1. dio: Može li osoba osporiti svoje gene
U teoriji, živi organizmi mogu živjeti vrlo dugo, gotovo zauvijek. Odakle je nastala tako loša imovina kao što je smrt živih bića?
Svi ćemo jednog dana umrijeti. Nažalost (a možda i na sreću postoje različita gledišta), život je sređen na takav način da ovo čudo dovršimo s vrlo neugodnim obaveznim dodatkom - smrću.
Neki biolozi smatraju da to nije uvijek bilo tako. Čini se da je slavni August Weismann prvi posumnjao u "neizbježnost" smrti. To je predak weismanističko-morganističkih genetičara, pa ga je mrzio Trofim Lysenko. U svom predavanju, koje je Weismann održao u Freiburgu 1881. godine, rekao je: "Smrt ne doživljavam kao primarnu potrebu, već kao nešto što se stječe drugi put u procesu prilagodbe." Dakle, smrt je priroda izmislila da bi se osigurala promjena generacija, bez koje se život ne može razvijati i bez kojega je evolucija nemoguća.
Uloga DNK u nasljednosti još nije bila poznata. Bilo je nejasno kako je genetika organizirana općenito, a Weisman je smatrao da će se sve to otkriti: "Nema sumnje da viši organizmi u verziji svog dizajna koja je došla do nas danas sadrže sjeme smrti." O kojim sjemenima govorimo? Naravno, o genima. To jest, ako je preveden na moderniji jezik, poznati biolog izjavio je da su geni smrti ugrađeni u sve žive organizme (to jest vas i mene). Pa ispada da se jednog dana mogu uključiti i da ćemo odmah umrijeti. Počinimo, da tako kažemo, molekularno biološko samoubojstvo.
Koliko smo se dogovorili? Do te mjere da su živi organizmi nekako programirani na samoubojstvo? Možda se čini ludim. Svatko zna za instinkt samoodržanja i općenito što može biti vrijednije za tijelo i osobu od njegovog vlastitog života?
Promotivni video:
Najviši cilj živog organizma
S humanitarnog stajališta, to je, naravno, naša ljudska sebičnost, najveća vrijednost. No, autor ovih redaka je profesionalni biolog, pa čak i sa spremnošću za medicinu. Tako da i ja smatram osobu samo živim bićem koje je povezano s kralježnjacima, životinjama, sisavcima, iz reda primata, roda Homo, vrste sapiens. A znam da za sva živa bića postoji stvar koja je mnogo vrijednija od njihovog vlastitog života. Ovo je genom njihove vrste. Skup svih gena, koji određuje što je to stvorenje, kakvo je biće.
A ovo je stvarno važna stvar. Genom svake vrste nastao je kao rezultat desetaka i stotina milijuna godina evolucije, a ako se jednom izgubi, vrsta će potpuno nestati, što znači da su svi ti milijuni godina prošli uzalud. Sva živa bića i u svom broju s vama, od njihovih roditelja dobivaju primjerak genoma, provjere njegove (kopirajuće) performanse tijekom života, a ako se kopija pokazala dobrom, onda se prosljeđuje njihovoj djeci. Netko drugi pita o smislu života? S gledišta biologije, izgleda ovako. Dobio sam ga, malo ga upotrijebio i, ako dobro funkcionira, proslijedio sam dalje.
Obično se interesi genoma potpuno podudaraju s interesima njegovog privremenog nosača. Ako stvorenje, koje nema vremena da ostavi potomstvo, umre, tada će kopija njegovog genoma zauvijek izgubiti. Ali ponekad se dogode vrlo neugodne situacije kada se želje samog nosioca ne podudaraju s potrebama genoma. I tada nam naši geni odmah pokazuju tko je šef kuće.
Dobar primjer su pivski kvasci, jedan od omiljenih predmeta istraživanja među biolozima. (Sumnjam da je to zbog prekrasnog nusproizvoda koji mogu proizvesti.) Kvasac je prilično primitivna jednoćelijska gljiva, a može živjeti na dva načina: reproducirajući se aseksualno ili se seksualno reproducirajući.
Ako je u njihovom životu sve u redu, tada se kvasac razmnožava, pljuvanjem novih stanica iz sebe, svojih točnih kopija-klonova. Postupak se može ponoviti više puta, a kvasac živi jako dugo, množeći se u broju i pokušavajući zauzeti što više prostora. Evolucija u ovom načinu rada je izuzetno spora, jer je varijabilnost vrlo mala, nove i stare stanice se miješaju u okolini, a ima puno starih. Općenito, stagnacija.
Ali tada se uvjeti počinju pogoršavati (na primjer, jede se sva jednostavna hrana koja se nalazi na tom području). Stanice kvasca osjećaju da je besplatan kraj i "odlučuju" ubrzati vlastitu evoluciju, vraćajući sposobnost brze prilagodbe novim uvjetima. To se postiže pomoću dvije stvari:
Uvodi se obavezna seksualna reprodukcija.
Da bi se to postiglo, stanice kvasca dogovaraju se o tome koji će od njih biti dječak, a koja djevojčica, i dogovaraju razmjenu gena.
Pojavljuje se brza smrt.
Programirana smrt stanica kvasca, a koja nije prisutna u ugodnijim uvjetima aseksualne reprodukcije. Očito je nužno da bi stara generacija kvasca napravila mjesta za novu koja je posljedica "miješanja" gena.
A znate koji je signal koji pokreće programiranu smrt stanica kvasca? Feromon - tvar koju kvasac jednog spola osjete predstavnici suprotnog spola. Otkrivanje ove činjenice uzrokovalo je puno buke u gomili znanstvenika s kvascima. Evo jedne srdačne priče o ljubavi i smrti u pivskom kvascu.
Žrtvovanje je opće pravilo
Odnosno, čim je vrsta trebalo da ubrza vlastitu evoluciju, interesi pojedinih pojedinaca odmah su žrtvovani zarad Njegovog veličanstva. A to pravilo, žalosno za pojedince, može se pratiti na stvorenjima bilo koje složenosti.
Pomislite na jednogodišnje biljke koje umiru čim njihov plod dozrijeva. Usput, oni uopće ne mogu biti godišnji. Samo uzgoj jednom. Na primjer, bambus živi desetljećima, a zatim cvjeta, formira sjemenke i potom umire. Napominjemo da se nekoliko mutacija u genima godišnje biljke može pretvoriti u … višegodišnju. Na primjer, to su uspjeli belgijski genetičari, djelo je nagrađeno publikacijom Nature.
Mislite li da se to odnosi samo na gljive i biljke? Ovdje su insekti. Kruna evolucije, usput! Pitajte bilo kojeg beskralježnjaka zoologa koji je hladniji - dipitera ili nekih nespretnih ćelavih majmuna? Mayflies ne žive dugo: od nekoliko sati do nekoliko dana (ovisno o određenoj vrsti), jer nemaju … usta. Ne mogu jesti i umrijeti od gladi. Sviđa li se svakom pojedinom majuhu? Ne mislim tako. Jesu li zadovoljni genomom svojih vrsta? Siguran sam. Jednostavno zato što se radi o vrlo uspješnoj, odnosno široko rasprostranjenoj i vrlo dugogodišnjoj životinjskoj vrsti. Puno stariji od tebe i mene.
Prekinite sustav, promijenite program
Dakle, začudo, postoje samoubilački genetski programi. Ali o njima smo uopće počeli govoriti o tome da se još jednom zadivimo uređenjem žive prirode. Puno je goruće pitanje koje se tiče svakog od nas. Sjećate se - "svi ćemo umrijeti"? Zar naš genom nema nikakve veze s ovom tužnom činjenicom? Nismo li od svojih primitivnih predaka naslijedili neki genetski program, čija je svrha dovesti nas u grob?
Pokušat ću vam dokazati da je tako. I možemo si priuštiti da propadnemo ovaj program. Jer je potreban s jedinom svrhom ubrzavanja evolucije čovjeka kao biološke vrste. Ali to nam više ne treba, jer umjesto puževog tempa evolucije, ljudi već odavno koriste mnogo bržu i učinkovitiju metodu preživljavanja kao vrste - tehnički napredak. A to znači da mu više ne trebaju sve vrste neugodnih evolucijskih alata i mogu se isključiti bez obzira na to kako je Njegovo Veličanstvo Ljudski genom prosvjedovalo protiv toga.
Drugim riječima, sasvim je moguće postaviti pitanje, želimo li i dalje biti privremeno skladište gena na putu od generacije do generacije? Biološki stroj, slijepo slijedeći naredbe vlastitog genoma? Je li vrijeme za strojni ustanak?
Drugi dio: Kako genetski program tjera ljude u grob
Najveća prijetnja čovjeku je biološko starenje, to jest sporo slabljenje tjelesnih funkcija, što neumoljivo povećava vjerojatnost smrti. Postoji svaki razlog da vjerujemo da je starenje rezultat genetskog programa.
Uz svu veličinu čovječanstva i čovjeka, ti i ja smo ništa drugo do biološki strojevi. Naši roditelji uplovili su u nas program - naš život, naš genom - izvršenje, zapravo, ovog programa. Što je? Činjenica da se moramo razvijati u obliku embrija, roditi se, odrastati i, ako je preuzeta kopija genoma kod nas uspješna, prenijeti ovu kopiju našoj djeci. Ali tu se program ne završava. Budući da u njemu postoji i posljednja faza - potrebno je osloboditi mjesto u špilji kako bi sljedeće generacije mogle umrijeti.
Ako se svi slažu s prvim fazama programa, onda nekako ne vole razmišljati o posljednjem dijelu. I ne samo obični ljudi, već i profesionalni znanstvenici. Možda je to zato što većina biologa jako voli život i sve njegove manifestacije. Zapravo, zato smo postali biolozi. Uvijek nam je mnogo zanimljivije istražiti odakle nešto dolazi, nego gdje to ide kasnije, kako je uništeno.
U tom je pogledu povijest proučavanja proteina vrlo poučna (njihovo drugo ime su proteini, to je konkretno ono što je kodirano u našim genima, najvažniji dio u bilo kojem živom sustavu). Proces sinteze proteina u stanicama počeo se pomno proučavati već u 50-ima i vrlo brzo shvatio kako se to događa. Od 70-ih su svi udžbenici opisali odgovarajući mehanizam, koji savršeno funkcionira i cijelo vrijeme proizvodi sve potrebne bjelančevine. Pitanje: kamo onda idu? Ne žive vječno. Stanica bi se jednostavno rasprsnula od svih sintetiziranih proteina. No, biolozi se iz nekog razloga nekako „nisu previše mučili s tim pitanjem“. I previdjeli veliki i složeni sustav razgradnje proteina. Zauzima više od 10% svih naših gena, i to točno određuje koliko dugo bi određeni protein trebao živjeti,ovisno o njegovoj funkciji. Neki od njih žive samo nekoliko sati, drugi ostaju u kavezu godinama. O tome su se počeli oprati tek krajem 80-ih, a Nobelova nagrada dodijeljena je za otkriće sustava za ciljano uništavanje proteina.
Pokvarite program
Nije li se dogodila slična priča s programiranom smrću organizma? Možda biolozi nisu željeli samo razmišljati o tome? I uzalud! Jer ako je i naša smrt programirana, poput našeg rođenja, to nam daje ogromne šanse da živimo bolje i duže. Činjenica je da je biologija, sa svim svojim dostignućima, prilično mlada znanost. Još uvijek znamo otprilike kako je uređena živa priroda i još uvijek ne znamo kako stvoriti razne nove biološke sustave koji bi nam mogli biti od koristi za produljenje vlastitog života. Ali ako se naša smrt dogodi zbog djelovanja programa, tada nema potrebe ništa graditi. Naprotiv, potrebno se slomiti. Prekini zadnju fazu ovog programa, koja je za nas kobna. Štoviše, čak je moguće i potpuno ga slomiti (to može biti opasno, a vjerojatno je i dalje nemoguće),sasvim je jednostavno to nekako ometati, umetnuti ovaj mehanizam u kotače štapova. Za svu omladinu biološkog inženjerstva i biologije, nekako se već znamo razbiti. A tada će mehanizam raditi još gore, što znači da ćemo živjeti duže.
Pa ipak, postoji li sličan mehanizam programiranog samoubojstva u ljudskom tijelu? Možda su ga znanstvenici nekako previdjeli, samo zato što ga nema, a ne zato što nisu htjeli pogledati? Uz dužno poštovanje prema mojim kolegama, ne mislim tako. A onda ću pokušati dokazati kako je uopće moguće u tako laganoj znanosti kao što je biologija, da da, imamo ovaj program. I možete se sasvim početi boriti protiv toga. No da biste saznali o čemu se radi, morat ćete pročitati ovaj niz članaka do kraja.
Pa o kakvom programu možemo razgovarati? Postoji nekoliko opcija, a krenimo od najjednostavnijih. Postoji vrlo gadna i smrtonosna stvar poput sepse. Obično se događa kada krv zarazi bakterijama. To jest, ako velik broj mikroba uđe u krv, to je vrlo opasno. Temperatura osobe naglo raste, razvija se takozvana sistemska upala, a proces se najvjerojatnije završava na najtužniji način - pacijent umire. Usput, ovo djeluje i na druge životinje - štakore, miševe i bilo koje druge životinje.
Zašto se to događa? Činilo bi se da je sve jasno. Bakterije su se počele razmnožavati u krvi, imunološki sustav se ne može nositi s njima i oni "jedu" ljudsko tijelo iznutra. A što, pita se čovjek, možda nam ne bi odgovaralo tako izravnom i razumljivom objašnjenju?
Smrtonosni imunitet
Ali evo problema. U nekom se trenutku pokazalo da se isti učinak može postići (ne kod ljudi, naravno, već u pokusu na štakorima) ako se mrtve (!) Bakterije unose u krv. Oni ništa ne mogu reproducirati, niti „jesti“. A simptomi su isti - vrućica i upala, a kao rezultat toga smrt od zatajenja više organa. Aha! - rekli su zainteresirani znanstvenici, - to znači da bakterije same po sebi nisu strašne, već zato što sadrže neku vrlo otrovnu tvar za ljude (ili miševe)! Također uzrokuje septički šok. Počeli su razumijevati i stvarno izolirali takvu tvar od bakterija, točnije iz svojih školjki. Ako se očisti i unese u krv životinje, tada će i nesretno stvorenje umrijeti od septičkog šoka. Što je ta tvar? Kakav grozni bakterijski otrovkoji se odmah zvao endotoksin - to je unutarnji otrov bakterija?
Pokazalo se da je to jednostavan polimer koji se sastoji od ostataka šećera i lipida - lipopolisaharida (engleska kratica - LPS). Tvar u svojoj kemijskoj suštini potpuno bezopasna, to je samo građevinski materijal koji čini staničnu stijenku bakterija. Kako LPS može biti toksičan za sisavce? Počeli su dalje razumjeti i otkrili su da sisavci imaju posebne proteine - LPS receptore, koji stalno prate krv zbog pojave ove tvari. A ako otkriju određenu količinu LPS-a, tada pokreću strašnu kaskadu bioloških reakcija, koje nazivamo septičkim šokom. Ako napravimo mutiranog miša koji ima slomljeni gen za ovaj receptor, tada je za takav GMO miš najsmrtonosnija doza LPS-a apsolutno bezopasna.
Njeno tijelo jednostavno neće primijetiti "endotoksin" i nastavit će živjeti sretno. Ovaj samoubilački program možete prekinuti na drugi način. Strašna upalna kaskada kao odgovor na LPS dio je imunološkog sustava tijela. Znamo za tvari poput kortikosteroida poput deksametazona koji su dobri u suzbijanju imunološkog sustava. Prema tome, ako se LPS ubrizga u miš zajedno s deksametozonom, naravno, mišji LPS receptori detektirat će i prenijeti signal "prema gore" na imunološki sustav. Ali to neće dovesti do ništa strašno, jer će to biti onemogućeno. A miš će preživjeti.
Općenito, ako izostavimo sve ove grozne detalje, zaključak je sljedeći: smrt od septičkog šoka događa se kao rezultat rada posebnog samoubilačkog programa. Tijelo se ubija ako nađe u sebi dovoljno veliki broj patogenih bakterija. Do sada se mnogo zna o ovom programu: kako se pokreće, koji dijelovi imunološkog sustava aktivira, kako i kada proces ulazi u nepovratnu fazu.
Žrtva za ostale
Postavlja se razumno pitanje, ali biolozi vrlo ne voljeli: zašto? Zašto su sisavci imali ovaj smrtonosni sustav? Odvojeni organizam ga definitivno ne treba. Bez septičkog šoka imao bi barem neku šansu da "sruši" infekciju i preživi. Ali priroda ne daje ovu priliku, završavajući nesretnika, pa čak i ako su bakterije koje su ga zarazile već mrtve. Zašto?
Točan odgovor na to pitanje, naravno, ne može se dati, jer su putovi evolucije neupadljivi … pa, ili onaj koji ga usmjerava tamo. Ali, zapravo, cijela ova priča izgleda vrlo razumno i praktično. Istina, ne s gledišta pojedine osobe, kao krune prirode, već s gledišta Njegovog Veličanstva Genom Homo sapiensa.
U primitivna vremena, koja su prema evolucijskim standardima bila prije samo nekoliko sekundi, zaraženi pojedinac bio je izuzetno opasan za ostale vrste. Jer je mogao prenijeti infekciju na njih, zaraziti cijelu populaciju i … što ako je ovo zadnja populacija ove vrste? Tada će on (vrsta) nestati, a s njim i njegov genom. Još gore, čak i ako bolest nije smrtna, ona je i dalje vrlo opasna. Činjenica je da se tijelo u početnim fazama bori protiv infekcije sintetiranjem vrlo otrovnih tvari - slobodnih radikala (o njima ću govoriti u jednom od sljedećih stupca).
Te su tvari mutagene. A ako je infekcija bila jaka, tada se sintetizira puno radikala, a to je već izravna prijetnja pojavi previše mutacija u genomu. Pa, kako će oboljeli pojedinac preživjeti i uz sve njegove mutacije roditi djecu s nerazumljivim genima? Opasno! S gledišta vrste i, što je najvažnije, njezinog genoma, mnogo je poželjnije ako zaraženi pojedinac ne bježi nigdje, mirno leži ispod najbližeg grma i … umire bez zaraze rođaka i više ne sudjeluje u reprodukciji. To je cilj programa septičkog šoka.
No, u suvremenom svijetu osoba uopće ne treba takav program. Jer imamo antiseptike i antibiotike.
A o starosti
Pa, dobro, galantni čitač koji se držao tih redaka reći će, recimo da je sepsa program. Ali srećom, septički šok je daleko od glavnog uzroka smrti kod ljudi. Postoje i drugi koji su mnogo češći. I kakve veze imaju oni programi, genomi i ustanak bioloških strojeva?
Odgovor je: znate li koji je najčešći uzrok smrti? Prijeteći 100% ljudi starijih od, recimo, 20 godina? Ovo je biološko starenje! Odnosno, sporo i dosljedno slabljenje tjelesnih funkcija s godinama, neumoljivo povećavajući vjerojatnost smrti. Dakle, autor pripada onim biolozima koji vjeruju da imamo sve razloge da starenje smatramo rezultatom aktivnosti takvog genetskog programa. I u sljedećem broju naše bio-serije pokušat ću vam predstaviti dokaze ove smjele hipoteze, a goli evolucijski prvaci će mi pomoći u tome.