fuan, nid mater o chwilio am nodwydd mewn mwdwl gwair mo hwn, ond trin niferoedd sy’n fwn na nifer holl ronynnau’r bydysawd. A cofiwch, mae’n rhaid cadw copïau cyson rhag ofn “crash”. Yn anffodus ar y lefel yma, nid yn unig bod pob unigolyn yn wahanol – ond mae pob cell ynddi hi, neu fe, yn wahanol hefyd. Nid cyfrifiaduron cyflymach sydd eu hangen ond mathemateg newydd i’w cynnal.
Dyma, felly lle mae’r byd meddygol ar hyn o bryd. Ym mis Awst y llynedd lansiodd David Cameron prosiect i ddarllen dilyniant DNA 100,000 o unigolion yn Lloegr – gan ddechrau gyda dioddefwyr cancr a chlefydau clefydau pryn – ynghyd a’u teuluoedd. Y nod yw cyrraedd 10,000 erbyn diwedd eleni. Un agwedd sydd eisoes wedi codi’i ben yw oblygiadau cyfrinachedd y wybodaeth – rhywbeth i’w trafod eto, efallai ! Gyda phrosiectau cyffelyb mewn sawl gwlad yn sicr mi fydd bas ddata aruthrol yn tyfu. Ond y cwestiwn yw, a fydd yn ddigon mawr i fod o ddefnydd ? Efallai y daw ambell ateb a thriniaeth, ond y faith yw mi fydd angen llawer, llawer mwy o ddata i fedru dweud ein bod yn dechrau deall sut mae’r “cerddoriaeth” yn gweithio. Ond fi byddai’r gyntaf i ddweud fod yn rhaid cychwyn rhywle.
Ond prosiect DNA Cymru (http://www.s4c.cymru/cymrudnawales/c_index.shtml) oedd fy nhestun. Beth sydd a’r uchod i wneud a hynafiaid Dafydd Iwan, Bryn Terfel a Gareth Edwards ? Yr ateb yw rhifau mawr. Nid darllen genomau cyfain yw nod DNA Cymru ond edrych ar ddau ddarn bychan ohonynt – sy’n cyfateb i far neu ddwy o’r symffoni. Nid genomau cyfain – ond mae’r arithmetic yn glir. Disgrifiwyd egwyddorion y dechneg gan Bryan Sykes yn ei lyfr poblogaidd The Seven Daughters of Eve yn 2001. Y “barau” yw darnau o DNA sydd dim ond i’w etifeddu o’r fam (y mitocondrion) a darnau sydd dim ond i’w etifeddu o’r tad (y cromosom Y) – ond eto sy’n newid mymryn mewn ambell drosglwyddiad i ddadlenni gart achau. Ar un wedd mae delwedd Sykes yn un rhesymol – o fynd yn ôl yn ddigon pell mae modd darogan bodolaeth un wraig yn ein cyn hanes a lwyddodd i gychwyn ar res ddi-dor o ddisgynyddion benywaidd. (A’r un am y cromosom Y i ddynion.) Mewn gwrogaeth i’r traddodiad Beiblaidd, galwyd hon yn Efa-mitocondriaidd gan y wasg. Ond artiffisial braidd yw dewis y diweddaraf o’r rhain, sydd yn fam i ni oll. Wedi’r cyfan ‘roedd ganddi hithau, hefyd fam, a hithau, a hithau – yr holl ffordd yn ôl i’r mitocondrion gyntaf ryw 1.5 biliwn o flynyddoedd yn ôl. Er hynny, gwir, a diddorol, yw dweud, fel y gwneud yn DNA Cymru, mai yn nwyrain yr Affrig oedd y mamau yma’n byw yn ystod cannoedd o filoedd, neu miliynau, o flynyddoedd diweddaraf esblygiad dyn.
Mater arall a digiodd criw o fiolegwyr moleciwlar – Cymry yn eu plith- ym Mhrifysgol Llundain (gweler <http://www.senseaboutscience.org/resources.php/174/synnwyr-am-brofion-llinach-genetig>). Mae ein gwreiddiau moleciwlar yn cynnwys yr holl DNA. Yn wir mewn dadl ar ddatblygiad IVF ar ddechrau Chwefror yn Nhŷ’r Cyffredin, perswadiwyd yr Aelodau nad oedd DNA y mitocondrion o lawer o bwys inni – ryw 0.054%. Ceisiodd Iolo ap Gwyn esbonio’r peth ar raglen Dylan Iorwerth trwy egluro fod gennym ddau riant a phedwar, wyth, un-ar-bymtheg ag ati ym mhob cenhedlaeth gynt. Gellir cyfrifo hyn i 2 wedi’i godi i’r pŵer y nifer o genedlaethau (er enghraifft mae gennym 22 sef 4 taid neu nain). O fynd yn ôl i oes y Saint, fel yr awgrymwyd am Dafydd Iwan, gellir disgwyl ryw 60 cenhedlaeth – os mai 25 mlynedd yw rhod cenhedlaeth. Felly mae gan Dafydd 260 hynafiad damcaniaethol o’r genhedlaeth honno. Sef ychydig dros miliwn biliwn. Amcangyfrifir mai ryw 30 miliwn oedd yn byw trwy Ewrop gyfan yn ystod y 6ed a’r 8ed ganrif. Mae’n fwy na thebygol, felly, fod Dafydd, fel bron pob un arall ohonom yn perthyn i’r rhan fwyaf o unigolion Ewrop ar y pryd tro ar ôl tro ar ôl tro. Fe welwch nad ydy moleciwl DNA yn cynnwys digon o nodau i “gofio’r” holl deidiau a neiniau hyn beth bynnag. Y mae yn wir mai dim ond un nain-mitocondriadd sydd ym mhob cenhedlaeth a hon yn sicr sy’n gyfrifol am 0.054% o’n hetifeddiaeth. Efallai mwy, ond amhosibl fyth byth gwybod faint. Problem arall yw dyfalu ym mha le oedd y nain hon yn byw. Dibynna honiadau’r cwmnïau sy’n gwneud elw mawr o’r diwydiant achau ar wybodaeth fratiog am ddosbarthiad DNA heddiw. Mater arall yw trai a llanw poblogaethau’n gyffredinol ond dadla’r biolegwyr moleciwlar mai gôr ddehongli y tu hwnt i reswm (ac onestrwydd ?) yw honni ei phwysigrwydd yng ngwreiddiau unigolion heddiw. Edrychaf ymlaen at weld dehongliadau gweddill gyfres DNA Cymru – gan obeithio medru ei ddefnyddio yn fy nhiwtorialau Cymraeg ar DNA y flwyddyn nesaf.
Yn yr hir dymor, os bydd darllen genom cyfan y rhan fwyaf o drigolion Cymru yn dod yn rhan o’n gyfundrefn iechyd. Ac os penderfynir defnyddio’r wybodaeth i’r diben (mae’n amheus gen i) mi fydd modd gweithio’n ôl o’r presennol i weld pwy sy’n perthyn – ond cyn mynd yn bell iawn, mi fyddwn yn trafod rhanni rannau o broteinau anhysbys, yn hytrach na siâp trwyn. Tybed pa rannau o ensymau’r meddwl rwy’n rhanni gyda Dafydd a Bryn a Mick Jagger a Bob Dylan a …. ? Gwell tewi.
(Yn ôl Reddit mae 70,359 nodyn yn 9ed symffoni Beethoven. )
Deri Tomos 