Zašto ste vi baš “vi”
PRIJE no što se započelo s “Projektom: Čovječji genom”, znanstvenici su već bili mnogo naučili o našoj genetskoj konstituciji. Zato se izrazi kao što su “geni”, “kromosomi” i “DNK” često pojavljuju u novinskim izvještajima dok se u štampi jedno za drugim objavljuju otkrića faktora za koje znanstvenici smatraju da nas čine jedinstvenima. “Projektom: Čovječji genom” sada se nastoji graditi na tim temeljima i odgonetnuti naš kompletni genetski kôd.
Prije no što razmotrimo kako to znanstvenici rade, molimo vas da na 6. stranici ovog časopisa pročitate okvir “Vaš genetski nacrt”.
Lociranje gena
Kao što je bilo spomenuto u prethodnom članku, prvi cilj “Projekta: Čovječji genom” bio je otkriti gdje su na našim kromosomima smješteni naši geni. Jedan lovac na gene uspoređuje to s “traženjem jedne pregorjele žarulje u kući s nepoznatom adresom u nepoznatoj ulici u nepoznatom gradu u nekoj stranoj zemlji”. Časopis Time tvrdi da je zadatak “jednako toliko težak koliko je teško i pronaći broj telefona bez adrese ili bez prezimena osobe”. Kako onda znanstvenici izlaze na kraj s tim izazovom?
Istraživači vrše istraživanja u obiteljima kako bi odredili lokus genâ koji određuju specifična svojstva koja se nasljeđuju zajedno s dobro poznatim karakternim crtama i sklonostima. Oni su, naprimjer, na nekim mjestima jednog od naših kromosoma otkrili gene za daltonizam, hemofiliju i rascjep nepca. Te su takozvane genske mape kromosoma vrlo neprecizne — one ukazuju na lokus gena u grupi od oko pet milijuna parova baza.
Cilj je znanstvenika sastaviti fizičku mapu kako bi postigli veću preciznost. Jednom od metoda znanstvenici cijepaju kopije DNK na odsječke nejednakih veličina na kojima potom mogu tražiti sekvence dominantnih gena. Naravno, što je više tih odsječaka, to ih je teže razvrstati. Usporedite li svaki fragment DNK s jednom knjigom koja se nalazi u biblioteci na točno označenoj polici, onda određivanje lokusa gena sliči “pronalaženju citata u jednoj jedinoj knjizi umjesto da morate pretražiti čitavu biblioteku”, objašnjava časopis New Scientist. Ove fizičke mape svode potragu na grupu od 500 000 parova baza. Potkraj 1993, tim znanstvenika predvođen dr. Danielom Cohenom iz Centra za istraživanje čovječjeg polimorfizma u Parizu (Francuska) proizveo je nešto što je časopis Time nazvao ‘prvom potpunom — premda još uvijek nepreciznom — mapom čovječjeg genoma’.
Sljedeći je cilj projekta navesti točan slijed kemijskih komponenata svakog od naših 100 000 gena, kao i ostalih dijelova genoma. Ali unapređujući svoje sposobnosti čitanja DNK, znanstvenici uviđaju da je genom daleko složeniji nego što su predviđali.
Čitanje genoma
Geni sačinjavaju svega dva do pet posto našeg genoma. Preostali dio često se naziva “otpadom DNK”. Prije su neki istraživači mislili da su se te tobožnje beskorisne sekvence slučajno razvile tokom evolucije. Sada smatraju da neka od tih mjesta na kojima nema gena određuju strukturu DNK te da sadrže upute koje su potrebne kromosomima kako bi se udvostručili tokom diobe stanice.
Istraživače već dugo zanima što je to što aktivira i dezaktivira gene. New Scientist izvještava kako je moguće da čak 10 000 naših gena određuje genetski kôd za sintezu proteina koji se zovu faktori za prepisivanje. Izgleda da se nekoliko tih gena združi i potom se poput ključa u bravi smjesti u jedan utor na DNK. Kad ti geni jednom dođu na svoje mjesto, onda ili aktiviraju susjedni gen ili prekinu njegovu aktivnost.
Zatim postoje takozvani mucajući geni koji sadrže multiplicirana ponavljanja odsječaka kemijskog kôda. Jedan takav gen obično sadrži od 11 do 34 ponavljanja tripleta CAG — slijeda od tri nukleotida koji identificira pojedinu aminokiselinu. Kad gen ima 37 ili više ponavljanja, onda uzrokuje degenerativni moždani poremećaj koji se zove Huntingtonova koreja.
Razmotrite također do čega dođe kad se u genu promijeni jedno slovo. Jedno pogrešno slovo u slijedu od 146 slova jedne od dvaju komponenata hemoglobina uzrokuje anemiju srpaste stanice. Čak i kad bi došlo do toga, tijelo posjeduje mehanizam za korigiranje, koji, nakon što se izvrši dioba stanica, provjerava integritet DNK. Samo jedna pogreška u tom sustavu može navodno uzrokovati rak debelog crijeva. Mnoge druge bolesti, kao što su dijabetes i srčane bolesti, premda nisu puki rezultat jedne jedine genetske greške, ipak nastaju uslijed združene akcije mnogih defektnih gena.
Nanovo pisati genom
Liječnici se nadaju da će “Projekt: Čovječji genom” pružiti informacije koje će im pomoći pri dijagnosticiranju i liječenju čovjekovih bolesti. Oni su već pronašli testove kojima se otkrivaju abnormalnosti u određenim genskim sekvencama. Neki strahuju da će se beskrupulozni ljudi poslužiti genetskim testiranjem u svrhu provođenja politike eugenike. Trenutno se najveći dio ljudi protivi genskoj terapiji, koja uključuje prepravljanje gena u spermi i jajnim stanicama. Čak i bračni parovi koji razmatraju mogućnost izvantjelesne oplodnje genetski normalnog embrija moraju se suočiti s donošenjem odluka o tome što će se dogoditi s onim embrijima koji ne budu odabrani za implantaciju. Povrh toga, misaoni ljudi izražavaju zabrinutost u pogledu toga kako će se dijagnoza koja otkriva očiti genetski defekt odraziti na nerođeno dijete. Mnoge uznemiruje bojazan da će mapiranje gena u odraslih ljudi promijeniti okolnosti pri njihovom zapošljavanju, dobivanju unapređenja na poslu, pa čak i pri dobivanju osiguranja. Zatim postoji uznemirujuće pitanje genetskog inženjeringa.
“Pošto se ne zadovoljavaju time da čitaju knjigu života”, komentira The Economist, “oni žele u nju i pisati.” Jedan od načina na koji liječnici možda mogu to učiniti jest korištenjem retrovirusâ. Virus se može zamisliti kao skupinu gena u kemijskoj vrećici. Počevši od virusa koji napada ljude, znanstvenici otklanjaju gene koji su virusu potrebni za razmnožavanje te ih zamjenjuju zdravom verzijom pacijentovih defektnih gena. Kad se jednom ubrizga u tijelo, virus prodire u stanice koje su njegova meta i zamjenjuje defektne gene zdravima koje nosi sa sobom.
Znanstvenici su nedavno izvijestili o pronalasku jednog jednostavnog načina liječenja raka kože koje se temelji na otkriću gena koji može pružiti zaštitu protiv raka kože. Budući da tek svaka dvadeseta osoba ima taj gen, cilj je ukomponirati taj gen u kremu pomoću koje će biti unesen u stanice kože. U tim stanicama gen uzrokuje stvaranje enzima za koji liječnici smatraju da uništava kancerogene toksine koji napadaju tijelo.
Ma koliko bili zadivljujući ovi postupci, primjena genetskog inženjeringa ograničena je strogim kontrolama dok se znanstvenici bore protiv uznemirenosti javnosti radi njegovih mogućih posljedica.
Mnogo toga tek treba otkriti o kompleksnosti čovječjeg genoma. Doista, “ne radi se o jednom jedinom čovječjem genomu”, zapaža genetičar Christopher Wills. “Ima ih pet milijardi, praktički po jedan za svako ljudsko biće na planetu.” Vaš genom mnogo toga otkriva o vama. No govori li on sve o vama?
Otkriva li vaš genom sve o vama?
Neki misle da su geni mali diktatori koji upravljaju našim načinom ponašanja. Uistinu, u nedavnim novinskim izvještajima bilo je objavljeno da su otkriveni geni koje neki smatraju uzročnicima šizofrenije, alkoholizma, pa čak i homoseksualnosti. Mnogi znanstvenici preporučuju oprez kad se radi o tim mogućim vezama. Naprimjer, autor Christopher Wills piše kako u nekim slučajevima genske varijacije jednostavno “kod osoba koje ih posjeduju stvaraju sklonost prema alkoholizmu”. Kako stoji u londonskom Timesu, molekularni genetičar Dean Hamer izrazio je mišljenje da je čovjekova seksualnost suviše kompleksna da bi je mogao određivati jedan gen. Doista, u 1994 Britannica Book of the Year izvještava se: “Međutim, ni za koji specifičan gen nije utvrđeno da uzrokuje sklonost prema homoseksualnosti, a dosadašnji rad drugi tek trebaju potvrditi.” Osim toga, časopis Scientific American zapaža: “Obilježja u ponašanju izuzetno je teško definirati, a praktički svaka tvrdnja koja se temelji na genima isto se tako može objasniti kao utjecaj okoline.”
Zanimljivo je da je u BBC-jevoj televizijskoj seriji Cracking the Code, genetičar dr. David Suzuki izrazio mišljenje da “naše osobne okolnosti, naša religija, pa čak i naš spol mogu praviti razliku u načinu na koji naši geni utječu na nas. (...) Način na koji geni utječu na nas ovisi o našim okolnostima”. Stoga on upozorava: “Ukoliko pročitate u novinama da su znanstvenici otkrili gen za alkoholizam, ili kriminalno ponašanje, ili inteligenciju, ili bilo što drugo, prihvatite to s izvjesnom dozom rezerviranosti. Da bi odredili na koji način određeni gen utječe na neku osobu, znanstvenici bi također trebali znati sve o okolini u kojoj se ta osoba nalazi, a možda čak ni to ne bi bilo dovoljno.”
Uistinu je tako, budući da postoji još jedan faktor koji može utjecati na vašu osobnost. U sljedećem članku razmatra se o kojem je faktoru riječ i kako on može za vaše dobro utjecati na vas.
[Okvir/grafički prikaz na stranicama 6 i 7]
(Vidi publikaciju)
Vaš genetski nacrt
• Vaše tijelo sastoji se od oko 100 bilijuna stanica, čiji najveći dio sadržava vaš kompletni genetski nacrt. (Međutim, vaše crvene krvne stanice nemaju jezgru, pa stoga ne sadržavaju genetski nacrt.)
• Vaše stanice predstavljaju kompleksne strukture, nešto poput gradova s tvornicama, skladištima za uskladištenje energije i točno određenim putevima koji vode u grad i iz njega. Uputa dolazi iz stanične jezgre.
• Vaša stanična jezgra, prebivalište vašeg genetskog nacrta, može se usporediti s gradskom vijećnicom, u kojoj lokalno upravno tijelo obično drži planove građevina sagrađenih na tom području. Da bi se sagradilo te građevine, netko mora naručiti materijal, osigurati alat i opremu za taj posao te organizirati građevinare.
• Vaši kromosomi točno očitavaju vaš genetski nacrt. Kad bi se izravnala i spojila, ta bi se 23 para gusto spiraliziranih molekula DNK protezala do mjeseca i natrag otprilike 8 000 puta!
• Vaša DNK ima krajeve spojene parovima kemijskih komponenata, koje se zovu baze, slično kao prečke na ljestvama, ali ljestvama koje su svinute u uzvojnicu. Baza adenin (A) uvijek se veže na timin (T), a citozin (C) na gvanin (G). Rascijepite li ljestvama sličnu DNK kao da otvarate patentni zatvarač, otkrit ćete genetski kôd koji određuju ta četiri slova, A, C, G i T.
• Vaši ribosomi, vežu se na RNK (ribonukleinsku kiselinu) poput pokretnih tvornica kako bi pročitali njenu šifriranu poruku. Tom prilikom ribosomi povezuju razne spojeve koji se zovu aminokiseline, koje grade proteine koji vas čine jedinstvenim.
• Vaši geni su odsječci DNK koji služe kao kalupi prema kojima se grade tjelesne gradivne jedinice, proteini. Ti geni određuju kod vas osjetljivost na neke bolesti. Kemijski alati koji se zovu enzimi otvaraju lanac DNK kao patentnim zatvaračem kako bi pročitali vaše gene. Zatim drugi enzimi prolaze genom “iščitavajući” ga, i pritom stvaraju komplementarne nizove baza brzinom od 25 baza u sekundi.
[Okvir/slika na stranici 8]
Genetički presjek
Izdvojite iz čovječjeg tkiva malo DNK i rascijepite je u fragmente. Fragmente stavite u želatinoznu masu, kroz nju pustite električnu struju pa zatim dobivenim mrljama natopite tanak sloj najlona. Dodajte radioaktivnu gensku sondu i fotografirajte. Rezultat je otisak DNK.