Dvojna zvijačnica

  • 18.04.2008

Sredi drugega tisočletja se je na Apeninskem polotoku začelo sveže obdobje, ki je poudarjalo osebne izkušnje, humanizem, družbeno zavzetost, dostojanstvo, kulturo. Razvnel se je nemir, ljudje so zaživeli v svobodi dvoma. Pozneje smo to obdobje poimenovali renesansa. Skoraj sočasno, gledano z današnje oddaljene perspektive, sta Nizozemec Zacharias Jannsen in Italijan Galileo Galilei pogledala vsak v svojo smer. Prvi dol s prvim sestavljenim mikroskopom, drugi gor, s teleskopom na Luno. Ta ni bila več idealen objekt, temveč nekaj podobnega Zemlji. Z gorami in dolinami. S profilom.

9 fotografij v galeriji

Od takrat se fizika (skupaj z astronomijo) in biologija izmenjujeta na piedestalu znanstvenih dosežkov. Večinoma je bila v ospredju fizika, saj je v 20. stoletje pripeljala danes tako opevano tehnologijo. Izstopala je v obdobju hladne vojne, ko sta se vzhodni in zahodni blok merila v tekmi za Luno. Tam je pristal Apollo, Neil Armstrong je postavil lunarni rekord prvega golf udarca, se z ekipo vrnil na Zemljo in precej ohladil vesoljske proračune.

Vendar se je pred petdesetimi leti nenadno razmahnila tudi veda, ki si je zadala spoznati najbolj skrite dele naših teles. Tako kot se želijo astronomi čim bolj približati naravi velikega poka, ki v sebi skriva razloge nastanka vsega, so biologi stremeli k razkritju osnovnih gradnikov in motorjev življenja, skritih v vesolju človeškega organizma.

Leta 1951 sta se v Cambridgeu spoznala James Watson in Francis Crick. Američan in Anglež. Konec aprila leta 1953 sta v znanstveni reviji Nature objavila članek in z njim postavila temelje nove vede: molekularne biologije. Poleg beljakovin je za delovanje celic in posledično celotnega organizma postala pomembna tudi deoksiribonukleinska kislina, DNK.

Čeprav je že Oswald Avery ugotovil, da je genetični zapis skrit v DNK, sta Watson in Crick pred pol stoletja prva predstavila samo podobo molekule, njeno vsebino in površje. Profil.

V takte spoznavanja drugih lastnosti in skrivnosti DNK se je vključevalo vedno več znanstvenikov. Nekateri so z dolgoletnim delom, drugi z naključnimi prebliski oblikovali molekularno biologijo in recitirali svoje govore na podelitvah Nobelovih nagrad. Uspelo jim je prebrati zaporedja baz DNK in množiti posamezne dele molekul.

Ta postopek lahko že slabih dvajset let izvajamo predvsem po zaslugi verižne reakcije s polimerazo. Gre za metodo, s katero lahko fotokopiramo zelo majhne dele DNK in zaznamo filigranske razlike v zaporedjih molekule. Veda je prodrla tudi v kriminalistične postopke zbiranja dokazov in od sredine osemdesetih let prejšnjega stoletja morilci in posiljevalci preklinjajo in obsojajo del sebe.

Svojo skrito, bremenilno kislino, svoj pečat, genski prstni odtis, ki so ga pustili na kraju zločina. Kriminalisti so še najbolj veseli, če najdejo kak las oziroma sled sline ali krvi. Primerjajo, dokažejo, zaprejo. Ali spustijo nesrečneža, ki je več let pomotoma odsedel v zaporniški celici.

Genski inženiring

Galileo je s svojimi pogledi in načeli pred 400 leti utrdil renesančno razmišljanje, prevetril dotedanje ugotovitve in z zagovarjanjem kopernikanske teorije zavrtel Zemljo okoli Sonca. Prepričanje, ki ga je postavilo na rob heretične usode.

Zgodba s podobnimi obrisi se je začela pred desetletji, ko se je razmahnilo prenašanje genov. Teorije so bile potrjene, čas je bil za praktično dokazovanje. Dnevniški zapiski iz laboratorijev so ločili ljudi na dva bregova, medtem ko se zdi, da znanost teče po sredini naprej. Pri nasprotnikih je v ospredju strah: s prenašanjem, umeščanjem genov prekinjamo naravni tok evolucije, ki se je začel pred milijardami let.

Zagovorniki repetirajo protiodgovor: geni so tudi sicer v neprestanem postopku izmenjevanja; že sama evolucija pomeni pretakanje genov in z današnjimi postopki le drugače opravljamo delo narave. Spet klofuta: z vstavljanjem genov v druge vrste brišemo razlike, ki jih je postavila narava, in tako tvegamo neznane posledice. Stoičen odgovor: bakterije vsako sekundo v naših želodcih izmenjujejo gene tudi brez nas …

Zgodila se je nova, genska renesansa, na katero človeški rod zopet ni pripravljen. Tehtnice absolutne resnice še ne poznamo, zato ne moremo napovedati, kaj bi se zgodilo, če bi s tedaj sicer še neznanimi genskimi posegi preprečili krompirjevo plesen na Irskem. Rešili bi več sto tisoč ljudi, ki pa bi hkrati postali vzorec hipotetičnih transgenih dejavnikov.

ZDA, Kanada in Kitajska so nekatere izmed držav, kjer je gensko spremenjena hrana vsak dan na jedilnikih. Trenutno je tovrstna hrana varna, poudarjene so seveda prednosti. Leta 1996 je kupce na policah pričakal lep, okrogel paradižnik z zrcalno površino, navzven svež tudi nekaj dni po nakupu, saj so strokovnjaki zavrli delovanje encima, ki ga je mehčal. Toda uspeh ni imel tržne vrednosti, zato so paradižnike kmalu umaknili iz prodaje.

Trenutno so rastline, ki jim želijo izboljšati kakovost, bolj v ozadju transgene proizvodnje. Prednost imajo posegi, pri katerih velja načelo »nekaj mikroskopskih genov za nekaj milijonov kilogramov pesticidov«. Evropa se je v tem primeru izkazala za bolj radikalno okolje. Če bi na police trgovin liberalneje postavili prve generacije biotehnoloških proizvodov, bi po bližnjih avtocestah zapeljalo kar 560 40-tonskih tovornjakov manj kot sicer. Trenutno sta v Evropi dovoljeni le gensko spremenjena koruza in soja, za predelavo oljna repica, sicer pa še radič in tobak, odporna proti herbicidom, ter nageljni s spremenjeno barvo.

Pri prehranjevanju imamo v domačih logih še vedno raje zelenjavo, ki je bila zakopana v rodovitni, malo pognojeni zemlji, z žuljavimi rokami izkopana in sveža prepeljana na stojnice … Vse lepo in prav za zdaj, ko smo na začetku, toda genski inženirji ponujajo znanstvenofantastične napovedi. Reševali bodo sadje pred zmrzaljo, vsajali v zelenjavo gene, tako da bomo z grizljanjem korenčka prejeli odmerek odpornosti proti hepatitisu, prenašali gene iz metuljev v pšenico, da je ne bo več treba gnojiti z dušikom, saj bo pšenica dušik iz zraka sintetizirala sama …

Pred dvajsetimi leti smo se tresli od navdušenja, ko smo dobili radiokasetofon, danes nam je premalo DVD pekač. Apetiti rastejo s ponudbo.

Genom

Leta 1990 so začeli pripravljati nov mednarodni projekt. Želeli so določiti število človeških genov, njihov položaj in zaporedje več kot treh milijard »črk«. Začeli so pisati najdaljšo knjigo, spis o človeškem genomu. Kemijsko biblijo, sveto pismo človekove narave. Znani so bili že nekateri genomi bakterij z nekaj tisoč bazami. Ročno štetje so sčasoma izpodrinili računalniki, ki dnevno prebirajo na stotisoče baz. Pogoji so bili dani, vedeli so, da je mogoče, in zbrali so denar. Veliko denarja, več kot je stalo osvajanje Lune.

Genom je bil na začetku proglašen za najdražji bestseler, uspešnico neprecenljive vrednosti. Tekmovali sta dve ekipi: mednarodni konzorcij, ki je nastopal pod imenom Projekt človeškega genoma, in ameriška zasebna družba Celera Genomic. Rezultate sta skupini objavili skupaj, sočasno v metropolah štirih celin: Parizu, Londonu, Tokiu in Washingtonu. Pozornost sveta je bila usmerjena v začetek vsega, sredi leta 00, junija 2000. Zelo majhen korak za človeka, večino dela so dejansko opravili procesorji, a še vedno velik za človeštvo. Potencial aplikacij je postal večji kot sprehod po Luni.

V samem procesu odkrivanja genoma so se skrivala vprašanja, ki so se na koncu razmahnila po križiščih etičnih prepričanj. Ali so lahko podatki o človeku last neke zasebne družbe? So lahko moji geni zabeleženi v njihovih zastraženih arhivih? Lahko vedo o meni več kot jaz? Tako kot Galileo ni patentiral površja Lune, je genom postal obča last. Znanost v službi človeka. Človek je postal lastnik od 70.000 do 100.000 genov, le 0,2 odstotka DNK se razlikuje, če primerjamo človeka in šimpanza. Pretežen del vloge DNK pa ostaja nepojasnjen, izziv za danes in jutri.

V razsežnostih genske renesanse je prevladala etika. Predvsem pri razlagi možnosti uporabe genoma. Večkrat je bilo rečeno, da je genom prelomnica. Kakšna? Če je danes svet ločen na revne in bogate, ali bo v prihodnosti odločala genska čistost?

Spet: kdo bo lahko dobil prave gene, tako da bo klon imel stas starogrških atletov, aristokratski nos, modre oči in sloko čelo? Najverjetneje tisti, ki bodo imeli več denarja, zato bo le-ta ostal večni temelj sodobnega sveta. Večinsko mnenje je, da se to ne sme zgoditi. Kloniranje kot ena izmed praktičnih izpeljav genoma je uvrščeno na dnevni red.

Med razbiranjem genoma je leta 1996 v škotskem mestu Edinburgh nekaj zablejalo. Ian Wilmut z inštituta Roslin je predstavil prvo klonirano žival, katere osnova je bil genski material odrasle ovce. Ko danes zaslišimo besedo Dolly, nihče več ne pomisli na bujnoprso popevkarico Dolly Parton.

Ta nima nič s kloniranjem, njen najbolj prepoznavni del je nastavljiv hitreje, ceneje. Je pa res, da so znanstveniki vzeli celice iz vimena odrasle ovce, jih gojili toliko časa, da so postale nediferencirane, odvzeli jedro in ga prenesli v izpraznjeno darovalno jajčno celico. Jedro ovce Dolly je prišlo iz vimena. Toliko o naključni povezanosti.

Dolly je bila ena izmed več stotih poskusov, pri katerih jim je uspelo zamenjati jedro in vzpodbuditi razvoj. Soposkusnih ovc ni dočakala, bila je edini uspeli poskus. Na škotskem delu zemeljske oble je pridno žvečila travo, povrgla šest potomcev in bila najbolj prepoznavni znak inštituta. Vse dokler ni sredi letošnjega februarja blejanje utihnilo. Zaradi resnega obolenja pljuč se je njeno življenje končalo v podobnih prostorih, kjer se je začelo.

V zaprtem, umetno osvetljenem laboratoriju, kjer so jo uspavali s smrtonosno injekcijo. Izkušnja šestletnega obstoja klona odrasle živali je pomemben vir podatkov. »Čeprav smo žalostni zaradi izgube, gre za poskus, ki je obrnil na glavo védenje o razvojni biologiji,« je povedal glavni Dollyjin laborant Ian Wilmut. Opozarja, da, izvzemši artritis in pljučni tumor, Dolly navzven ni trpela za nobeno drugo boleznijo. Mikroskopske patološke analize seveda sledijo …

Medtem ko je Dolly polnila časopisne strani, so izvajali druge različice kloniranja živali – vse dokler niso te stopile v drugo vrsto. Prednje je ošabno stopil človek, najprej dr. Severino Antinori in pozneje Brigitte Boisselier, govornica raelijanskega podjetja Clonaid. Oba sta zatrjevala, da je kloniranje človeka tik pred vrati.

Konec leta 2002 je Boisselierjeva na tiskovni konferenci obelodanila rojstvo prve klonirane deklice in dokazovanje prepustila Michaelu Guillenu, nekdanjemu novinarju. Ta je pozneje odstopil, bojda zaradi neprimernih razmer za delo, in v javnosti je obviselo mnenje, da gre za oglaševanje raeljanskega kulta, po aksiomih katerega smo ljudje tako ali tako kloni Nezemljanov.

Do uspešno kloniranega človeka pelje trnova pot. Že zaradi pravnih razlogov in negotovih postopkov. Tudi če bo nekomu nekoč le uspelo podvojiti človeka, denimo nogometaša zavoljo njegovih genialnih sposobnosti, še vedno pozabljamo na prevladujoč vpliv okolja, zaradi katerega rezultat nikoli ne bo identična kopija originala.

Popolnoma drugačno, veliko bolj resno in po mnenju mnogih potrebno vlogo ima kloniranje pri zdravljenju in preprečevanju različnih bolezni.

Raziskovalni inštituti, fakultete in podjetja iščejo zakonitosti v delovanjih genov, ki bi lahko posledično pomagale na smrt obsojenim. Biologi sicer zagovarjajo dejstvo, da je prav smrt gibalo evolucije, absurdno gibalo življenja samega.

Prek generacijskih prehodov naj bi narava sama poskrbela za boljšo gensko kombinatoriko in odpornost proti danes smrtnim boleznim. Na njihovem pladnju argumentov so poskusi z muhami, kjer se več generacij izmenja že v enem letu, evolucijski napredek pa je lepo razviden.

Pozabljamo na kužna desetletja evropske zgodovine. Nekateri so bili odpornejši in so preživeli. Rešili so človeštvo. Bolezen bi pokončala celotno družbo identičnih klonov, enako neodpornih proti nekemu virusu. Genetiki v zagovorih ponujajo hitrejše rešitve. V oceanih plavajo ribe, ki imajo izjemno sposobnost regeneracije srčnih mišic.

Na ameriški univerzi Harvard so jih vzeli pod drobnogled in ugotovili, da so ribe zaplavale že teden dni za tem, ko so jim odvzeli 20 odstotkov srčnega prekata. Tudi v človeškem srcu se po poškodbi množijo posebne celice, vendar se mišica ne regenerira in nastanejo brazgotine.

Kleno bi bilo spoznati, kako srečno ribjo lastnost čim prej prenesti v človeški organizem, ki je tako zelo odvisen od te pogonske mišice. Genski detektivi prehitevajo naravo tudi na drugih področjih. Celice zarodkov lahko pomagajo žrtvam opeklin, sladkornim bolnikom, pri boleznih pljuč, jeter, ledvic. S tehniko izklapljanja celic bi presenetili maligne tumorje.

Navkljub množičnemu nasprotovanju genskemu inženiringu in kloniranju je v zadnjem času tudi vse več njihovih zagovornikov. Med njimi so nekatere javne osebnosti, ki bi s svojim mnenjem lahko prevesile tehtnico.

Po svoje je razumljivo, da sta vneta zagovornika kloniranja celic človeških zarodkov v zdravstvene namene ameriški igralec Cristopher Reeve, saj kloniranje vliva novo upanje za invalide s poškodovano hrbtenico, in fizik svetovnega slovesa Stephen Hawking. Slednji meni, da bi le s spreminjanjem našega DNK zapisa lahko ohranili prednost pred umetno inteligenco. Najslavnejši avstrijski migrant Arnold Schwarzenegger pa bi s kloniranjem samega sebe rad pridobil nekaj več časa za politično kariero. Morda pa bi se njegov klon odločil za drugačno filmsko zvrst …

Pomembnejši koraki od odkritja strukture DNK

  • 1951
James Watson se udeleži predavanja Mauricea Wilkinsa in se pozneje v Cambridgeu spozna s Francisom Crickom.

  • 1953
Februarja Watson in Crick ugotovita, da se baze v molekuli DNK vedno vežejo na način A-T in C-G. 25. aprila izide v priznani znanstveni reviji njun Članek o strukturi DNK. Svetu predstavita dvojno vijačnico.

  • 1959
Prepoznajo Downov sindrom.

  • 1960
Odkrijejo RNK, molekulo, ki posreduje sporočila med DNK in ribosomi. Gre za potrditev, da DNK posredno tvori beljakovine.

  • 1962
Očetje strukture DNK, Wilkins, Watson in Crick, prejmejo Nobelovo nagrado za fiziologijo in medicino.

  • 1966
Marshall Niremberg, Heinrich Mathaei in Severo Ochoa ugotovijo, da zaporedje kodonov (zapis treh baznih črk) določa po eno izmed dvajsetih aminokislin.

  • 1968
Izide knjiga Dvojna vijačnica s podnaslovom Osebna pripoved o odkritju strukture DNK Jamesa Watsona. Takojšen uspeh, ena najbolje prodajanih knjig v tem letu.

  • 1969
Izolirajo prvi gen, del bakterijske DNK, ki vpliva na presnovo sladkorja.

  • 1970
Peter Vogt in Peter Duesberg v virusu določita prvi rakotvorni gen.

  • 1972
Skupina, ki jo vodi Paul Berg, iz genov virusov ustvari prvo rekombinirano molekulo DNK. Bruce Ames dokaže, da so nekatere kemikalije kancerogene in povzročajo spremembe v DNK.

  • 1979
Klonirajo gen za človeški insulin.

  • 1980
Ustvarijo prvo transgeno miš.

  • 1982
Ameriški Urad za hrano in zdravila (FDA) registrira prvo genetsko zdravilo, obliko insulina, ki jo dobijo iz

bakterije.

  • 1983
Kary Mullis predstavi verižno reakcijo polimeraze. Gre za proces, ki omogoča hitro sintezo nekaterih delov DNK, tudi do več milijard kopij v eni uri.

  • 1984
Alec Jeffreys z Univerze Leicester razvije metodo prstnih odtisov DNK, ki jo čez leto dni prvič uporabijo na sodišču v Veliki Britaniji. Prelomnica v dokazovalnih postopkih.

  • 1985
Robert Gallo in Luc Montagnier objavita gensko zaporedje virusa HIV.

  • 1986
Danec Steen Willadsen z uporabo teden dni starih celic zarodka klonira kravo.

  • 1990
Uradni začetek projekta Človeški genom.

  • 1995
Ian Wilnut in Keith Campbell iz embrionalnih celic uspešno klonirata dve ovci.

  • 1996
Dolly, prvi klonirani organizem iz odraslih celic.

  • 1998
Na Havajih klonirajo kolonijo 50 kloniranih miši iz odraslih celic.

  • 2000
Predstavijo knjigo življenja – Človeški genom.

  • 2002
Rodi se prvi Človeški klon, Eve. Še nedokazano – njenih staršev je bojda preveč strah.

  • 2003
50-letnica odkritja dvojne vijačnice. Ovco Dolly uspavajo.

Zmote

Ali lahko v bližnji prihodnosti pričakujemo superklone, ki bodo v sebi združevali občutek za podajo Davida Beckhama, iznajdljivost Marca Van Bastna, hitrost Roberta Carlosa in vse lastnosti Maradone (razen drog)?

  • Ne, ker je tovrstno kloniranje prepovedano.
  • Ne, ker dvomimo, da bi sploh lahko prišli do zapisa DNK omenjenih zvezdnikov.
  • Ne nazadnje ne, ker pozabljamo na vpliv okolja. Beckhamove podaje odražajo njegovo mirno odraščanje, predrznost Maradone pa temperament, boj za življenje argentinskih ulic. Vpliv okolja postavljajo znanstveniki ob bok genskemu zapisu, nekateri ta vpliv družbe v odraščanju poudarjajo še bolj.

Kloniranje človeka je, vsaj kar zadeva delo v laboratoriju, danes lahko izvedljivo.

  • Niti ne. Že Ian Wilmut, oče ovce Dolly, je opozarjal, da je veliko poskusov kloniranja neuspešnih in da se večinoma končajo s smrtjo (živali umirajo zaradi manjkajočih organov) ali z velikimi razvojnimi nepravilnostmi. Število spodletelih poskusov je več desetkrat večje kot denimo pri rojstvu po naravni poti.

Z genomom, knjigo človeških genov, smo belo na črnem dobili recepte za zdravljenje bolezni.

  • Žal ne. Pri genomu gre za zaporedje genov in določitev njihovih točk v DNK. Danes sicer lahko določimo položaj posameznega gena, toda še zelo daleč smo od diagnoze in še dlje od postopkov zdravljenja. Zato se pravo delo s človeškim genomom šele začenja.

S kloniranjem bi lahko postali na splošno odpornejši proti boleznim, virusom, bakterijam.

  • Ne. Vzemimo za primer čredo gensko enakih kloniranih koz. Z enakim zapisom bi bile enako neodporne proti bakteriji, ki bi mutirala in postala nevarna že samo za eno izmed njih. Živa bitja so v preteklosti prav zaradi različnosti posameznih genskih vsebin preživela kuge in druge hujše virusne in bakterijske grožnje.

Poskusi s kloniranjem človeških celic so povsod prepovedani.

  • Ne. Zakonodajni organi Velike Britanije so prvi dovolili kloniranje celic človeških zarodkov, seveda z namenom. Gre za vzgojo telesnih organov v epruvetah, vzgajanje nediferenciiranih celic, ki bi pozneje lahko pomagale pri presaditvah enostavnih tkiv. Vsekakor je to delo še svetlobna leta odmaknjeno od kloniranja ljudi. Poleg Velike Britanije so tovrstno kloniranje uzakonili tudi v Avstraliji in ZDA, vendar je njihov zakon strožji. Avstralski zakon je liberalnejši od ameriškega, saj slednji dovoljuje poskuse le na celicah iz uničenih zarodkov, katerih število je omejeno na 70.000 iz umetnih oploditev.
V vseh primerih je to delo svetlobna leta daleč od kloniranja ljudi.

Sestava DNK

Molekula DNK je z Watsonom in Crickom postala dolga, zvita lestev, dvojna vijačnica. Ena stranica je iz sladkorja deoksiriboze, druga iz atomov fosforja. Posamezne stopnice so iz adenina, timina, citozina in gvanina, štirih baz (A, T, C, G). Spajata se le A in T, tako kot Green Dragonsi in NK Olimpija, ter C in G, kot Viole in NK Maribor. Drugače ne gre, takšna so pravila igre. Nogometna analogija izpuhti v primeru razlage genskega zapisa. Geni so skriti v zaporedju posameznih baz.

Besede v DNK spisu so vedno enako dolge, imenujemo jih kodoni, ti pa so sestavljeni iz treh baz. Besede v slovenščini so različne kombinacije 25-črkovne abecede, genske besede ali kodoni pa so vedno sestavljeni le iz treh črk, baz, na primer zaporedje A, G, T. Takšna beseda je navodilo, katera aminokislina mora biti naslednja uporabljena pri tvorbi beljakovine. Z večjo skupino kodonov dobimo celoten recept za tvorbo beljakovine iz aminokislin.

Navodila, besede, prenaša kurir – ribonukleinska kislina ali RNK. Poslanstvo RNK se začne pri prepisovanju podatkov iz DNK, tako da RNK prenaša podatke iz jedra do sosednje citoplazme, kjer ribosomi iz aminokislin tvorijo beljakovine. Od sorodne DNK je drugačna zaradi drugačnega sladkorja (riboza) in uracila, baze, ki jo ima RNK namesto timina.

Na kratko: izvorno sporočilo se iz DNK prepiše v RNK, ta sporoči podatke ribosomom, ki na podlagi posameznih ukazov (kodonov) tvorijo razvojno pomembne beljakovine. Osnovni proces vsega živega. Pravila igre in igra sama.

TEKST: Andraž Pöschl

FOTO: Science Photo Library, Reuters

Na spletnih straneh Adria Media Ljubljana uporabljamo piškotke z namenom zagotavljanja spletne storitve, oglasnih sistemov in funkcionalnosti, ki jih brez njih ne bi mogli nuditi.

Z nadaljnjo uporabo spletnih mest soglašate z uporabo piškotkov.
Če piškotkov ne želite, jih lahko onemogočite v nastavitvah

zapri