95 χρόνια από την γέννηση του James Watson

Σαν σήμερα (6 Απριλιου 1928) γενιέται ο ένας απο τους δύο επιστήμονες που βοήθησαν στην ανακάλυψη του DNA, o James Watson, (ο δεύτερος ήταν ο Sir Francis Crick).

Πολύ συχνά πλέον, ακούω και διαβάζω λέξεις όπως ‘μεταλλαγμένα προϊόντα’, ‘DNA’, ‘κλωνοποίηση’, ‘γονίδια’, ‘μετάλλαξη’, ‘ανθρώπινο γονιδίωμα’.

Πολύ συχνά και σε έντονα διαφορετικές περιστάσεις: από τις περιγραφές του μανάβη της γειτονιάς για ‘αυτές τις καινούργιες λαμπερές ντομάτες’ μέχρι τα ολοσέλιδα άρθρα περί επιστήμης της κυριακάτικης εφημερίδας.

Υποψιάζομαι όμως, ότι η ευκολία μας να χρησιμοποιούμε αυτές τις λέξεις δεν συμβαδίζει αναγκαστικά με τη σιγουριά ότι γνωρίζουμε ακριβώς τι σημαίνουν.

Η επιθυμία μου να αποδώσω λίγο καλύτερα όλες τις συζητήσεις περί DNA που έχουν πλημμυρίσει κανάλια και εφημερίδες είναι αυτή που με ώθησε να το ψάξω λίγο παραπάνω.

Πρώτα από όλα, τί είναι αυτό το ‘DNA’; Ας ξεκινήσω λέγοντας ότι τα γράμματα ‘DNA’ συντομογραφούν την αγγλική μετάφραση της λέξης ‘δεσοξυριβονουκλεϊκό οξύ’, αν και ξέρω ότι μια τέτοια εξήγηση ελάχιστα βοηθάει το μέσο αναγνώστη. Πιο λιανά τώρα. Το DNA είναι ένα μόριο. Μία οντότητα δηλαδή που είναι φτιαγμένη από άτομα χημικών στοιχείων ‘ενωμένα’ μεταξύ τους, όπως ένα μόριο νερού ξέρεις ότι είναι φτιαγμένο από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου. Το DNA όμως δεν φτιάχνεται από άτομα 2 χημικών στοιχείων, αλλά από 5: υδρογόνο (Η), άνθρακα (C), άζωτο , οξυγόνο (O) και φώσφορο (P). Και η αλήθεια είναι ότι δεν μπορούμε, όπως για το νερό, να πούμε και για ένα μόριο DNA ότι έχει ακριβώς τόσα άτομα πχ. υδρογόνου. Αυτός είναι και ο λόγος που μιλάμε για το DNA ‘του Γιώργου’, το DNA ‘του σκύλου του’ ή το DNA ‘της ντοματιάς’: Σε όλους αυτούς τους ζωντανούς οργανισμούς, η ακριβής σύσταση του DNA είναι διαφορετική.

Το DNA λοιπόν, υπάρχει με διαφορετικό τρόπο σε οτιδήποτε έχει ζωή. Και αν αυτό το ‘οτιδήποτε έχει ζωή’ αποτελείται από πολλά κύτταρα, τότε κάθε ένα κύτταρο του ξεχωριστά διαθέτει μια περιοχή του στην οποία βρίσκεται το DNA του. Πρόκειται για την περιοχή που αποκαλούμε ‘πυρήνα’ (για να είμαι ειλικρινής, υπάρχουν και περιπτώσεις που το DNA δεν βρίσκεται μέσα σε πυρήνα, όμως είναι πολύ λίγες σε σχέση με τις υπόλοιπες). Τέλος πάντων, το θέμα είναι ότι αν διαφορετικό DNA υπάρχει σε κάθε τι ζωντανό, τότε εύλογα προκύπτει το ερώτημα: τι κοινό υπάρχει στους διαφορετικούς τύπους DNA του πλανήτη; Τί κοινό έχει δηλαδή το DNA στο κύτταρο μιας ψείρας με το DNA στα νευρικά κύτταρα του θείου μου;

Η απάντηση είναι: Στον τρόπο που είναι ενωμένα αυτά τα άτομα των 5 χημικών στοιχείων και, ως επακόλουθο, στον τρόπο που συνολικά λειτουργεί το DNA.

Όλοι, λιγότερο ή περισσότερο, έχουμε δει σε κάποια τηλεοπτική εκπομπή ή σε ένα περιοδικό μια απεικόνιση του DNA: ένα βίντεο ή μια ζωγραφιά που δείχνει κάτι που θυμίζει κυκλική σκάλα. Ακόμη και στην τελετή έναρξη των Ολυμπιακών Αγώνων του 2004 εμφανίστηκε μια απεικόνιση του DNA με τη χρήση ακτινών laser.

Το DNA λοιπόν μοιάζει με στριφογυριστή σκάλα, μια σκάλα φτιαγμένη από H, C, N, O και P. Μιλάμε όμως για μια σκάλα με πολύ μικρά σκαλοπάτια: Όχι μόνο το ανθρώπινο μάτι, αλλά και τα καλύτερα μικροσκόπια που έχουμε φτιάξει δεν μπορούν να ‘δουν’ από τόσο κοντά ώστε να διακρίνουν ξεχωριστά δύο συνεχόμενα σκαλοπάτια.

Μη νομίσεις πως εννοώ ότι ένα σκαλοπάτι είναι φτιαγμένο από άνθρακα (C) ενώ το επόμενο από υδρογόνο (Η)! Κάθε σκαλοπάτι είναι φτιαγμένο από διάφορα από αυτά τα υλικά. Για παράδειγμα μπορεί να αποτελείται από 10 άτομα άνθρακα (C), λίγο λιγότερα άτομα αζώτου και από μερικά άτομα υδρογόνου (H) και οξυγόνου (O).

Επίσης,: τα σκαλοπάτια της σκάλας μπορεί να είναι πολύ μικρά, όμως η σκάλα είναι πολύ, πάρα πολύ μακρόστενη. Σκέψου ότι ενώ η δική σου σκάλα του DNA υπάρχει μέσα στον πυρήνα κάθε κυττάρου σου (σε ένα χώρο δηλαδή μικρότερο από μια τελεία σε αυτό το κείμενο), αν την ξεδιπλώσουμε θα διαπιστώσουμε ότι το συνολικό της μήκος είναι περίπου δύο μέτρα!

Σαν μια κλωστή λοιπόν κουβαριασμένη βρίσκεται μέσα στα κύτταρα μας το DNA. Πώς όμως λειτουργεί; Η απάντηση κρύβεται στα ‘σκαλοπάτια’. Το DNA έχει τέσσερα είδη σκαλοπατιών που παίζουν παρόμοιο ρόλο με αυτόν που παίζουν και οι νότες στη μουσική. Όπως δηλαδή τοποθετώντας στη σειρά νότες της μουσικής με διαφορετικούς τρόπους κατασκευάζουμε διαφορετικές μελωδίες, έτσι και διαφορετικές αλληλουχίες σκαλοπατιών σημαίνουν διαφορετικό DNA. Με άλλα λόγια, όλα τα DNA είναι φτιαγμένα από τα ίδια 5 ‘υλικά’, όλα κοιτώντας τα από μακριά μοιάζουν με στριφογυριστές σκάλες, όμως ακριβώς το πώς είναι ενωμένα τα 5 υλικά διαφέρει από οργανισμό σε οργανισμό.

Τί ρόλο παίζει όμως για ένα κύτταρο η, γραμμένη σε γλώσσα χημείας, μελωδία που κρύβει ο πυρήνας του; Κυριολεκτικά ‘ζωτικής σημασίας’ είναι η απάντηση. Και αυτό γιατί η μελωδία του DNA αποτελεί τις οδηγίες που ‘διαβάζει’ ένα κύτταρο προκειμένου να εκτελέσει μια λειτουργία. Για παράδειγμα υπάρχει ένα κομμάτι στο DNA σου, που περιγράφει σε κύτταρα του πεπτικού σου συστήματος πώς να κατασκευάσουν την ινσουλίνη, μια ουσία που θα διευκολύνει την είσοδο γλυκόζης στα υπόλοιπα κύτταρα του σώματος σου. Μια ουσία που, με απλά λόγια, θα σε βοηθήσει να τραφείς σωστά.

Μάλιστα, κάθε μελωδία του DNA αντιστοιχεί σε μία συγκεκριμένη λειτουργία (πχ. στην κατασκευή ινσουλίνης), είτε αυτό το DNA βρίσκεται σε μία μύγα είτε σε έναν άνθρωπο. Ο τρόπος που ‘διαβάζεται’ το DNA είναι ίδιος σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς! Αυτός είναι και ο λόγος που μπορούμε να μεταφέρουμε κομμάτια του DNA από τον ένα ζωντανό οργανισμό στον άλλο.

Έχουμε και λέμε:

• ‘γονίδιο’ είναι ένα μικρό κομμάτι του DNA που αφορά μια συγκεκριμένη λειτουργία (βάλε στο νου σου 1000 σκαλοπάτια πάνω-κάτω). Έτσι, όταν κάποιος λέει πχ. ότι ‘ανακάλυψε το γονίδιο της φαλάκρας’, εννοεί ότι εντόπισε ένα κομμάτι του DNA που περιγράφει στα αρμόδια κύτταρα πως πρέπει να λειτουργήσουν για να αναπτυχθούν μαλλιά.

• ‘κλωνοποίηση’ είναι η δημιουργία οργανισμών με ακριβώς ίδιο DNA. Είναι προφανώς οργανισμοί που ονομάζονται ‘κλώνοι’.

• ‘μετάλλαξη’ είναι μια αλλαγή στη μελωδία του DNA. Μια τέτοια αλλαγή μπορεί να γίνει τυχαία (καθώς το manual του DNA αντιγράφεται από τη μια γενιά στην επόμενη: σαν ένα μικρό λάθος στις φωτοτυπία της ‘παρτιτούρας’ του DNA) ή επίτηδες (γνωρίζοντας ότι κομμάτια του DNA ενός οργανισμού θα βελτίωναν τις λειτουργίες κάποιου άλλου, στο εργαστήριο μεταφέρουμε αυτά τα κομμάτια DNA στο δεύτερο οργανισμό, αλλάζοντας το δικό του DNA).

• Έτσι, στην περίπτωση που μια τέτοια παρέμβαση γίνεται για να βελτιώσουμε τα χαρακτηριστικά ενός προϊόντος, αναφερόμαστε σε ‘μεταλλαγμένα προϊόντα’.

• Τέλος, ‘γονιδίωμα’ είναι το σύνολο του DNA ενός οργανισμού: ολόκληρη η μελωδία. Για παράδειγμα όταν λέμε ότι ‘το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει περίπου 3 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων’, εννοούμε ότι η σκάλα του DNA ενός ανθρώπου έχει περίπου 3 δισεκατομμύρια σκαλοπάτια.

Ελπίζω να έχω κάνει γίνει σαφή τη ζωτική σημασία του DNA. Ένας οργανισμός χωρίς DNA δεν θα είχε και πολύ χρόνο ζωής, αφού θα του έλειπε το manual που περιγράφει πώς λειτουργεί το μηχάνημα ‘ζωή’! Ένα manual κουβαριασμένο μέσα μας έχει τις οδηγίες για να ζήσουμε. Λες ο τύπος που πρωτοείπε τη φράση ‘η ζωή μας κρέμεται σε μια κλωστή’, να τα ήξερε όλα αυτά;!

Πηγή: openscience.gr