Gyvūno formavimo instrukcijos

     „Iš vienos ląstelės

     Autorius Benas Stangeris

     Norton, 368 puslapiai, 30 dolerių

 

     1960-aisiais polimatiškas Kembridžo mokslininkas Sydney Brenneris prisidėjo prie genetinio kodo iššifravimo – mechanizmo, nurodančio, kaip genų DNR sekos paverčiamos baltymų aminorūgščių sekomis. 

 

Aštuntajame dešimtmetyje Brenneris nusprendė apibrėžti kitą kodą: generatyvines biologines taisykles, kurios nustato, kaip, vienoje ląstelėje esantys, genai nusako trimatę daugialąsčių organizmų organizaciją.

 

 „Kaip genai gali nurodyti sudėtingas aukštesniųjų organizmų struktūras, – rašė jis savo darbe apie mažos permatomos kirminėlės C. elegans genetiką, – yra pagrindinė neišspręsta biologijos problema.

 

     Nulaužtas šis generatyvus gyvų būtybių kodas gali perteikti žmonijai neįsivaizduojamą gebėjimą modifikuoti gyvų būtybių struktūras. Tai taip pat gali padėti mums išspręsti tokias mįsles, kaip, kodėl mes susergame, ir senėjimo mechanizmą. Brennerio ryškumas buvo suvokimas, kad tokios svarbos ir sudėtingos problemos būtų išspręstos tik tuo atveju, jei ji būtų tiriama, naudojant paprastus modelinius organizmus. Kitaip nereikšmingas C. elegans puikiai tiko šiai užduočiai. Jį sudarė tik 959 ląstelės ir jis turėjo patogiai trumpą trijų dienų reprodukcinį ciklą.

 

     Praėjus dešimtmečiams, nepaisant didelės pažangos evoliucinio vystymosi arba evo-devo srityje, generatyvinės biologijos taisyklės dar nebuvo tinkamai apibrėžtos. Pensilvanijos universiteto gydytojas ir tyrinėtojas Benas Stangeris savo įžvalgiame ir eruditiškoje veikale „Iš vienos ląstelės“ išsamiai aprašo „pagrindinius atradimus“, kurie prisidėjo prie mūsų dabartinio supratimo. Visi jie buvo sukurti skirtingo sudėtingumo modelių sistemose, pradedant nuo virusų ir bakterijų iki jūros anemonų, musių, varlių ir pelių.

 

     Tokių organizmų svarbą žmonių biologijai apibendrino prancūzų mokslininkas Jacques'as Monodas, teigdamas, kad „Kas tinka E. coli, tinka ir drambliui“. Ši maksima nurodė biologinių struktūrų universalumą ir visos gyvybės Žemėje biocheminę vienybę, atsirandančią dėl bendros evoliucinės kilmės. Panašią nuotaiką išsakė ir XIX amžiaus prancūzų embriologas Etjenas Geoffroy'us Saint-Hilaire'as, teigdamas, kad yra, „filosofiškai kalbant, yra tik vienas gyvūnas“. Atrodo, kad gamta savo santūrumu naudojo panašų metodą, kurdama visus gyvūnus ir iš tikrųjų visus gyvus daiktus.

 

     Pagrindinis mįslė vystantis žmogui iš zigotos – vienaląsčio kiaušinio ir spermos susiliejimo produkto – yra tai, kaip vienodas genetinių nurodymų rinkinys yra skirtingai užprogramuotas, kad būtų sukurtos kelių tipų ląstelės, kurios savaime organizuojasi į atskirą trimatę formą. Dabar žinome, kad organizmų kūrimo paslaptis slypi genų reguliavime. Skirtingi ląstelių tipai genus aktyvuoja ir slopina skirtingais būdais, kaip ir orkestre violončelininkas ir obojininkas gali žiūrėti į tą pačią partitūrą, bet sekti tik jiems skirtas dalis. Unikalus reguliuojamas pirštų atspaudas, uždėtas ant ląstelės genomo, yra žinomas, kaip jos epigenomas, kuris nustatomas, chemiškai modifikuojant reguliuojančius genų regionus ir histono baltymus, su kuriais jie susieti.

 

     Daktaras Stangeris meistriškai veda mus į pagrindinius eksperimentus, kurie padėjo pagrindą mūsų žinioms apie embriono vystymąsi, ir pateikia eskizus, kaip atrodė kai kurie dalyvaujantys tyrinėtojai. Autorius taip pat pabrėžia, kokį vaidmenį vaidina serendipiškumas ir koketiškas gamtos netikėtų reiškinių atskleidimas. Kai peteliškįnį kalaraštį nešiojantis „privilegijų vaikas“ Ernestas McCullochas atsidūrė kartu su Jamesu Tillu, kuris „užaugo Saskačevano kaimo ūkyje“, Tillo pragmatizmas ir McCullocho veržlumas įgalino atrasti pirmąją multipotentinę kamieninę ląstelę, galinčią generuoti visą žmogaus kraujo ląstelių rinkinį.

 

     Dar viena šviečianti ištrauka yra autoriaus pasakojimas apie Johną Gurdoną, esminį anglų džentelmeną, Nobelio premijos laureatą ir branduolinio klonavimo atradėją. P. Gurdono pasiekimai atsirado dėl nusivylusių bandymų studijuoti entomologiją, o rankų miklumą, reikalingą manipuliuoti ląstelių branduoliais, jis išugdė tik per savo hobį – konstruodamas miniatiūrinius traukinių, laivų ir lėktuvų modelius. Tai, kad G. Gurdonas vidurinės mokyklos biologijos klasėje, kurioje mokėsi 250 mokinių, buvo paskutinis, iliustruoja pasikartojančią gamtos mokslų temą. Daugelis aukštų pasiekimų reikalauja netipinių intelektualinių gebėjimų, kurių neaprėpia įprasti „intelekto“ rodikliai.

 

     Knygoje yra keletas intriguojančių apreiškimų. Viena iš jų yra ta, kad „navikai neišranda naujos biologijos, o naudoja esamą biologiją naujais būdais“. Jie netinkamai suaktyvina embriogenezės metu iškviečiamus genus. Autorius aiškina, kad vystymasis ir vėžys yra susipynę, o kiekvienas vėžys yra „sava rūšis“. Kitas netikėtumas yra esminių biologinių modifikacijų pasiekimo paprastumas. Japonas, Nobelio premijos laureatas, Shinya Yamanaka, atlikdamas eskapologo Harry Houdini vertą triuką, parodė, kad diferencijuotas ląsteles galima priversti „keliauti laiku atgal“ ir grįžti į nediferencijuotą pluripotentinę būseną, galinčią generuoti visų tipų ląsteles.

 

     Daktaras Stangeris trumpai paliečia daktaro Yamanakos sukeltų pluripotentinių kamieninių ląstelių terapinį potencialą ir pastarojo meto piktnaudžiavimą genomo redagavimu. Tačiau jis neaptaria visų galingiausių genomo modifikavimo metodų. 

 

Besiformuojantis naujas sintetinės genomikos mokslas kartu su dirbtiniu intelektu turėtų leisti genomus kurti ir sintetinti nuo nulio. 

 

Tai atliks pagrindinį vaidmenį, apibrėžiant generatyvinius biologijos dėsnius. Kai tokios taisyklės bus apibrėžtos, jos gali turėti didelės įtakos mūsų rūšies ateičiai.

 

     Autorius iš esmės vengia bet kokių diskusijų apie galimą tokių atradimų riziką ir naudą, teigdamas, kad nenori susikurti „kokio nors fantastiško utopinės ar distopinės ateities įvaizdžio“. Tačiau mums reikia vienaip ar kitaip aptarti ateitį. Teigti, kad „nauda turi būti pasverta su rizika“ yra neadekvatu aplinkoje, kurioje, kaip teigia autorius, „toliau didėja atotrūkis tarp mokslininkų ir visuomenės“, taip pat tarp „mokslininkų ir kitų mokslininkų“.

 

     Šiuolaikiniuose populiariuose molekulinės genetikos pasakojimuose, deja, vengiama bet kokių esminių diskusijų apie galimas pasekmes. Būtų atsakingiau, kad autoriai ir ekspertai atvirai į jas įsijungtų.

     ---

     P. Woolfsonas yra „Intelligent Person's Guide to Genetics“ autorius.“ [1]

 

Sprendžiant iš to, kad mes, žmonės, iki šiol nežinome, kaip greitai atspėti erdvines baltymų struktūras, žinant tik jų sekas genome, nors tai puikiai sugeba dirbtinis intelektas, kurti ir sintetinti nuo nulio genomus irgi sugebės tik dirbtinis intelektas, kuris mums ir vėl nepaaiškins, kaip jis tai daro. Juk baltymų struktūros nustatymas yra viso šio darbo pagrindas, nes baltymų struktūra yra gyvų daiktų daugumos struktūrų ir funkcijų pagrindas. Dirbtinis intelektas tiesiog mato dėsningumus, kurių mes nematome.

 

 

1. REVIEW --- Books: Instructions For Building An Animal. Woolfson, Adrian. 
Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 12 Aug 2023: C.9.