Enciklopedija živih

Povezani članci

• Grožđem zasladite kraj ljeta
• TISUĆE MLADIH U ZAGREBU PLESALO UZ RITAM MLADOSTI
• Najbolja mjesta za seks na otvorenom
• Današnjoj djeci prijeti borba s viškom kilograma
• Amerikanci zabranjuju ‘brauni’
• SUDBONOSNO NE: Zašto neki ljudi ne žele brak

KOMERCIJALNE KOMPANIJE SU SVE BLIŽE KONAČNOJ GENETSKOJ REVOLUCIJI – MOGUĆNOSTI DA SE SVAKOM OD LJUDI NA PLANETI PROČITA POTPUN ZAPIS INFORMACIJA ZABELEŽENIH U GENOMU. KAKO SE TO IZVODI I ŠTA ČITANJE LJUDSKOG GENOMA DONOSI? I ŠTA JE OVA STRUKTURA ZAPRAVO

Posekli ste se? Polomili rebro, odsekli deo kože ili izgubili milione ćelija organizma na neki drugi način? Verovatno ćete neko vreme imati bolnu i ružnu ranu na mestu povrede, možda će vas plašiti to što vaše telo više neće biti ono što je bilo. Međutim, sa protokom vremena rana će polako zaceliti, crvena skrama će dobiti boju okolnog tkiva i vremenom će se i taj deo organizma vratiti u prvobitno stanje. Ako kao na filmu ubrzate ovaj proces, vidite čudesnu metamorfozu koja organizam dovodi u njegovo osnovno stanje.

Ova metamorfoza se događa jer je stanje, oblik i ponašanje organizma strogo određeno informacijama zabeleženim u genomu, kako genetičari u poslednjih devedeset godina nazivaju ukupan skup naslednih osobina. Sačinjen od 23 hromozoma u kojima su upletene DNK spirale, genom sadrži vrlo važne informacije o svakom od nas – sve ono što nas čini sličnim jedne drugima, ali i sve finese koje nas čine toliko različitim individuama.

I mada ovim pojmom često baratamo u svakodnevnom govoru, mada se na gene pozivamo kad govorimo i o nasleđivanju i o našem temperamentu i slabostima, pa čak i o politici ili emocijama, retko pominjemo da njega zapravo ne čini ništa drugo nego informacija. I da su milioni godina one evolucije koja daleko prethodi čoveku i sisarima uopšte razvili moćne biološke mehanizme da se ta informacija o jedinci skladišti na način koji obezbeđuje i trajnost i obnovljivost.

PRIRODNA BIROKRATIJA: No, šta je zaista ljudski genom? Najpoznatije je poređenje sa knjigom punom podataka. Može vam u takvom poređenju zvučati čudno mada vam je verovatno poznato, ali u jednom čoveku, ovakvu, sasvim identičnu genetičku knjigu sadrži svaka ćelija njegovog tela. Ova knjiga se nalazi u nukleusu, odnosno jedru svake ćelije i upravo je ona njen bazični znak raspoznavanja – ćelije koje sadrže neki drugi genom, neku drugu DNK, za organizam su stranci i samim tim neprijatelji.

Teško da osim genoma postoji druga osnova kojom se može definisati jedan organizam. Ćelije koje sadrže isti genetski zapis u svom jedru mu pripadaju. Ostale ne. Bilo da su ćelije parazita, virusa ili pak ćelije samog organizma koje su ga izdale. Jer ćelije se i raspoznaju svojim genomom, odnosno proteinima koje genom u krajnjem ishodu sintetiše.

Prirodna birokratija je tu zaista nemilosrdna – organizam će svaku ćeliju koja ne može da dokaže da je deo zajednice trenutno uništiti. Ozbiljniji propusti u takvom surovom genetičkom legitimisanju su zapravo fatalni i u najčešćem broju slučajeva su poznati kao rak. Kad domaće ćelije sa nekom tuđom DNK, uz efikasnu mimikriju prevare imuni sistem, one nastavljaju da žive, ali neki drugi život. Organizam stoga umire.

No, šta sadrži ta genetička knjiga koju u sebi ima svaka ćelija? Sledeći analogiju, možemo reći da je ona podeljena na 23 poglavlja, koliko u genomu ima hromozoma. Pored njih tu su i razni apendiksi, epilozi, prolozi i tome slični knjiški dodaci, koje bi molekularni biolozi nazvali nehromozomskom, odnosno mitohondrijalnom DNK.

U ovim, ali pre svega u hromozomskim poglavljima upletena je DNK zavojnica. Ovaj divovski molekul, dug više metara, spleten je tako gusto da staje u mikronske razmere. On se sastoji od raznih nizova i nizova stalno ista četiri organska jedinjenja (adenin, citozin, guanin i timin). Njih genetičari nazivaju nukleotidima, odnosno baznim parovima i obeležavaju ih slovima A, T, C i G.

Bazni parovi i jesu slova u genetičkoj knjizi. Oni imaju takve hemijske karakteristike da uvek stoje upareni (A naspram T, a C naspram G), što omogućuje da se informacija koju nose prepiše sa relativnom lakoćom. Kao što je uvek reč sa slovima, njihovi nizovi čine reči, a reči u DNK zavojnici su – geni.

Ako prebrojimo koliko ih ima, vidimo da je genetička knjiga izuzetno bogata informacijom. U hromozomima se nalazi između 48 i 220 miliona baznih parova, što znači da svako poglavlje knjige sadrži toliko slova, odnosno da se u celoj knjizi nalazi više od 5,2 miliona slova.

MEHANIZAM ŽIVOTA: Stvar je, naravno, znatno komplikovanija. Treba spomenuti da nisu sva slova u DNK zavojnici relevantna informacija – ne samo da su tu markeri koji pokazuju gde gen počinje, gde završava, već postoje zone koje ne znače ništa, što se inače naziva paradoksom C vrednosti.

No, ono što je bitno u svakom od gena jesu trojke baznih slova kao što su AAC, CUA, CAA, CGC i slično, koje se često nazivaju kodoni. U suštini, svaki od kodona simbolizuje jednu od 22 amino-kiseline koje se “koriste” u ljudskom organizmu. Nesumnjivo da se sećate kako nizovi amino-kiselina čine proteine koji su osnovni gradivni blokovi u telu i glavni učesnici u svim procesima. To znači da informacije, odnosno redosled kojim su u jednom genu složeni kodoni, govori kako će u proteinu biti složene amino-kiseline, odnosno koji će to protein biti. Sva u svemu, jedan gen nije ništa drugo nego bukvalan zapis strukture proteina. Ali njegov trajan prepis.

Jer, upravo sada, dok mozgate nad kodonima i C vrednosti genoma, bilioni crvenih krvnih zrnaca struje uzduž i popreko vašeg tela – kosmos organizma u neprekidnom je kretanju. Uporedo sa drugim milijardama ćelija, enzima i raznovrsnih ćelijskih tela, crvena krvna zrnca bez prekida kruže kako bi u svaki kutak organizma isporučila kiseonik koristeći hemoglobin, protein koji inače čini 97 odsto suve materije u ovim ćelijama.

I sve su to procesi koji u jednom telu godinama funkcionišu uvek na isti način. Ako zamislimo ekstreman slučaj, da na primer ispumpate svu krv iz tela i na tren iz njih odstranite sav hemoglobin, ove ćelije će i dalje nastaviti da izvršavaju svoj zadatak – ako požive dovoljno, sa lakoćom će ponovo stvoriti sav neophodni hemoglobin. Jednako kao što je to moguće za svaki drugi proteinski lanac koji se u telu stvara i koristi. I koji nas čini onim što jesmo.

Kao što smo videli, upravo je njihov sastav precizno zabeležen genetskim kodom unutar ćelije. Ako priđemo bliže, videćemo kako se unutar nukleusa, odnosno jedra ovih ćelija svako malo odvija zapanjujući proces čitanja genetske informacije. U komplikovanoj proceduri, DNK zavojnica se raspliće i ispravlja, potom na određenom mestu razna ćelijska tela zaposedaju položaj za čitanje, nakon čega jedno od njih, kao da otvara rajsferšlus, razdvaja dvostruku zavojnicu na dva dela.

Tada se pokreće glavna mašina – takozvana RNK polimeraza. Usisavajući okolni RNK materijal, ona na svako slovo u razdvojenom DNK lancu, lepi odgovarajuće bazne parove, kao da će formirati novu dvostruku zavojnicu, ali je jedan lanac DNK, a drugi RNK. I tako, korak po korak, polimeraza se kreće duž gena i proizvodi jednostruki RNK lanac. Kad se čitanje završi, odnosno dođe do markera, DNK se ponovo spaja, a polimeraza izvlači dobijeni RNK lanac i iznosi ga daleko, izvan ćelijskog jedra.

Ovde, u spoljnom svetu, deluju neke druge ćelijske mašine – tu je takozvani ribozom, fabrika proteina. Kad u njega stigne RNK lanac, on lagano, kodon po kodon, slaže amino-kiseline i gradi protein. Na osnovu jednog RNK prepisa, ribozom može da napravi ogroman broj istovetnih proteina. To, na primer, može biti hemoglobin, ali i bilo koji drugi proteinski lanac.

Zapanjujuća preciznost, uigranost i ponovljivost ovog procesa opisana je mehanizmom koji je Frensis Krik, uz Votsona jedan od pronalazača strukture DNK zavojnice, godine 1958. nazvao centralnom dogom molekularne biologije – transkripcija iz DNK u RNK, translacija RNK i sinteza proteina iz RNK, koja je poštar u proceduri čitanja.

Krik se kasnije tokom života odrekao naziva “dogma” zbog nenaučnosti pojma i bio je sklon da je preimenuje u centralnu hipotezu, ali je sa današnjeg stanovišta to ispalo sasvim svejedno. Ako celu stvar pogledate elektronskim mikroskopom, videćete kako čarolija unutrašnjeg života ćelije sledi ovaj mehanizam – čudnovate objekte, polimeraze, enzime i ribozome kako uporno čitaju DNK, prepisuju RNK i sintetišu proteine.

VRLI GENSKI SVET: U međuvremenu, desilo se nešto neviđeno u dosadašnjem toku evolucije. Naime, čovek je osim da objasni ceo proces, ovladao i sposobnošću da iz DNK čita informaciju koju je pre njega mogla samo polimeraza. I nakon dekodiranja celog genoma, to je počeo da čini sa priličnom lakoćom poslednjih godina.

Naime, laboratorije za sekvenciranje genoma se sve učestalije otvaraju i formiraju jedno novo tržište informacija, a Komercijalne kompanije kao što je, na primer,Complete genomics iz Kalifornije, sve su bliže konačnoj genetskoj revoluciji – mogućnosti da se svakom od ljudi na planeti pročita potpun zapis informacija zabeleženih u genomu.

U ovakvim laboratorijama tvrde da će zahvaljujući novim tehnološkim prodorima moći godišnje da pročitaju celokupni genom 100.000 osoba. Ako bi se dostigla ta brzina, samo 1000 laboratorija širom sveta bi bilo dovoljno da godišnje dekodira genetsku ličnu kartu čak sto miliona ljudi. Sudeći prema podacima Biroa za statistiku stanovništva, u svetu se godišnje sada izda manje pravih ličnih karata ili bilo kakvih drugih dokumenata za identifikaciju.

Ova najava zvuči optimistično budući da laboratorije trenutno godišnje mogu da sekvenciraju samo 1000 različitih ljudskih genoma. No, budući da je prvi ljudski genom dešifrovan pre samo devet godina, nakon poduhvata koji je ujedinio na hiljade genetičara i trajao više decenija, toliko dosadašnje ubrzanje tehnologije dešifrovanja genoma zaista nagoveštava da bi se uskoro moglo očekivati da svaki čovek i na papiru dobije svoju genetsku knjigu.

Sa takvim nivoom razvoja genetske tehnologije, moguće je zamisliti svet u kome svaka osoba za vrlo kratko vreme može da dobije celokupnu informaciju o svom organizmu – šta je zaista zapisano u genima, koje nasledne bolesti, sklonosti, mane, prednosti i sve ono što čini jednu jedinku. To je više nego dragoceno za lečenje praktično svih bolesti.

Takođe, to bi značilo da bi roditelji svakog novorođenčeta mogli da saznaju šta njihovo dete zaista čeka u životu. Međutim, ova informacija, osim što bi olakšala bilo koju vrstu medicinske prevencije, pojedincima čiji genom ne obećava previše, mogla bi da bude velika stigma do kraja života.

Ako nam dosadašnja ljudska istorija išta pokazuje, to je da se ne može očekivati da društvena zajednica bude blagonaklona prema osobama čiji genom nagoveštava da će se teško razboleti ili imati mentalne poremećaje. U svetu gde je kompletna informacija o nečijem telu dostupna, nije isključeno da dođe do stigmatizacije, odbacivanja osoba samo zato što su krišom njihovu žvaku, opušak ili vlas kose odneli u genetsku laboratoriju na ispitivanje.

Još gore, analiza genoma fetusa bi mogla da dovede do mnogo većeg broja abortusa. Izbirljivi roditelji bi, znajući šta čeka njihov porod, mogli češće da se odluče da ga usmrte i okušaju sreću ponovo. Ili da ga, ako nađu stručnjake spremne za to, za nijansu poprave. Ni genetička knjiga nije imuna na naknadne redakcije.

1984.

Britanac Alek Džefris, otac DNK forenzike, 1984. otkrio je način da se pronađu razlike između genetičkog materijala dve osobe. Upoređujući rendgenske snimke DNK profila svog tehničara i njegovih roditelja, on je primetio da se mogu jasno uočiti razlike i sličnosti njihovog genetičkog materijala.

1996.

Prvi sisar kloniran je 1996. godine na institutu Roslin u Škotskoj, kad je posle niza pokušaja iz genetskog materijala šestogodišnje ovce nastala jedna od najpoznatijih životinja na svetu – Doli. Ova čuvena ovca usmrćena je 2003. godine pošto je bolovala od artritisa, oboljenja pluća i drugih teških bolesti.

 

2003.

Krajem osamdesetih istraživači širom sveta započeli su rad na Projektu genom. Ljudski genom uključuje 22 para autozoma i dva polna hromozoma X i Y. Čitanje genoma jednog čoveka, koji je jedinstven, uključuje sekvenciranje najrazličitijih višestrukih varijacija svakog gena. To je prvi put učinjeno 2003. godine.

 

2012.

Genom ljudskog fetusa starog 18 nedelja dešifrovan je 2012. pomoću DNK roditelja. Delovi DNK fetusa iz majčine krvi, u kojoj ona slobodno pluta tokom trudnoće, spojeni su sa DNK oba roditelja. Dobijen je obrazac na osnovu koga je izgrađena cela mapa genoma fetusa čija je tačnost procenjena na 98 odsto.

1665.

Robert Huk, svestrani engleski naučnik i arhitekta, objavio je 1665. Mikrografiju, knjigu sa opisima mikroskopskih i teleskopskih posmatranja. Za svoja proučavanja koristio je ručno izrađen mikroskop napravljen od kože i zlata. Huk je opisujući biološke organizme skovao termin ćelija po uzoru na monašku ćeliju.

1866.

Austrijski naučnik i sveštenik Gregor Mendel, otac moderne genetike, sredinom XIX veka bavio se kultivacijom i ispitivanjem sorti graška, da bi svoja saznanja o procesu nasleđivanja od predaka 1866. pretočio u ono što danas znamo kao Mendelove zakone o nasleđivanju.

1869.

Švajcarski lekar i biolog Fridrih Mišer uspeo je da 1869. identifikuje nukleinsku kiselinu u gnoju koji se zadržavao u hirurškim gazama. Međutim, ni značaj DNK, koji je ubrzo izolovao iz sperme lososa, još nije bio prepoznat, a njegov rad o ovim otkrićima objavljen 1871. nije smatran mnogo značajnim sve do XX veka.

1944.

Austrijski fizičar i biolog Edvin Šredinger izdao je 1944. knjigu Šta je život? u kojoj se sugeriše da u živim organizmima postoje kompleksni molekuli sa genetskim kodom. Iako se već uveliko znalo za DNK, njena uloga u reprodukciji u vreme izdavanja Šredingerove knjige nije bila poznata.

1953.

Ljudski genetički materijal se nalazi u svakoj ćeliji, upakovan u 23 para hromozoma koje čine dva zamotana DNK molekula. Strukturu njihove dvostruke zavojnice otkrili su 1953. Džejms Votson i Frensis Krik i opisali u vrlo kratkom članku Molekulska struktura nukleinskih kiselina, objavljenom u časopisu “Nature”.

Vreme.rs