Niekiedy mówi się, że ludzkość musiała czekać wiekami na epokowe wynalazki, które zmieniały jej mentalność, a co zatem idzie i stopień cywilizacyjnego rozwoju. Dwudziesty wiek miał swojego Einsteina. Jego prace badawcze, zapoczątkowane w 1905 roku, zawróciły ludzi o sto osiemdziesiąt stopni w sposobie pojmowania czasu i przestrzeni. Powstała jedna kategoria czasoprzestrzeni.
W tymże wieku inna rewolucja nastąpiła w początkującej zaledwie genetyce: dwaj uczeni brytyjscy, James Watson i Francis Crick odkryli, że geny abstrakcyjne dotąd dla nauki, są budulcem organizmów żywych i układają się w podwójną spiralę, helisę. Miało to miejsce w 1953 roku, ale nawet nie trzeba było czekać półwiecza, gdy genetyka dokonała opisania całego genomu ludzkiego. A po tym wydarzenia poszły wręcz lawinowo.
Wiele napisano artykułów o zadziwiających meandrach nauki – raz ona przyspiesza, rewolucjonizuje nawet samą siebie, a innym razem spowalnia, okopuje się w okopach konserwatyzmu.
Pod tym względem rok 1905 był wyjątkowy i zarazem przełomowy. Należał do tych rzadkich chwil w dziejach nauki, gdy dzięki wielkiemu olśnieniu, iluminacji, cała gałąź nauki przestawiała się na nowe tory. W tym właśnie roku Albert Einstein ogłosił cztery teksty, które przestawiały nasze myślenie o funkcjonowaniu rzeczywistości i to całościowo – od głębi mikrokosmosu atomów po najdalsze głębie i krańce kosmosu. Przez następne kilkadziesiąt lat Einstein i właściwie garstka “szaleńców” skupionych przy nim, a wśród nich polski przyjaciel i interpretator teorii względności, Ingartner, któremu udało się w stosunkowo dostępny sposób wytłumaczyć ją szerokiemu odbiorcy. Na tym tle powstała znakomita sztuka teatralna Cwojdzińskiego pt. “Drugi wymiar teorii względności”.
Pierwsze rewolucja XX wieku Jak już napisałem poprzednio, w 1905 roku Albert Einstein ogłosił cztery prace, które – najkrócej rzecz ujmując – zmieniły sposób myślenia o czasie, przestrzeni, materii i energii. Dotyczyło to stosunkowo nielicznego, elitarnego kręgu naukowców. Ale nie tylko. Jak wprędce okazało się, również i wojskowych. Pilnie wsłuchali się w teorię przemiany materii w energię, jeśli zostaną spełnione ku temu warunki.
Ukoronowaniem prac Einsteina stało się ogłoszenie ogólnej teorii względności, która uznaje siłę ciążenia za właściwość czasoprzestrzeni. Potrzeba było kolejnych siedemnastu lat, by w Stanach Zjednoczonych powstał pierwszy na świecie reaktor jądrowy, który okazał się być tylko wstępem do myślenia kręgów wojskowych o budowie bomby atomowej. Została ona użyta do złamania obrony Japonii przed inwazją sił sprzymierzonych na wyspy. Zrzucenie bomby atomowej na Hiroszimę i Nagasaki, otworzyło nową erę. Okazała ona prawdziwie niszczycielską moc, obracając miasta w dymiące koszmary i wyparowując ludzi niczym krople wody rzucone na rozpaloną blachę. Ci nawet, którzy przeżyli umierali na chorobę popromienną długie lata.
Broń atomowa i termojądrowa zawisła nad światem niczym osławiony miecz Damoklesa. I nie zmieniło w niczym sytuacji wydanie przez Rosenbergów tajemnicy produkcji broni atomowej Sowietom. Przeciwnie. Groźbę użycia tej broni w przyszłym konflikcie zbrojnym, jeszcze bardziej ją wzmocniło. Tzw. klub atomowy uległ wkrótce poszerzeniu o nowe państwa. I obecnie do jej posiadania przyznają się jeszcze kolejne z nich, szantażując pozostałe tym, że mogą w każdej chwili odpalić rakiety zawierające śmiercionośną broń. Nieprzypadkowo mówi się o overkill theory, bowiem nagromadzony w chwili obecnej arsenał broni jądrowej jest w stanie zabić całą ludzkość.
W przeliczeniu “na głowę” owa broń zdolna jest unicestwić każdego mieszkańca naszej planety 123 razy, wliczając w to nawet jeszcze trzy nienarodzone pokolenia. To mówi samo za siebie.
Co ciekawsze, energia atomowa i termojądrowa rodzi nie tylko zagładę ludzkości, ale także jej nadzieje na zaspokojenie wzrastających energetycznie potrzeb ziemi i “kolonizację” innych globów we wszechświecie. Poświadczają to siłownie termojądrowe i napędy rakietowe, które są dziś jeszcze w powijakach, ale już jutro mogą stać się podstawowym napędem statków i sond międzygalaktycznych.
Są zatem w energii atomowej dwie strony medalu: awers i rewers – zło i dobro – który z nich wykorzystamy zależy od samych ludzi. Oby była to dobra jej strona.
Druga rewolucja XXI wieku O ile Einstein i garstka wybitnych fizyków kształtowali ubiegły wiek przez prawie kilkadziesiąt lat, kładąc podwaliny pod wszystkie jego osiągnięcia techniczne i innowacyjne, o tyle nasze czasy, wiek XXI, już dzisiaj możemy nazwać wiekiem genetyki. Rozszyfrowanie budowy DNA i zrozumienie roli, jaką pełni, będąc nośnikiem informacji w świecie materii ożywionej w każdym z gatunków w niej reprezentowanych, co zapewniło dziedziczenie wszystkich jego cech pierwotnych i – po modyfikacji mutacyjnej – wtórnych.
Będzie o tym za chwilę nowa. Poprzedni wiek w fizyce einsteinowskiej umożliwił ‘‘rozłupanie’’ jądra atomu, jakby wyzwolił moc ukrytą w jego wnętrzu, ale już od historycznego osiągnięcia Jamesa Watsona i Francisa Cricka, którzy odkryli, że DNA ma budowę podwójnej helisy w 1953 roku i ujawnili, iż abstrakcyjne dotąd geny składają się z innych elementów, czyli że nie są jednolitą całością, której nie można w żaden sposób “ruszyć”, co pozwoliło właśnie genetykę uznać jako naukę najbliższej przyszłości. Chyba samo wskazanie milowych kroków poczynionych tylko w okresie od 1953 do chwili obecnej, zwłaszcza od końca lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku do roku 2007, poświadcza to najdobitniej.
Ostatni okres, niepełne dwudziestolecie, okazało się być prawdziwie rewolucyjne. Tak, jak w minonym wieku, Albert Einstein, Niels Bohr, Edwin Hubble i kilku jeszcze innych uczonych sięgnęło w głąb atomu i przestrzeni kosmicznej, tak i obecnie, dokładnie w tym czasie, który obejmujemy już własną pamięcią, szereg naukowców, poczynając od Jamesa Watsona i Francisa Cricka, a kończąc na ostatnich z nich: Jay Kreaslingu, Svante Paabo, Ericu Landerze, Craigu Venterze, czy George Churchu, dokonała “przeniknięcia” w podstawowe cegiełki życia, w geny.
Już od roku 1900, czyli od czasów, gdy ukazały się prace Czecha, Grzegorza Mendla, dotyczące zjawiska dziedziczenia, naukowcy uznali za podstawową jednostkę dziedziczenia właśnie gen (tak, jak w fizyce przedeinsteinowskiej taką jednostką był atom).
Rozszyfrowanie budowy DNA w organiźmie żywym i zrozumienie jego roli jako nośnika informacji o cechach tego organizmu wprawdzie nie naruszyło status quo o ogólnej wiedzy w biologii i nauce o człowieku. Przynajmniej na początku. Później rozpętała się lawinowo nawałnica odkryć i wynalazków. Geny zostały “rozłożone” na czynniki pierwsze i okazały całą złożoność i skomplikowanie, za sprawą uczonych brytyjskich, odkrywców podwójnej helisy i roli drugiego czynnika RNA. Wówczas z biologii wyodrębniła się nowa dynamiczna nauka – genetyka. Pojęcie genu, rozumianego w sensie medlowskim jako jednostki dziedziczenia legło w gruzach. Okazało się jedną z kolejnych porażek nauki. Jej miejsce zajęło przekonanie, że pojęcie dziedziczenia, a nawet mutacji jest bardziej skomplikowane niż to, co wyobrażano sobie poprzednio.
Dzisiaj większość uczonych uważa, że jest układem wzajemnych oddziaływań między podstawowymi składnikami genomu, rozrzuconymi po różnych genach, a nawet znajdującymi się w tzw. śmieciowym DNA. Ów śmietnik, jeszcze niedawno tak myślano, nie spełnia żadnej użytecznej roli, ale dopiero os
tatnio uznano, iż pełnić on może parę interesujących biologów funkcji, gdy odrzucono wiodącą rolę genów w dziedziczeniu, wykluczającą istnienie innych jego czynników, a poczęto uważniej ‘‘przeglądać się’’ poszczególnym ‘‘literom” genów, czyli czterem nukleotydom budującym DNA (nazwano je literami A, C. T i G).
Wówczas dostrzeżono związki przyczynowo-skutkowe, odpowiedzialne za wiele cech dziedzicznych, w tym za różnego rodzaju choroby, które są przenoszone właśnie przez dziedziczność, a wśród nich choroby Alzheimera, Parkinsona, schizofrenię, czy nowotwory i cukrzyce typu I i II.
W ciągu zaledwie kilku lat, jakie dzielą nas od opisania całego genomu ludzkiego, a później tylko kilku miesięcy ubiegłego roku (od kwietnia do sierpnia 2007 roku), uczonym rzeczywiście udało się odnaleźć konkretne zakłócenia w kolejności nukleotydów w DNA, co doprowadzało do powstania wielu chorób trapiących ludzkość od zarania dziejów takich, jak wyżej już wskazane, ale także jaskra, nieswoistego zapalenia płuc, jelit, reumatoidalego zapalenia stawów, zapalenia jąder, kamicy żółciowej, nadciśnienia, stwardnienia rozsianego, choroby wieńcowej, nowotworów piersi, jelita grubego i prostaty, skłonności do zakażania się wirusem HIV o pełnoobjawowym AIDS.
Nic więc dziwnego, że czołowe brytyjskie czasopismo: Nature napisało bez cienia emfazy, iż: “Wyścig nauki do odkrycia genów odpowiedzialnych za choroby wchodzi w decydującą fazę. Po latach błądzenia, naukowcy są przekonani, że udało im się osiągnąć cel i upolować grubszą zwierzynę. Dzięki nowemu podejściu mogą określić zmiany genetyczne, stanowiące prawdopodobną przyczynę powszechnie występujących chorób, zaś ingerencja w geny może te choroby stopniowo eliminować i wydatnie przedłużać życie”.
Już za kilka lat każdy lekarz rodzinny będzie mógł przeprowadzić komputerową analizę genomu pacjenta, wykrywając – dzięki niej – skłonność do takich czy innych schorzeń. Taka sylwetka zdrowia człowieka umożliwi nie tylko prawidłowe postawienie diagnozy, ale i umożliwi skuteczne leczenie pacjenta podczas trwania choroby, a nade wszystko skuteczną profilaktykę w oparciu o uzyskane dane. Dzięki nowej metodzie, zwanej interferencją RNA (RNAi), lekarze będą mogli wpływać na to, w jaki sposób nasz organizm buduje cząstki białek, tkanki tłuszczowej, sposobu spalania pożywienia i jego przemiany w energię życiową, korzystając z zawartego w DNA zapisu.
Jeszcze do roku ubiegłego naukowcy byli przeświadczeni o tym, że geny decydują o wszystkim i są podstawową jednostką dziedziczności. Wprawdzie w 1993 roku, lauraci Nagrody Nobla – Philip Sharp i Richard Roberts stwierdzili, że DNA kodujące białko nie jest bynajmniej zawarte w jednym genie, ale jest podzielone i “rozrzucone” w różnych miejscach genomu, ale “kanon genu” jako niezastąpionego dziedzica był kompletnie niepodważalny.
Dopiero prace badawcze wizjonera genetyki, Leroya Hooda, doprowadziły do rewolucyjnego przełomu. Uczony ten, pracując w Institute for Systems Biology w Seattle, stwierdził, że genetyka nie może posługiwać się nadal chałupniczą metodą rozpatrywania budowy DNA z czterech nukleotydów i białek z 21 aminokwasów, bo cały ten proces w odniesieniu do genów można zautomatyzować dzięki “zaprzęgnięciu” do pracy komputerów. Policzą one dokładniej i szybciej niż ludzie. Przede wszystkim wielokrotnie taniej. Bo i rzeczywiście, cóż dla komputera znaczy policzenie wszystkich kombinacji czterech liter nukleotydów i dwudziestu jeden aminokwasów? Nic, po prostu nic!
Większość ówczesnych genetyków nie była jednak w stanie uwierzyć, że o czymś tak ważnym i istotnym jak analiza tak złożonego, jak podstawowe mechanizmy życia, miałby decydować automatyzm komputerów.
A jednak tak było. Hood, i ludzie z nim związani, zaprojektowali i zrealizowali urządzenia do badań biologii molekularnej. Dwa z tych urządzeń odczytywały i zapisywały informacje o DNA i o aminokwasach (jedno z nich), a drugie działały w odwrotną stronę, co dało – w efekcie – podwójną helisę, czyli spiralę życia. To znaczy zmieniały informację elektroniczną w nowo syntetyzowane sekwencje DNA i białek. W ten sposób bioinżynierowie dostali w ręce nieograniczone niczym możliwości tworzenia nowych genów, które można badać in vitro lub dołączyć do istniejących już organizmów żywych, odpowiednio je modyfikując, i zmieniając, zgodnie do potrzeb ich “twórców”.
W tym miejscu muszę się zastanowić, jak może w przyszłości postąpić człowiek, gdy – co nie jest wykluczone – napotka na innych globach podczas podróży kosmicznych pierwociny życia? Czy będzie je tylko obserwował, czy też nada im taki rytm trwania, by u końca drogi pojawić się mógł rozum u kreowanych istot. I czy nam się to przypadkiem nie przytrafiło u progu naszego człowieczeństwa? Jest nad czym się więc zastanawiać, choćby tylko w kontekście posiadanej dzisiaj wiedzy o inżynierii genetycznej...
Nawet gdyby jeszcze dzisiaj nie udało nam się sięgnąć do gwiazd i do ich układów planetarnych, to przecież można zastanowić się, jaki możemy zrobić wobec siebie użytek z uszczkniętej ledwie co wiedzy i z praktycznego jej zastosowania. Przecież wiemy o tym, aż nazbyt dobrze, iż nasze życie pełne jest skaz genetycznych, chorób i zaznaczonego w naszych genach procesu umierania? Nieprzypadkowo kiedyś napisałem, że człowiek poddany jest dwóm dworcom śmierci: uwiądowi starczemu i nowotworom. Mogą one zatrzymać pociąg życia, w każdym miejscu.
Jednak dwaj genetycy, Andrew Fire i Craig Melo nie tak dawno zaszokowali świat doniesieniem o odkryciu ważnego mechanizmu, który dotąd był pomijany: interferencji RNA (RNAi) w komórce (za to odkrycie zostali oni w 2006 roku nagrodzeni Nagrodą Nobla).
Najprawdopodobniej wię-kszej sensacji wśród naukowców nie mogłoby być np. znalezienie życia pozaziemskiego w pobliżu naszej planety!
Specjaliści dotąd byli pewni, że maszyneria komórki składa się z genów, które kierują wytwarzaniem białek zawiadujących w komórce “resztą roboty’’. Tymczasem odkryto proces, w którym białka w ogóle nie biorą udziału.
Okazało się, że dziesiątki tysięcy obszarów genomu ludzkiego, czyli część tzw. śmieciowego DNA, kieruje wytwarzaniem związków chemicznych nazwanych mikro-RNA (miRNA). Są one kawałkami RNA, dobrze znanego składnika komórek. Owe miRNA nadzorują nieznany dotąd proces nazwany interferencją RNA (RNAi). To one właśnie modyfikują proces przetworzenia zapisu z DNA na produkcję białek w komórce! Rewelacyjna wiadomość wiąże się z tym, iż RNAi, prędzej czy później, otworzą nowe możliwości dla terapii genowej.
W setkach chorób trapiących do dzisiaj jeszcze całą ludzkość. Wraz z tym odkryciem okazało się, że genomy poszczególnych ludzi różnią się między sobą tak znacznie, iż należy właściwie do każdego z nich zastosować prawidłową diagnozę genetyczną, czyli czytać indywidualnie każdy genom. Ale też jednocześnie coraz łatwiej jest go czytać, gdyż techniki “czytania’’ stają się coraz lepsze, tańsze i wydajniejsze dzięki komputerom trzeciej i czwartej generacji. Nie jest wykluczone, że każdy z nas wkrótce będzie posiadał własny zapis genomu, co pozwoli skuteczniej odczytać go w stadium jego “normalnego’’ zapisu i stadium ujawnienia choroby, a więc skutecznego przeciwstawienia się jej dzięki kuracji genetycznej.
Nie mówiąc już o odmładzaniu komórek, co udało się już osiągnąć amerykańskim i japońskim naukowcom, dosłownie pod koniec ubiegłego roku przez przeprogramowanie ich zapisu. Jeszcze, póki co, tylko w przypadku komórek sk
óry ludzkiej, co jest dopiero początkiem długiego i żmudnego procesu, oraz także i innych komórek należących do genomu ludzkiego. Ale nie miejmy żadnej w tym względzie wątpliwości – co ma swój początek, też i ma swój kres, koniec.
Jednak warto walczyć choćby o przedłużenie życia, bo jest ono najwyższą wartością, nim wreszcie osiągniemy wyznaczony nam próg trwania. Leszek A. Lechowicz
Redakcja
