Naslovnica Tech/Sci Znanost

Igor Rudan: Ljudski život zapisan 
je u samo jednoj stanici iz koje nastaje

Želimo li znatno produljiti ljudski život intervencijom taj sustav, najprije moramo dobro razumjeti kako on funkcionira
15. svibnja 2019. u 22:34 12 komentara 3069 prikaza
dijete, DNA
Foto: Getty Images
Pogledajte galeriju 1/2

Podjednako su zanimljivija pitanja jesu li stanice uopće mogle nastati spontano u svemiru, spajanjem atoma i molekula, ili su više nalik nekim vrlo ingeniozno dizajniranim, sićušnim bioničkim kompjuterima koji imaju vanjsku membranu načičkanu raznim receptorima? Njima mogu “osjećati” okoliš u kojem se nalaze, a imaju i jezgru s kojom onda mogu razmjenjivati informacije i prilagođavati se bilo kakvom okolišu na koji naiđu, kao i tzv. epigenetske mehanizme, koji poboljšavaju i ubrzavaju njihovu prilagodbu na okoliš.

DNK IGOR RUDAN Kako znatno produljiti ljudski vijek: Iznenađujući napreci u znanosti

Kako je moguće iz informacije sadržane u jednoj jedinoj, prvoj stanici organizma, razviti tijekom nekoliko mjeseci cijeli organizam? Može li itko zamisliti da se iz jedne jedine cigle, temeljem informacija sadržanih u njoj, tijekom devet mjeseci, isključivo umnožavanjem te prve cigle, razvije čitav grad New York, Šangaj ili Tokyo, sa svojom cjelokupnom infrastrukturom – vodovodom kao arterijama u tijelu, kanalizacijom kao venama, velikim elektranama kao mitohondrijima, svim svojim električnim instalacijama kao živcima, sa stadionima, aerodromima, mostovima, tunelima, parkovima, i svim drugim čudesima koje jedan funkcionirajući megalopolis posjeduje, a za što bi se analogije mogle naći i u ljudskom tijelu.

Kako je to moguće? I možda još i čudnije, kako je moguće da se sve informacije sadržane u toj prvoj stanici, zapisane uz pomoć tri milijarde slova, poput velike knjižnice s tisućama knjiga – kako je, dakle, moguće da se svakom diobom stanice te informacije umnažaju jednakom preciznošću kao da su sve te knjige u imaginarnoj knjižnici savršeno fotokopirane? Kako je uopće moguće prepisati tu informaciju kopiranjem trilijunima puta, a u vremenu od samo devet mjeseci, dok smo u majčinoj utrobi? Koliko brz i precizan mora biti taj mehanizam?

Stariji par životna dob Koliko žive Hrvatice, a koliko Hrvati? Umiremo mlađi od ostalih u EU

Jer, uz sva naša tehnološka čuda današnjice, nisam siguran da imamo slične primjere na našoj razini prostora u poznatom nam svijetu. Zato mi se ponekad čini kako bi vrijeme moralo teći puno brže na tim sićušnim razinama prostora, dok na velikim razinama prostora ono protječe relativno znatno sporije. Zato se, možda, zvijezde vrte toliko sporije oko središta svojih galaksija no što se elektroni vrte oko jezgri svojih atoma. U svakom slučaju, sve je to jako čudno.

Ali, želimo li značajno produljiti ljudski život intervencijom u taj sustav, onda moramo najprije dobro razumjeti kako on funkcionira. O tome zašto su upravo stanice našeg organizma i razna njihova svojstva glavna prepreka znatno duljem životu ljudskog organizma, pisat ću u idućim nastavcima, a prije toga podsjetit ćemo na neke pionire koji su nam donijeli najviše znanja o pitanjima koja su do sada postavljena.

Miroslav Radman, Ivan Đikić i Hedvig Hričak Znanstvena krema Cijenjeni vani: Ovo su Hrvati koji su članovi inozemnih akademija

O tome kako ljudski život doista počinje iz jedne jedine stanice možda nas nitko nije osvijestio bolje od Sir Roberta Geoffreya Edwardsa, britanskog fiziologa i pionira reproduktivne medicine, koji je uveo tehniku “umjetne oplodnje” – tzv. beba iz epruvete – kako bi pomogao neplodnim parovima.

Prva je tako začeta osoba u ljudskoj povijesti bila Louise Brown, rođena 1978. godine, što znači da najstarija osoba na svijetu čija je prva stanica nastala izvan trbušne šupljine majke ima tek 40 godina. No od tada su milijuni ljudi začeti na ovaj način, tzv. in vitro fertilizacijom (IVF) pa je Sir Robert G. Edwards 2010. nagrađen Nobelovom nagradom.

Uz osvješćivanje kako svi doista nastajemo iz jedne jedine, golim okom nevidljive stanice, neki su znanstvenici također pomogli shvatiti kako je u toj stanici sadržana i baš sva informacija, neka vrsta “plana”, potrebnog za razvoj čitavog ljudskog organizma.

Prvi velikan nagrađen Nobelovom nagradom za razumijevanje tog zapisa u stanici, još davne 1910., bio je njemački znanstvenik Albrecht Kossel. Shvaćajući kako se deoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNK), koje su bile otkrivene u drugoj polovici 19. stoljeća, nalaze u gotovo svim stanicama svih živih organizama, bilo je jasno da moraju imati neku važnu biološku ulogu.

Kossel je istraživao njihovu kemijsku strukturu te otkrio kako su građene od samo pet dušičnih baza, tj. “slova”, za koja će kasnije postati jasno kako čine informacijski zapis, tj. kod. Radilo se o adeninu (A), citozinu (C), gvaninu (G), timinu (T) i uracilu (U).

Zagreb: Izložba "2068. - Pogled u budućnost" Adriana Prlić Algoritam ili kristalna kugla za pogled u budućnost

Idući veliki pomak u razumijevanju da je informacija organizirana u gene te kako se ona prenosi s generacije na generaciju postigao je američki znanstvenik Thoman Hunt Morgan. On je pratio nasljeđivanje raznih svojstava u vinskih mušica te je dokazao kako se “geni”, tj. nasljedne informacije uz koje je mogao povezati određena svojstva mušica, nalaze unutar kromosoma u jezgri stanice te su organizirani u duge nizove unutar tih kromosoma.

Štoviše, zaključio je i kako mehanizmom “crossing overa” informacija s kromosoma naslijeđenih od očeva može “skočiti” na kromosome naslijeđene od majke i obratno. Zahvaljujući tim spoznajama nagrađen je Nobelovom nagradom 1933. godine. Genetikom vinskih mušica bavio se i američki znanstvenik Hermann Joseph Muller.

Zainteresiran za pitanje kako se ta informacija unutar živog bića može mijenjati, kako bi omogućavala evoluciju i prilagodbu okolišu svakoj vrsti, ali i razvoj sasvim novih vrsta, bavio se fenomenom koji je dobio naziv u kasnom 19. stoljeću – “mutacijama”, tj. naglim promjenama u informacijskom kodu. Muller je pokazao kako se broj genetskih mutacija u vinskih mušica jako poveća ako ih se izloži zračenju X-zrakama, a broj mutacija se povećava usporedno s povećanjem doze zračenja. Zahvaljujući tom otkriću, nagrađen je Nobelovom nagradom 1946. godine.

manolić josip manolić S 10 je gledao prvo nogometno prvenstvo, s 37 otpratio životinju u svemir, s 99 javlja se na Fejsu

Idući važan korak na ovoj istoj liniji djelovanja, koristeći se istim metodama, učinili su američki znanstvenici George Wells Beadle, Edward Lawrie Tatum i Joshua Lederberg, nagrađeni Nobelovom nagradom 1958. godine.

Svi kemijski procesi unutar stanice, tj. njezin metabolizam, bili su posredovani proteinima koje zovemo enzimi. Beadle i Tatum dokazali su kako geni u informacijskom kodu stanice izravno utječu na izgradnju svih enzima. To su pokazali ozračivanjem stanica plijesni X-zrakama, izazivajući mutacije i dovodeći do promjena u enzimima, a time i u metabolizmu, čime je postalo jasno kako za svaki enzim postoji neki gen.

Lederberg je bio nagrađen zajedno s njima jer je pokazao kako bakterije, iako se smatralo da sve moraju imati sasvim jednak genetski materijal jer su jednostanični organizmi, to ipak nemaju jer su u stanju prenositi jedne drugima dijelove svojega DNK putem spojnice između dvije bakterije nalik na mostić.

Pokazao je kako bakterije mogu razmjenjivati svoju genetsku informaciju i procesom tzv. transdukcije, gdje virusi koji napadaju bakterije i umeću im se u informacijsku uputu, tzv. bakteriofagi, također mogu prenositi genetsku uputu s bakterija na drugu bakteriju, pojačavajući time dojam o važnosti informacijskog zapisa u svakoj stanici.

Dijelovi motora
SRCE AUTOMOBILA
Dijelovi motora i zašto ih je bitno poznavati

A1 izdvaja za Vas

  • dvojnica:

    Ono sto je prije nekoliko desetljeca u znanstvenim krugovima bilo nezamislivo sada se pojavljuje kao ozbiljna teza da stancce nisu nastale slucajnim sudarima molekula nego su DIZAJNIRANE.

  • Megapolis:

    Konačno nešto zanimljivo za čitati. I to napisano rječnikom koji može pratiti prosječni čitatelj. Što se teme tiče: kad se otkrije tajna te ćelije biće sve jasno. Obično je istina jednostavna...

  • Latz:

    Feljton bi se trebao zvati "Kako sam odlučio zaraditi na odavno ofucanim i pobijenim argumentima"...