Hitlerov vojnik hranio patke i dobio Nobelovu nagradu: Uočio je detalj koji je sve promenio, a onda je njegov naslednik otkrio zašto deca liče na roditelje

Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu pre nekoliko dana dodeljena je američkim naučnicimaViktoru Ambrosu i Geriju Ravkunu za "otkriće mikroRNA i proučavanje njihove uloge u posttranskripcijskoj regulaciji ekspresije gena". Radovi laureata, iako povezani s praktičnom medicinom - jer mnoge patologije mikroRNA često dovode do raka - odnose se na najfundamentalniju molekularnu biologiju.

Na fotografiji Lorenc vodi leglo gusaka. Oko 1935. godine, posmatrajući ponašanje tek izleženih pačića i guščića, naučnik je otkrio imprinting, genetski programirano ponašanje u kojem bilo koji živi - ili neživi, ali pokretni - objekat, koji prvi privuče pažnju pačića, može zauvek biti postavljen za njih u ulozi majke. I pačići će sigurno slediti taj objekat.

To je ponašanje toliko neobično i istovremeno jednostavno da su nakon rata Lorencove fotografije s brojnim leglima pataka i gusaka koje ga slede posvuda štampali ne samo naučni časopisi, nego čak i Life. Jedna od fotografija poraženog vojnika Vermahta, ali fantastičnog biologa s brojnim leglima pataka i gusaka koje ga slede posvuda, objavljena u izdanju Life-a iz 1955, ostavila je neizbrisiv utisak na mladog južnoafričkog lekara Sidnija Brenera, sina jevrejskih imigranata iz Litvanije i Letonije. No, doktorom se može zvati samo formalno.

Nakon što je 1951. stekao diplomu doktora medicine (ne iz prvog pokušaja), Brener je već znao da želi da se bavi fundamentalnom biologijom, a ne medicinskom praksom. Još pre diplome našao se među istraživačima koji će kasnije biti nazvani "Delbrukovom grupom" i koji će postaviti temelje molekularne biologije - otkrivajući strukturu DNK i prirodu genetskog koda, piše Meduza.

Pogledajte u galeriji kako su izgledali eksperimenti Lorenca sa patkama:

Zašto deca liče na svoje roditelje?

Godine 1955, kada je Brener sa stranica Life-a saznao za Lorencove eksperimente, već je nekoliko godina radio na Oksfordu i neposredno je video revoluciju u biologiji koju su Votson i Krik napravili utvrđujući molekularnu strukturu DNK. Sve se u tom trenutku okrenulo naglavačke: magloviti koncepti nedostižnih "gena" i "nasleđa", koje su do tada naučnici proučavali ne shvatajući njihovu hemijsku prirodu, dobili su vrlo specifične obrise - spiralnu DNK, koja se može izolovati, osušiti i staviti u difrakcijski aparat. Odjednom su najteža pitanja iz biologije imala iznenađujuće jednostavne odgovore.

Zašto deca liče na svoje roditelje? Jer prvi prenose svoj DNK na drugi - polimersku molekulu koja se sastoji od četiri građevna bloka. A u njihovom nizu su kodirane sve moguće informacije - otprilike kao u Morzeovoj azbuci. Odakle onda dolazi raznolikost koja evoluciju čini mogućom? DNK ima dva lanca, a kada jedan sintetiše drugi, greške su neizbežne, otuda i raznolikost. Osim toga, lanci se mogu trgati i lepiliti u različitim kombinacijama.

Koji su to geni koje smo slepo proučavali gotovo 100 godina? Samo delovi ove molekule, od kojih svaki kodira zaseban protein. Celu okosnicu "Delbruk grupe" činili su fizičari, a ne biolozi ili hemičari i drugi naziv ove grupe je "fag". Glavni predmet proučavanja bili su bakterijski virusi, odnosno bakteriofagi, najprimitivniji organizmi od svih koji se, barem s otežanjem, mogu nazvati "organizmom". Naglasak je stavljen na proučavanje temelja života na primeru takvih organizama, a objašnjenje detalja poverava sledbenicima koji vole razumeti detalje i izuzetke.

U manje od 15 godina otkrivena je struktura DNK, određen genetski kod, formulisana "središnja dogma molekularne biologije" koja definiše jednosmerni princip prenosa informacija od DNK do proteina preko RNK, i utvrđeni su mehanizmi tog prenosa na molekularnom nivou. Pokazalo se da su fagi prelep objekat za proučavanje, jednostavan, ali neiscrpan - gotovo poput Lenjinovog elektrona, piše Meduza. Međutim, imali su i temeljni nedostatak: fagi se uopšte ne ponašaju, jednostavno prodiru u bakterije i razmnožavaju se unutra. Početkom 1960-ih, na talasu prvih vrtoglavih uspeha, to se nekima iz grupe "faga" već činilo kao nedostatak ambicije "novih biologa", koji pre desetak godina nisu znali šta su geni, a sad su požurili da proučavaju rad mozga, nešto najsloženije što se može proučavati.

Crv manji od milimetra doneo mu Nobela

Kada je mladi Sidni Brener počeo da traži nešto ambicioznije od rada s fagima, setio se fotografije u časopisu Life. Utiskivanje odnosno imprinting obećavalo je primer postojanja ponašanja tako jednostavnog da njegovo svođenje na određeni "gen" ne bi trebalo biti previše komplikovano.

U svojoj autobiografskoj knjizi Život u nauci Brener piše: "Sećam se fotografija Konrada Lorenca sa svojim patkama koje ga prate - i uvek sam želeo da znam postoji li, da tako kažem, gen koji vam omogućuje da stavite levu nogu napred, nakon čega sledi drugi gen koji kaže: "Jednom kada to uradite, stavite desnu nogu napred." Drugim rečima, postoje li [u organizmu] jedinice ponašanja i odgovaraju li one genetskom programu kao takvom?"

Srećom, Brener nije odmah počeo da proučava ponašanje pataka, već je započeo potragu za najjednostavnijim organizmom koji bi mogao poslužiti kao model. Organizam je morao imati nervni sistem, ali u isto vreme biti što jednostavniji. Budući da je Brener bio zainteresovan za mikroskopiju i zoologiju, znao je da bi stanovnici tla - stvorenja poput rotifera ili valjkastih crva - bili idealni. To su punopravne višestanične životinje sa nervnim sistemom i nekom vrstom ponašanja. Štaviše, toliko su mali da su inferiorni čak i mnogim jednostaničnim amebama i cilijatima. Nakon testiranja nekoliko vrsta, Brener se odlučio za Caenorhabditis elegans, zemljanog crva manjeg od milimetra.

Ispostavilo se da crv nije jednostavno, već vrlo jednostavno stvorenje: u njegovom celom odraslom telu naučnici su izbrojali tačno 959 ćelija, od kojih su 302 bile neuroni, a još 56 bile su glijalne ćelije - dakle, nervni sistem skromnog crva činio je gotovo 40% njegovog tela.

Još 1984. Brener i njegovi koautori sastavili su prvu celovitu mapu veza između nervnih ćelija, takozvani konektom nervnog sistema. Za poređenje: sličan problem za Drozofilu, koja se ne čini puno komplikovanijom od crva, rešen je tek neki dan - u oktobru 2024. godine. Pokazalo se da je C. elegans izuzetno uspešan modelni organizam za proučavanje ne samo nervnih ćelija, već i embrionalnog razvoja životinja uopšte. Uostalom, ako u celom organizmu postoji prebrojiv i uvek isti broj ćelija, onda nije tako teško nacrtati kartu sudbine svake od njih - i svesti cijeli embrionalni razvoj životinje doslovno na jednu. ne baš složen dijagram. A onda možete proučavati odstupanja od sheme, tražeći uzorke između gena i sudbine ćelija.

Caenorhabditis elegans

Čitava industrija je izrasla iz proučavanja C. elegans. Crvu su posvećeni specijalizovani časopisi, o njemu je objavljeno više od 35 hiljada naučnih članaka (35 po ćeliji!). Nije iznenađujuće da je Brener dobio Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu, koju deli s Džonom Salstonom i Robertom Horvicem, 2002. za svoj rad na C. elegans.

Ponovimo ukratko stanje nauke u vreme otkrića Viktora Ambrosa i Gerija Ravkuna, ovogodišnjih laureata. Do ranih 1960-ih postalo je jasno da je nosilac nasleđivanja dvolančana molekula DNK, na osnovu koje posebni proteini (RNA polimeraze) sintetišu vrlo sličnu, ali različitu nukleinsku kiselinu - RNK. Postoje različite vrste RNK, glavna za prenos nasljednih informacija je glasnička RNK, to jest jednostavno kopija određenog dela DNK. Ovo područje postalo je poznato kao genom.

Ovogodišnji laureat Viktor Ambros je u svom radu sredinom 1980-ih prvi pokazao da geni u kojima su se mutacije pojavile jasno međusobno deluju. Oba su gena potrebna za normalan razvoj C. elegans, ali definitivno nisu isti gen - mutacije su smeštene na različitim mestima u genomu. Zajedno s Gerijem Ravkunom (prvo u jednom laboratoriju, zatim svako u svom) započinju potragu za genima u kojima se greške manifestuju kao mutacije lin-14 i lin-4. Sredinom 1980-ih to nije bilo lako uraditi, ali Ravkun je uspeo utvrditi da lin-14 kodira određeni nuklearni protein, čija je koncentracija inače maksimalna u određenoj fazi razvoja crva.

Neverovatna stvar počinje kada se ispostavi da mutacija lin-14 nema nikakve veze sa sekvencom samog proteina. Odnosno, "mutirani" i "nemutirani" proteini potpuno su identični po prirodi, a mutacija nije promena u sekvenci proteina, već promena koncentracije njegove RNK i, u skladu sa tim, njegove aktivnosti.

Paralelno, Ambros otkriva da mutacija lin-4 nema nikakve veze s proteinima. Tajne mikroRNA Trenutak istine dolazi kada Ambros i Ravkun otkriju da su sekvence DNK zahvaćene ovim dvema različitim mutacijama u dva različita dela genoma vrlo slične jedna drugoj. Nisu identični, već slični poput ruke i njenog otiska, odnosno međusobno se nadopunjuju. Eksperimenti koji su usledili nakon otkrića Ambrosea i Ravkuna pokazali su da su mikroRNA nastale vrlo davno i da su uobičajene u gotovo svim višestaničnim organizmima. Veruje se da se kod životinja takav sistem za regulaciju aktivnosti gena počeo razvijati u vreme nastanka bilateralno simetričnih životinja: kod crva, insekata, mekušaca i ljudi on aktivno radi, ali kod meduza, koralja i morskih anemona ne.

Biljke imaju sličan regulacijski sistem; možda se njegov nastanak dogodio nekoliko puta nezavisno tokom evolucije. Ako pogledate evolucijsko stablo i sakupite porodice mikroRNA koje su zajedničke različitim životinjama, pronaći ćete nekoliko zajedničkih porodica čak i između crva i ljudi. To znači da "apsurdni" regulacijski sistem nije izuzetak; dovoljno je važan da se organizmi očuvaju u evoluciji čak ne milionima, već milijardama godina. Što su organizmi bliži jedan drugom, to će imati više zajedničkih porodica mikroRNA. Na primer, 87 porodica je pronađeno (od 2014.) između ljudi i zebrica, a 153 između ljudi i miševa.

(Kurir.rs/ Express/ M.F.)

Otkriveno Teslino pismo nakon streljanja u Kragujevcu: