Bića koja svijetle u mraku

Aequorea victoria
Majka Zemlja je uzela spužvu. Vrijeme je za obrisati ploču, trebat će početi iznova. Nije to prvi put napravila, nebrojene generacije života izredale su se u njenoj burnoj povijesti. Dosta milijuna godina kasnije u kambrijskoj eksploziji života nastat će prepoznatljive linije koje se vuku do današnjih dana i čiji smo mi potomci. Što je bilo prije? Toliko malo toga znamo. Ima li preživjelih od brisanja spužvom pokušaja? Srce nas vuče da vjerujemo u to.

Prekrio ih je drevni pijesak, na dnu nekog mora sasvim drugačijeg od sadašnjeg ispunjenog pjesmom grbavih kitova i presječenog perajama bijelih morskih pasa. Njihova tijela ostaše okamenjena svih tih šest stotina milijuna godina. Jedna nemirna i kontradiktorna vrsta dvonožaca čija se mladunčad hrani iz specijaliziranih žlijezda marljivo je kopala po Ediacara brdima Australije. Iskopala su ih tog kamenog groba i do današnjeg dana nisu shvatili što su. Nazvali su bića tog nemirnog doba Ediacara bionta, život Ediacara. Znanost je ušla u bajku fantastičniju od zmajeva: Cyclomedusa, Spriggina, Dickinsonia, bića koja naizgled sliče na današnji život. Nemamo pojma. Ako je vjerovati finim kemijskim analizama imali su kolesterol pa su bili životinje. Možda su doista samo jedan pokušaj čijih potomaka nema, Zemlja je započela iznova. No u fosilnim tragovima starim kao Ediacara, u današnjoj Kini, našli smo vjerojatno prijatelje koje poznajemo i danas.

Meduze. Veličanstvena bića, plutaju ili se sama gibaju u beskrajnim oceanima, pamte vremena stara kao drveća iz Valinora. Njihovo elegantno gibanje znanosti će dati mogućnost istraživanja gibanja molekula života, naučit ćemo zahvaljujući njima puno više no smo se nadali, a znanost će se poigrati novom paletom boja.

Osamu Shimomura bio je dijete koje je preživjelo bombu na Nagasakiju. Pisat će kasnije Osamu, u trenu eksplozija mu je na kratko oduzela vid. Košmar gubitka jednog čula, crni ocean kao onog trena kada je spužva majke Zemlje obrisala mnoga bića ali ostavila meduze. Retinu Osamu Shimomura parale su zrake nuklearne energije. Odjednom mir. U crnom oceanu sljepila ples meduza u očima smirio je jedno japansko dijete koje je preživjelo čisti užas. Vid će se vratiti Osamu i iz destrukcije stvorit će se novi život. Osamu će studirati farmaciju, imao je sreću jer se kampus uništen eksplozijom doslovce preselio u njego kvart. 1951. godine diplomirat će ali njegova sudbina nije ga vezala za ljekarnu. Vodile su ga meduze.

Ranih šezdesetih godina fascinirala ga je svjetlost; ne možemo zamjeriti nekom tko je na kratko bio bez vida. Malena bića zovu se umi-hotaru, Vargula hilgendorfii. Ona su bioluminiscentna bića, stvaraju kemijsku reakciju čija se energija oslobađa kao vidljiva svjetlost. To je i definicija bioluminiscencije. U taj tren zaljubio se u taj svjetlucavi svijet i proučavao je enzime i kemijske reakcije kojima nastaje svjetlo. Nije niti slutio koliko će dublje blago otkriti.

Amerikanci su zapazili rad Osamua i pozvali ga u svoju zemlju. Tu će se nastaviti baviti bićima koja svijetle u mraku i kao vrstu odabrao je predivnu meduzu Aequorea victoria. Naizgled sve je išlo po planu, otkrio je enzimske reakcije kojima ta lijepa sjevernoamerička meduza stvara svjetlost no otkrio je nešto neobično. Protein koji sam ne stvara svjetlost ali ga apsorbira a potom vraća u drugoj valnoj duljini, odnosno drugoj boji. Ovu pojavu u kemiji zovemo fluorescencija i nije ništa neobično za niz minerala i spojeva. Ipak, ovo je bio fluorescentni protein i nazvat će ga zeleni fluorescentni protein, na engleskom green fluorescent protein (GFP). Japanski skroman, reći će kako nije bio svjestan ikakve primjene ovog proteina.

green fluorescent proteinProteinu je trebalo odrediti strukturu i kao i svaki marljivi Japanac, Osamu je sa svojim kolegama kroz sljedećih 19 godina skupiti 85 000 svjetlećih meduza kako bi otkrio kemijsku tajnu jednog fluorescentnog proteina. 1979. godine Osamu će odrediti kemijsku strukturu GFP proteina i objasniti to njegovo neobično svojstvo. Proći će 13 godina i 1992. godine Douglas Prasher klonirat će gen za GFP. Na žalost, financiranje njegovog rada došlo je pri kraj no Douglas je shvatio vrijednost GFP proteina. Kloniranu sekvencu DNA dao je Martinu Chalfieu. Biolozi su mislili kako taj protein može biti fluorescentan samo u meduzi. Martinov tim odlučio je klonirati i stvoriti GFP u Escherichia coli bakteriji. Otvorili su inkubator i na fluorescentnom mikroskopu Svemir je otvorio svoja svjetlosna vrata. GFP je svijetlio i u bakteriji. Martinov tim je potom stavio GFP gen u malenog marljivog crvića Caenorhabditis elegans i igrom genetike naredio mu da ga bude samo u živčanom sustavu. I tamo je GFP marljivo svijetlio pod fluorescentnim mikroskopom. Znanstvenici su se poveselili kao mala djeca. Kao prvo, jedan GFP protein meduze nije bio toksičan za stanice bakterije i crva. Dobili smo mogućnost bojenja tkiva i organa živim proteinom kako bismo proučavali njihovu funkciju. Za punu radost trebat će se desiti još dva događaja.

1994. godine Tulle Hazelrigg fuzionirat će GFP protein s drugim proteinom. GFP je mali protein i uglavnom ne smeta funkciji drugih proteina. To je bila revolucija. Sve do tada, da bismo znali gdje se u stanici nalazi protein, stanicu smo morali ubiti i obojati pa pogledati njegovu poziciju. GFP je omogućio da to pratimo uživo, u živoj stanici, i pratimo dinamiku proteina. GFP je imao i slabosti. Njegova fluorescencija nije bila iznimno snažna. Trebali smo neku blistaviju varijantu. DNA klon GFP proteina došao je baš u prave ruke. Douglas Prasher dao ga je i kolegi Rogeru Tsienu. Roger će se poigrati mijenjanjem DNA i stvorit će izmijenjeni GFP protein čije smo fluorescenciju mogli još bolje pratiti, a Thustrup stvorit će vrlo stabilan, blještavi GFP kojeg će nazvati EGFP. Krenula je kaskada koju se nije moglo zaustaviti i igrama na strunama DNA nastat će protein različitih boja, više nije bio samo zeleni već plavi, žuti i cijan, nastat će fluorescentni proteini koji svijetle ovisno o oksidativnom statusu stanice.

E coliBoje u biologiji odjednom bile su daleko življe. Mogli smo pratiti proteine kako se gibaju u stanici ili tkivima, pratiti kako i na koji način dva proteina pričaju. Mogli smo naučiti kako se proteini ponašaju pod utjecajem lijekova. Jedan od najljepših trenutaka u radu s mikroskopom bilo mi je promatrati u živo kako pod utjecajem jednog hormona njegov receptor odlazi iz citoplazme u jezgru. Podsjetilo me na ples nekih starih meduza, kako se riječ „život“ proteže duboko na molekularnu razinu. Fluorescentni proteini omogućili su bazična otkrića u fiziologiji bez kojih ne bi bilo mnogih napredaka kojima smo svjedočili. 2008. godine Roger Tsien, Osamu Shimomura i Martin Chalfie dobili su Nobelovu nagradu.

Prije 600 milijuna godina Zemlja je uzela spužvu, treba sve obrisati i krenuti iznova. Na jednoj strani ploče je zastala. Maleno nježno biće plutalo je u crnom oceanu. Zastala je, maknula je spužvu i uzela kredu u boji. Vrijeme je za živopisne fluorescentne boje. Ona banda sisavaca iz daleke budućnosti stvorit će joj puno glavobolja ali jednog malog Japanca koji će preživjeti nuklearnu bombu treba će utješiti.

U dalekom oceanu, bića naizgled bez sofisticiranog mozga, bit će svjetionici malenim nesnosnim sisavcima. Quo vadis, homine? Kamo ideš čovječe?

Podijeli znanje

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on pinterest
Share on email
Share on print

PREDAVANJA

RIJEKA- BILJKE RASPOLOŽENJA
29.11.2019.

ZAGREB- IMUNITET
04.12.2019.

PRIČE IZ ŠUME STRIBOROVE

Stribor Marković
Scroll to Top

Ova stranice koristi kolačiće kako bi pružila bolje korisničko iskustvo.

PREDAVANJE RIJEKA

BILJKE RASPOLOŽENJA

dr. sc. Stribor Marković, mag. pharm.
29.11.2019.

PREDAVANJE ZAGREB

IMUNITET

dr. sc. Stribor Marković, mag. pharm.
04.12.2019.