DNS - 60 éve ismerjük a szerkezetét

Ajándék Rudolf Signertől

A tudományos konferenciák elengedhetetlen velejárói a biotechnológiai és vegyszergyártó cégek kiállító standjai, ahol a termékek iránti csekély érdeklődés jutalmaként szebbnél-szebb ajándékokkal - tollakkal, füzetekkel, naptárakkal, apró-cseprő kütyükkel – lepnek meg bennünket. Nem tudom, mikor kezdődhetett ez a szokás, de lehet, hogy az első ajándékozás 1950-ben történt Londonban, a Faraday Társaság konferenciáján. No persze, a mainál sokkal szerényebb körülmények között, hisz akkor még kiállító cégek nem vettek részt konferenciákon. Az első ajándék az egyik résztvevőtől származott.

Rudolf Signer, a Berni Egyetem biokémikusaként vett részt a konferencián, és beszámolt arról, hogy új módszereket kidolgozva sikerült az addigiaknál sokkal jobb minőségű DNS-t izolálnia sejtekből. Közben, a résztvevők meglepetésére, egy üvegtégelyt vett elő zsebéből, amely 15 gr általa izolált DNS-t tartalmazott. Bőkezűen felajánlotta, hogy bárkinek ad mintát ebből. Két ember vette a bátorságot, és elsőként csaptak le az ajánlatra. Egyikőjük Maurice Wilkins volt. A többi már történelem…


A csapat

 A DNS szerkezetének megfejtésén összesen nyolcan dolgoztak Cambridgeben és a londoni King’s Collegeban. Valamennyien nem csak részt vettek, hanem jelentősen hozzájárultak a DNS felfedezéséhez. Megérdemlik, hogy most mindannyiukra emlékezzünk.
FRANCIS CRICK
ROSALIND FRANKLIN
RAYMOND GOSLING
JOHN RANDALL
ALEX STOKES
JAMES WATSON
MAURICE WILKINS
HERBERT WILSON
Plusz ne feledjük a bőkezű svájci ajándékozót, RUDOLF SIGNER-t sem.

Evolúciós Medicina - Környezetünkhöz nem illő jellegek

Szinte minden megváltozott világunkban az utolsó tízezer év során, azonban testfelépítésünk és élettani sajátságaink változatlanok maradtak. Őseink egész nap keményen tevékenykedtek, hogy táplálékhoz jussanak. Táplálékként főleg növényeket fogyasztottak. Zsír és cukor ritkaságszámba ment, ezért nagyon értékes volt. Mi, mai emberek azok utódai vagyunk, akik ezeket a ritka tápanyagokat a lehető legjobban hasznosították, ugyanis közülük kerültek ki azok, akik a gyakran ismétlődő éhínségeket nagyobb számban élték túl és szaporodtak tovább. Még ma is él bennünk egy belső késztetés az ilyen értékes tápanyagforrások fogyasztására, sőt habzsolására. A probléma az, hogy ezek mára nemhogy ritkaságszámba mennek, hanem éppen ellenkezőleg, bőségesen állnak rendelkezésünkre, viszont zsír és cukorszegény környezethez adaptálódott természetünk miatt akaratunk, racionális énünk nem tud megálljt parancsolni ezek fogyasztására irányuló belső késztetéseinknek. Túlzott fogyasztásuk eredménye az elhízás, érelmeszesedés, vérkeringési zavarok és szívroham.

A minket sújtó civilizációs betegségek másik fajtáját az autoimmun betegségek jelentik. Ezek egyike a Crohn-betegség, az emésztőrendszer ismeretlen eredetű krónikus gyulladásos betegsége. Folyamatos hasmenéssel, elviselhetetlen gyomorfájdalmakkal és teljes kimerüléssel jár. Egészen napjainkig gyógyíthatatlan betegségnek számított.

Sertés ostorosféreg

Vizsgálták vírusos, bakteriális és egyéb patogén eredetét, valamennyit sikertelenül. Ami külön figyelemre méltó, hogy a XX. század közepéig ez a betegség ismeretlen volt. Igen érdekes, hogy a betegség előfordulásának geográfiai eloszlása ellentétes a bélféregfertőzések eloszlásával: a bélférgekkel fertőzött területeken szinte ismeretlen a Crohn-betegség. Ez adta az ötletet, hogy ahelyett, hogy az emésztőrendszerben keressék a kiváltó okokat, inkább azt vizsgálják, hogy mi nincs ott, aminek a hiánya esetleg kiválthatja a betegséget. Joel Weinstock amerikai kutató munkatársaival egy különös vizsgálatsorozatba kezdett: Crohn-betegségben szenvedő betegeket kezeltek sertésből származó ostorosférgekkel. Az eredmény fenomenális volt: 80% körüli tünetmenteséget kaptak egy eddig gyógyíthatatlan betegség esetében.

Úgy tűnik tehát, hogy a Crohn-betegség is drasztikus környezeti változás eredménye: őseink sokszázezer évig éltek együtt parazitákkal, és immunrendszerük ezek jelenlétéhez alkalmazkodott. Hiányukban, a ma élő emberek bizonyos hányadában hiperaktívvá válik az immunrendszer, és ennek eredményeként saját szervezete ellen fordul.
 

Április 22: Föld napja

There is a pleasure in the pathless woods,
There is a rapture on the lonely shore,
There is society where none intrudes,
By the deep Sea, and music in its roar:
I love not Man the less, but Nature more.                      
(George Gordon Byron)

HeLa – a világ leghíresebb emberi sejtjei

HeLa sejtek felhasználása (Credit: EMBL/Jonathan Landry)

A HeLa sejtek tumor eredetű sejtek, amelyeket 1951-ben a világon először sikerült laboratóriumi körülmények között fenntartani és szaporítani. Az azóta eltelt időben a legáltalánosabban és leggyakrabban használt humán sejtekké váltak a biológiai kutatásokban. Segítségükkel sikerült megérteni több alapvető biológiai folyamatot, és kísérleti modellként Nobel-díjas felfedezéseket tettek lehetővé (lásd a mellékelt ábrán). Szinte kutatási standarddá váltak a humánbiológiai vizsgálatokban, különösen a teljes genomszekvencia közzététele után. Vajon tényleg hű reprezentánsai-e az emberi genomnak? Eddig erre senki sem tudott biztos választ adni.

Az elmúlt hónapban német kutatóknak sikerült megszekvenálni és analizálni egy speciális HeLa sejtvonal genomját. Eredményeik meglepő különbségeket tártak fel a HeLa genom és a humán referencia genom között. Leírásuk alapján a HeLa genomot úgy lehet elképzelni, mint ami egy nukleáris katasztrófán esett át, majd a széttöredezett és szétszóródott darabok véletlenszerűen ismét összetapadtak. A legtöbb kromoszóma 3-5 példányban fordul elő, mégis sok génnek csak egyetlen kópiáját sikerült kimutatni. A sejtek génmegnyilvánulási mintázata jelentősen eltér a normális sejtektől. Emberi lény nem születhetne olyan genommal, mint amivel a HeLa sejtek rendelkeznek.

Pedig a HeLa sejtek egy szegény néger nőtől, Henrietta Lacktől (innen az elnevezés) származnak, aki méhnyakrákban szenvedett és ebben halt meg 1951-ben. Sajnos orvosai nem kérték beleegyezését, hogy szövetmintát vehessenek tőle, ezt a tudta nélkül tették meg. Ez bizony komoly etikai baki, amit súlyosbít egy második: 62 évvel később, a német kutatók sem kérték családja beleegyezését a genomszekvencia közzétételéhez. Bioetikai vihar robbant ki, amiről biztosan sokszor hallunk az elkövetkező napokban.

Evolúciós medicina - Patogénekkel szembeni küzdelem

Mikroorganizmusok elképesztő forma és működési gazdagságban vannak jelen a természetben. Számukat még megbecsülni sem lehet. Elterjedésüknek még más élőlények sem szabnak határt, hisz például az emberi szervezetben is az összsejtszám 9/10-ét teszik ki. Közülük sokan nem kifejezetten a mi érdekeink szerint élnek és tevékenykednek, ezért megbetegíthetnek bennünket. Az ilyen mikroorganizmusokat patogéneknek nevezzük. A természetes szelekció nem képes tökéletesen megvédeni bennünket ezekkel szemben, mert a patogének sokkal gyorsabban evolválódnak, mint mi.

Ezt talán jól érzékelteti a közönséges bélbaktérium, az Escherichia coli példája, amely gyors szaporodásának köszön-hetően egyetlen nap alatt annyit fejlődhet, mint mi, emberek ezer év alatt.

A mikroorganizmusok elleni harcban csodafegyvernek számítottak az antibio-tikumok. Az 1940-50-es években még úgy tekintettek rájuk, hogy segítségükkel megoldható lesz az emberiség kórokozók elleni harca. Ekkor sikeresen alkalmazták őket olyan baktériumok által okozott betegségek gyógyításában, mint a tuberkulózis, vagy tüdőgyulladás, de jelentősen csökkentették a járványos fertőzések áldozatainak számát is. Sajnos a rezisztencia kialakulása megváltoztatta ezt a helyzetet: az antibiotikumok aranykora rövidnek bizonyult. A mikrobák visszatértek a természetes szelekció által kifejlesztett ellenszerükkel, az antibiotikum-rezisztenciával.

Szerencsére az evolúciós szemléletmód és evolúciós biológiai ismeretek felhasználása az antibiotikumok alkalmazásában lassíthatja a rezisztencia kialakulását.

A hatalom embere megkérdezte: "They evolve into a person?"

Louisiana állam törvényhozóinak eltökélt szándéka, hogy lehetővé tegyék a kreácionizmus tanítását az állami iskolák természettudományos óráin. E "nemes" kampánynak persze fontos része, a valódi tudomány, az evolúció támadása.  Ezen az alig több mint egyperces videón egy biológia szakos tanárnő próbálja türelmesen elmagyarázni egy parlamenti vizsgálóbizottságnak, hogy tényleg van bizonyíték az evolúcióra. Példaként említi és próbálja magyarázni Richard Lenski híressé vált evolúciós kísérletét, amelyben baktériumok evolúcióját mutatták ki sokezer generáción keresztül. Ezt hallva, a bizottság egyik konzervatív tagja, Mike Walsworth szenátor közbevág, és felteszi a címben szereplő idióta kérdést: "They evolve into a person?"

A nagyreményű szenátor kérdései egyértelműen bizonyítják, hogy fogalma sincs az evolúcióról. Milyen szerencse, hogy ennyire tájékozatlan politikusok csak az óperenciás tengeren túl élnek. :)

Evolúciós medicina

Az emberi szervezetet alaposan szemügyre véve furcsa kettősségeket, vagy ellentmondásokat tapasztalhatunk. Gondoljunk csak szemünkre: megcsodálhatjuk szinte tökéletes működését, amely a látás képességével ajándékoz meg bennünket. Azonban alaposabb vizsgálódás után csodálatunk tanácstalanságba csap át, mert a szem felépítésében olyan megoldásokat is találunk, amelyek ellentétesek minden logikus tervezői megoldással. Vérerek és idegek hatolnak be a szem belsejébe a látófelület közepén, és a lehető legrosszabb helyen, a lencse és a retina között futnak, éppen a fény útjában. E kettősséghez hasonlóan, minden tökéletesen működő ízületünkre jut néhány könnyen romló fogunk. Az immunrendszerünk képes legyőzni kórokozók ezreit, viszont szinte teljesen védtelen másokkal szemben, amelyek akár meg is ölhetnek bennünket.

Ezek az ellentmondások csak akkor nyernek értelmet, ha az emberi test kialakulását evolúciós szempontból vizsgáljuk. Tulajdonképpen ezt fejezik ki a híres orosz genetikus, Theodosius Dobzhanskynak, az oldal felső részében idézett  szavai: „A biológiában semminek nincs értelme, ha nem az evolúció fényében nézzük”. Az evolúciós értelmezés szerint szerveink és számos tulajdonságunk fokozatos kialakulása túlélési és szaporodási előnyt biztosított őseink számára. Más szóval, ezeket a természetes szelekció alakította ki. A természetes szelekción kívül persze más erők is hatottak tulajdonságaink és testfelépítésünk kialakításában. A véletlen, a faj története, és a már meglévő adottságok teremtette kényszer együttesen hatottak a természetes szelekcióval. Ezek eredménye, hogy szervezetünk kiválóan adaptálódott bizonyos vonatkozásokban, azonban másokban kompromisszumok és szükségmegoldások jellemzik. A különböző evolúciós hatások együttes figyelembe vétele segít megérteni az emberi szervezet gyengeségeit, sebezhetőségét és kóros folyamatait.

Az orvostudomány szinte csak a betegségek közvetlen okainak feltárásával és a betegségek gyógyításával foglalkozott eddig. Az orvosok csak közvetlen magyarázatokat keresnek a betegségekre, vagyis csak az emberi test ma megfigyelhető normális és kóros anatómiai felépítését és fiziológiai működését vizsgálják. Gyógyító munkájukban általában nem keresik a választ arra, hogy miért olyan az emberi szervezet, amilyen, azaz miért tartalmaz „illogikus tervezési megoldásokat” miért sebezhető és miért hajlamos kóros elváltozásokra. Ezt a hiányosságot igyekszik pótolni egy új biológiai tudományág, az evolúciós medicina, amely nem más, mint evolúciós biológiai alapismeretek felhasználása a betegségek megértésében, megelőzésében és gyógyításában. Az evolúciós megközelítés ötvözése a hagyományos orvoslás gyakorlatával szélesebb körű vizsgálódást, és alaposabb megértést tesz lehetővé. Az evolúciós medicina létrejötte elsősorban négy kutatónak, George Williamsnek, Paul Ewaldnak, Ernst Mayrnak és Randolph Nessenek köszönhető, akik lerakták az alapokat, és meghatározták az új tudományág legfontosabb területeit. Ezek közül az egyik legfontosabb terület a betegségekkel kapcsolatos, ebben arra keresik a választ, hogy miért vagyunk hajlamosak betegségekre. 


Az evolúciós medicina megalapítói (balról jobbra): George C. Williams és Paul W. Ewald, amerikai; Ernst W. Mayr német származású evolúciós biológusok és Randolph M. Nesse amerikai orvos és evolúciós biológus.
 

Kiderült, hogy betegségeinkre, testünk fogyatékosságaira adott evolúciós magyarázatok néhány kategóriába csoportosíthatók. Ezek közül az első a betegségeket okozó organizmusokkal folytatott egyenlőtlen küzdelmünkkel kapcsolatos. A második, szervezetünk régmúltban kialakult felépítési és működési jellegzetességeit érinti, amelyek gyakran nem illenek mai modern környezetünkhöz, mert a lassú természetes szelekciós folyamatnak nem volt még elég ideje megfelelő alkalmazkodások kialakítására. A harmadik magyarázat számos jellegünk kompromisszumos mivoltával kapcsolatos, ami az előnyök mellett hátrányokkal is jár. A negyedik magyarázat demonstrálja, hogy a természetes szelekció nem mindenható, mert történeti korlátok miatt gyakran szükségmegoldásokhoz vezet. Végül az utolsó kategória rávilágít arra, hogy több testi gyengeségnek, vagy betegségnek vélt jelenség tulajdonképpen védekezési mechanizmus, amelyeket a természetes szelekció alakított ki. A későbbiekben igyekszem majd ismertetni, és példákkal szemlélteti az említett evolúciós magyarázatokat.