A splendid light in a dark. Photo: Bhaskar Banerji
Primat DNK
Primijetit ćete da u prethodnom dijelu uopće nisam govorio o DNK. To je zato što je za kretanje proteina, koje daje energiju različitim tjelesnim funkcijama, odgovorno mijenjanje njihovih naboja, a ne DNK. Kako smo došli do široko rasprostranjene i često navođene ideje da biologijom »upravljaju« geni? U Postanku vrsta Darwin je sugerirao da se »nasljedni« faktori prenose s generacije
na generaciju i određuju značajke potomstva. Darwinov utjecaj
bio je tako velik da su se znanstvenici kratkovidno usredotočili
na identificiranje tog genetskog materijala koji, smatrali su,
upravlja životom.
Godine 1910. opsežne mikroskopske analize pokazale su da
je genetska informacija što se prenosi s generacije na generaciju
sadržana u kromosomima... Kada su znanstvenici izolirali jezgru, secirali su
kromosome i otkrili da su nasljedni elementi u biti sačinjeni od
samo dvije vrste molekula, proteina i DNK. Proteinska mašinerija
života bila je nekako utkana u strukturu i funkcioniranje tih
kromosomskih molekula.
Razumijevanje funkcija kromosoma dodatno je usavršeno
1944. godine kada su znanstvenici utvrdili da su nasljedne informacije
u stvari sadržane u DNK. (Avery, et al., 1944.; Lederberg,
1944.) Eksperimenti izdvajanja DNK bili su elegantni. Znanstvenici
su izolirali čistu DNK iz jedne vrste bakterije - nazovimo je
vrsta A - i zatim dodali čistu DNK u kulture koje su sadržavale
isključivo bakterije vrste B. Ubrzo su bakterije vrste B počele pokazivati
nasljedne osobine ranije viđene samo kod vrste A. Jednom
kada je bilo poznato da za prenošenje osobina nije potrebno
ništa drugo osim DNK, molekula DNK postala je znanstvena
mega zvijezda.
Sada je Watsonu i Cricku bilo prepušteno da odgonetnu
strukturu i funkcioniranje molekule-mega-zvijezde. DNK molekule
su duge i sliče nitima. Sačinjene su od četiri dušična spoja
zvanih baze (adenin, timin, citozin i gvanin, odnosno A, T, C i G).
Watson-Crickovo otkriće strukture DNK dovelo je do činjenice
da slijed baza A, T, C i G u DNK određuje slijed aminokiselina
duž kralješnice proteina [Watson and Crick 1953.]. Te duge niti
DNK molekula mogu se podijeliti na pojedinačne gene, segmente
koji osiguravaju nacrt za određene proteine. Kod za rekreiranje
proteinske mašinerije stanice bio je probijen.
Watson i Crick su također objasnili zašto je DNK savršena
nasljedna molekula. Svaka nit DNK je u normalnom slučaju
isprepletena s drugom niti DNK, a zajedno sačinjavaju labavo
povezanu konfiguraciju poznatu kao »dvostruka spirala«. Kada
se dvije niti DNK odviju, svaka nit posjeduje sve informacije
potrebne za stvaranje točne, komplementarne kopije same sebe.
Tako pomoću procesa odvajanja niti dvostruke spirale molekule
DNK postaju samo-replikacijske. Ovo opažanje dovelo je do
pretpostavke da DNK »upravlja« vlastitom replikacijom... da je
ta molekula sam svoj »šef«.
»Pretpostavka« da DNK upravlja vlastitom replikacijom i
pored toga služi kao nacrt za tjelesne proteine navela je Francisa
Cricka na stvaranje središnje dogme, vjerovanja u vladavinu
DNK. Ta dogma je toliko fundamentalna za suvremenu biologiju
da je, u stvari, kao u kamen uklesani znanstveni ekvivalent Deset
zapovijedi. Ta dogma, koju se naziva i »primat DNK«, je temeljna
odrednica u svakom znanstvenom tekstu.
Prema toj dogmi, u shemi odvijanja života DNK se kočoperi
na vrhu, a slijedi je RNK. RNK je kratkotrajna fotokopija
DNK. Kao takva, ona je fizički predložak koji kodira slijed aminokiselina
što sačinjava kralježnicu proteina. Dijagram primata
DNK pruža logiku za Doba genetskog determinizma. Budući da
je priroda živog organizma okarakterizirana prirodom njegovih
proteina, a njegovi su proteini kodirani u DNK, tada, prema toj
logici, DNK predstavlja »prvi uzrok« ili primarnu determinantu
značajki organizma.
Projekt ljudskog genoma
Nakon što je DNK postigla status mega-zvijezde, ostatak
izazova predstavljalo je stvaranje kataloga svih genetskih zvijezda
na ljudskom nebu. Potkraj 1980-ih godina počeo je projekt
'Ljudski genom', globalni znanstveni pothvat s ciljem stvaranja
kataloga svih gena koji su prisutni u ljudima. Projekt Ljudski genom
od samog je početka bio izuzetno ambiciozan. Konvencionalno
mišljenje bilo je da tijelu treba po jedan gen za nacrt svakog
od preko sto tisuća različitih proteina koji sačinjavaju naše tijelo.
Pribrojite tome najmanje dvadeset tisuća regulatornih gena, koji
orkestriraju aktivnošću protein-kodirajućih gena, i znanstvenici
su zaključili da bi u dvadeset i tri para ljudskih kromosoma trebalo
biti smješteno najmanje sto dvadeset tisuća gena.
No, to nije cijela priča. Došlo je do kozmičke šale, jedne od
onih šala koje s vremena na vrijeme uznemire znanstvenike,
uvjerene da su otkrili tajne svemira. Razmislite o učinku otkrića
Nikole Kopernika iz 1543. godine da Zemlja nije središte svemira,
kao što su misli znanstvenici-teolozi tog vremena. Činjenica da
Zemlja u stvari kruži oko Sunca, te da ni samo Sunce nije središte
svemira potkopala je učenja Crkve. Kopernikovo otkriće uništilo
je staru paradigmu i, osporivši pretpostavljenu »nepogrješivost«
Crkve, lansiralo suvremenu, znanstvenu revoluciju. Tako je znanost
s vremenom Crkvi preotela ulogu izvora mudrosti i razumijevanja
tajni svemira u Zapadnoj civilizaciji.
Genetičari su doživjeli sličan šok kada su, suprotno svojim
očekivanjima o preko sto dvadeset tisuća gena, otkrili da se cjelokupan
ljudski genom sastoji od približno dvadeset i pet tisuća
gena. [Pennisi 2003a i 2003b; Pearson 2003.; Goodman 2003.]
Više od osamdeset posto pretpostavljene i potrebne DNK ne
postoji! Geni koji nedostaju pokazuju se problematičnijima od
osamnaest nestalih minuta na Nixonovim vrpcama. Koncept »jedan
gen za jedan protein« bio je fundamentalna postavka genetičkog
determinizma. Sada kad je projekt Ljudski genom oborio
koncept jedan gen za jedan protein, aktualne teorije o funkcioniranju
života moraju se odbaciti. Više nije moguće smatrati da
genetički inženjeri relativno lako mogu popraviti sve naše biološke
teškoće. Gena jednostavno nema dovoljno da bi objasnili
složenost ljudskog života ili ljudske bolesti.
Vičući da se genetsko nebo ruši možda zvučim kao Pilence
malo (lik iz animiranog filma »Pilence Malo«; op. prev.). Međutim,
ne morate mi vjerovati na riječ. Pilence veliko vam govori
istu stvar. U komentaru iznenađujućih rezultata projekta Ljudski
genom, David Baltimore, jedan od najistaknutijih svjetskih gene-
tičara i dobitnik Nobelove nagrade, govorio je o pitanju ljudske
složenosti: [Baltimore 2001.]
»Osim ukoliko ljudski genom ne sadrži mnogo gena koji su
nevidljivi za naša računala, jasno je da naša nedvojbena složenost
u odnosu na crve i biljke nije rezultat toga što imamo veći broj
gena od njih.«
»Razumijevanje onoga što nam daje našu složenost - naš
golemi repertoar ponašanja, sposobnost da svjesno djelujemo,
izvanrednu fizičku koordinaciju, precizno usklađene prilagodbe
u odazivu na promjene okoliša, učenje, pamćenje, trebam li na
staviti? - ostaje izazov za budućnost.«
Kao što navodi Baltimore, rezultati projekta Ljudski genom
primorava nas da razmotrimo druge zamisli o tome kako je
upravljan život. »Razumijevanje onoga što nam daje našu složenost
...ostaje izazov za budućnost.« Nebo se doista ruši.
Povrh toga, rezultati projekta Ljudski genom navode nas da
nanovo razmotrimo svoj genetski odnos prema drugim organizmima
u biosferi. Više ne možemo koristiti gene kao objašnjenje
zašto su ljudi na vrhu evolucijske ljestvice. Jer, ispostavlja se da
nema velike razlike u ukupnom broju gena otkrivenih kod ljudi i
broju gena u primitivnim organizmima. Promotrimo tri najproučavanija
životinjska modela u genetičkim istraživanjima: mikroskopski
nematodni crv oblić poznat kao Caenorhabditis elegans,
vinska mušica i laboratorijski miš.
Primitivni crv Caenorhabditis služi kao savršeni model za
proučavanje uloge gena u razvoju i ponašanju. Taj organizam brzog
rasta i razmnožavanja ima precizno strukturirano tijelo sačinjeno
od točno devetsto šezdeset i devet stanica i jednostavan
mozak od oko tristo dvije stanice. Bez obzira na to, posjeduje
jedinstven repertoar ponašanja i, što je najvažnije, pogodan je za
genetičko eksperimentiranje. Genom Caenorhabditisa sastoji se
od približno dvadeset i četiri tisuće gena. [Blaxter 2003.] Ljudsko
tijelo, sačinjeno od preko pedeset trilijuna stanica, sadrži samo
tisuću petsto gena više od prostog, beskičmenog, tisućustaničnog
mikroskopskog crva.
Vinska mušica, još jedan omiljeni predmet istraživanja, ima
petnaest tisuća gena. [Blaxter 2003.; Celniker, et al, 2002.] Dakle,
mnogo složenija vinska mušica ima devet tisuća gena manje od
primitivnog crva Caenorhabditisa. A kada se radi o miševima i
ljudima, možda bismo ih trebali više cijeniti, ili pak manje cijeniti
same sebe; naime, rezultati paralelnih genomskih projekata
otkrivaju da ljudi i glodavci imaju približno jednak broj gena!
