Náttúrufræðingurinn - 2015, Blaðsíða 72

Náttúrufræðingurinn
164
erfðafræðingarnir efuðust um að
bakteríur lytu þeim lögmálum,
eða töldu að erfðir þeirra væru
annarskonar en stærri lífvera.
„Bakteríur voru lengi utangarðs í
erfðafræðinni,“ segir Guðmundur
(35). Þær efasemdir voru rækilega
afsannaðar. Smásæir sveppir og
bakteríur reyndust hin heppilegustu
tilraunadýr, uxu hratt, voru
sparneytin, þoldu frystingu og
mátti hreinrækta. Með þynningum
og strikunum var hægt að einangra
staka stofna, sem ræktuðust af
einni einustu bakteríu – af því að
bakteríur vaxa kynlaust. Einnig
fundust frávik, stofnar örvera
sem sýndu sérstök einkenni. Þrátt
fyrir kynlausar tilhneigingar
baktería reyndust þær heppilegar
fyrir erfðafræðilegar rannsóknir.
Mögulegt var að blanda saman
stofnum og finna blendinga. Miklu
máli skiptir að bakteríur má rækta
í gríðarlegu magni. Guðmundur
rekur frábærlega hvernig „kynlíf“
baktería og veira afhjúpaði
lykilatriði erfðafræðinnar. Eins og
áður sagði náðu erfðafræðingar
og lífefnafræðingar ekki saman í
upphafi. „Það var varla fyrr en
með tilraunum Beadles og Tatums
að þær tóku að nálgast hvor aðra,“
segir Guðmundur (33). George W.
Beadle (1903–1989) og Edward L.
Tatum (1909–1975) gerðu merkar
tilraunir á bleika brauðsveppnum
(Neurospora crassa). „Þeir félagar
framkölluðu í Neurospora fjölda
stökkbreytinga sem hindruðu
lífefnafræðileg ferli og skilgreindu
áhrif þeirra með lífefnafræðilegum
og erfðafræðilegum aðferðum“ (33).
Hreinræktaðar lífefnafræðilegar
tilraunir voru einnig stundaðar. Hluti
frumu eða veiru var einangraður
og virknin könnuð. Lífefnafræðilegar
aðferðir virka vel fyrir stöðugar
stórsameindir en síður fyrir
óstöðugar afurðir eða prótín sem
lífverur framleiða í litlu magni eða
við sérstakar aðstæður.
Í líffræði sem öðrum vísindum
byggjast framfarir oft á því að
vísindamennirnir finni heppileg
kerfi. Mendel notaði ertur.
Frumkvöðlar sameindaerfðafræði
notuðu örverur og veirur sem sýktu
þær. Guðmundur útskýrir hvers
vegna bakteríuveirur reyndust
svo vel til þessara rannsókna.
Bakteríur fjölga sér mjög hratt, E.
coli skiptir sér á u.þ.b. 25 mínútum,
og veirurnar hafa einnig stuttan
líftíma. Mikilvægast er að sýkja má
gerla með tveimur stökkbreyttum
veirustofnum og meta tíðni endur-
röðunar á milli gena og innan þeirra.
Þannig fundust til dæmis gen sem
stjórnuðu sýkihæfni veirunnar.
Rannsóknir á bakteríuveirum og
efnaskiptum baktería afhjúpuðu
lögmál genastjórnunar. Guðmundur
minnir okkur á mikilvægi gerlanna:
Til áréttingar á því hve E. coli nýtt-
ist vel til undirstöðurannsókna má
nefna að á árunum 1959 til 1978
hlutu ekki færri en 10 vísindamenn
Nóbelsverðlaun fyrir rannsóknir á
erfðum eða efnaferlum bakteríunnar
og veira hennar. En eftir 1980 þegar
aðferðir líftækninnar höfðu komið til
sögunnar tók áhugi manna að beinast
æ meir að heilkjörnungum, að genum
þeirra og þroskaferlum. Árangurinn
lét ekki á sér standa. Miklar rann-
sóknir eru samt enn stundaðar á bakt-
eríum þótt blómaskeið bakteríuerfða-
fræðinnar sé liðið. Það er vafið æv-
intýraljóma, ekki síst í augum þeirra
sem þar voru þátttakendur. (51)
Ein helsta ráðgáta síðustu aldar
var: Hvað er erfðaefnið? Í fjórða
kafla bókarinnar segir frá leitinni
að erfðaefninu og hvernig bygging
þess var afhjúpuð. Guðmundur
lýsir því hvernig tilraunir sýndu
fram á efnainnihald kjarnsýrunnar
DNA. Hún samanstendur af
fjórum gerðum basa, sem kallast
A, C, G og T. Fyrst var ályktað
ranglega að basarnir væru í sömu
hlutföllum og alltaf í sömu röð.
Efni með slíka eiginleika gagnast
ekki sem upplýsingageymsla.
Lífefnafræðingurinn Erwin
Chargaff (1905–2002) afsannaði
þessa hugmynd og sýndi að
hlutföll basanna eru ekki jöfn í
öllum lífverum. Hann sýndi
einnig að hlutföll A- og T-basa
og C- og G-basa haldast í hendur,
sem bendir til einhverra tengsla
þeirra á milli. Tilraunir Alfreds
Hersheys (1908–1997) og Mörthu
Chase (1927–2003) bentu sterklega
til þess að erfðaefnið væri DNA, en
enginn vissi byggingu þess. Margir
virtir vísindamenn reyndu að smíða
líkan sem gæti útskýrt byggingu
og eiginleika DNA. Francis Crick
(1916–2004) og James Watson tóku
höndum saman upp úr 1950, og
með nokkrar grunnreglur að vopni,
frjótt ímyndunarafl og hliðsjón
af myndum Rosalindu Franklin
(1920–1958) tókst þeim að ráða
gátuna. DNA er þráður, myndaður
úr tveimur þáttum þar sem basarnir
snúa inn í miðjuna og parast (A
við T og G við C). Byggingin
bæði verndar upplýsingarnar og
býður einfalda leið til afritunar.
Þættirnir eru aðskildir og hvor um
sig notaður sem forskrift að nýjum
þætti.
Ráðgátan um uppruna lífsins
Svör gleðja en óleystar ráðgátur
eru enn meira spennandi. Seinni
hluti bókarinnar fjallar um stærstu
ráðgátu líffræðinnar, uppruna lífs.
Önnur öndvegisbók Guðmundar,
Leitin að uppruna lífs,2 fjallar einnig
um þetta efni. Í Ráðgátunni kafar
hann ýtarlegar í vissa þætti.
Fyrst ræðir hann rannsóknir
Louis Pasteurs (1822–1895) og
samtímamanna á ráðgátu þeirra
aldar: Kviknar líf af sjálfu sér? Tilgáta
sem Félix A. Pouchet (1800–1872)
aðhylltist var sú að líf kviknaði
auðveldlega, jafnvel yfir helgi í
hræi. Tilgáta Pasteurs var að líf
sprytti alltaf af lífi. Eins og oft í sögu
vísindanna er auðvelt að vera vitur
eftir á, en umfjöllun Guðmundar er
nærgætin og maður á auðvelt með
að skilja óvissuna sem vísindamenn
þessa tíma stóðu frammi fyrir. Þegar
tekist er á við stórar spurningar
er ekki endilega ljóst hvað eru
staðreyndir og hvað mislukkaðar
2 Guðmundur Eggertsson 2008. Leitin að uppruna lífs. Bjartur, Reykjavík. 198 bls.
NFr_3-4 2015_final.indd 164 30.11.2015 16:35