Rozmowa z prof. ERIKIEM LANDEREM, matematykiem, ekonomistą i genetykiem z Massachusetts
Rozmowa z prof. ERIKIEM LANDEREM, matematykiem, ekonomistą i genetykiem z Massachusetts Institute of Technology
Ewolucja świata żywego posługuje się wciąż tymi samymi klockami
Bożena Kastory: Dwa lata temu, po rozszyfrowaniu ludzkiego genomu, wyszło na jaw, że mamy 98 proc. takich samych genów jak szympansy, a kilka tygodni temu - że tylko 300 genów różni nas od myszy. Jeśli różnica jest tak niewielka, dlaczego jesteśmy ludźmi, a nie myszami?
Eric Lander: 99 proc. ludzkich genów ma rzeczywiście odpowiedniki u myszy, ale wiele genów myszy u ludzi uległo podwojeniu albo odwrotnie - są podwojone w genomie myszy - i zyskały nieco inne funkcje. Dlatego myszy reagują na przykład o wiele silniej niż ludzie na zapachy, mają więcej receptorów węchu. Sądzimy, że podwajanie genów w procesie ewolucji spowodowało rozejście się linii rozwoju myszy i ludzi.
- Czy to znaczy, że myszy i ludzie mają wspólnego przodka?
- Mniej więcej 75 mln lat temu był nim niewielki ssak przypominający szczura.
- Przykro się przyznać do takiego protoplasty.
- Ale trzeba pamiętać, że tworzenie nowych gatunków to ulubione zajęcie ewolucji, które trwa od początku życia na ziemi. Generalnie przyjmuje się, że odłączenie przodków myszy od przodków ludzi miało związek z zagładą dinozaurów. Po wymarciu tych wielkich zwierząt powstała nisza ekologiczna do zagospodarowania. Zajęły ją małe ssaki, które przy dinozaurach nie miały szans rozwoju.
Podsumowanie badań nad myszami znalazło się w jednym z grudniowych wydań tygodnika "Nature". Kilkuset autorów opisuje wyniki swych badań w obszernych artykułach. Dlaczego ten gryzoń zrobił naukową karierę?
- Dlatego, że najlepszym sposobem zrozumienia roli poszczególnych genów człowieka jest porównanie ich z materiałem genetycznym innego ssaka. Mysz jest pierwszym tak dokładnie zbadanym ssakiem. Jak wiadomo, ludzki zapis genetyczny składa się z 3 mld elementów tworzących podwójną spiralę DNA. Przy takiej ilości trudno zrozumieć, które fragmenty są ważne, a które nie, i za jakie cechy czy choroby odpowiadają poszczególne geny. Można by wprawdzie spowodować mutacje ludzkich genów i zobaczyć, co one zmieniają w organizmie człowieka, ale nie robi się przecież eksperymentów na ludziach. Poza tym nawet doświadczenia przeprowadzane na myszach byłyby kosztowne i długotrwałe.
Jaką mamy więc korzyść z badań nad myszami?
Mając sekwencje genomu człowieka i niedawno poznany genom myszy, otrzymujemy coś w rodzaju zapisu eksperymentów prowadzonych przez naturę w ciągu milionów lat. Widzimy, że część obu genomów zmieniała się na skutek mutacji, ale pewne ich części nie zmieniły się wcale. Mamy prawo przypuszczać, że te właśnie geny są dla myszy i ludzi życiowo ważne, niezbędne. Możemy ograniczyć pole badań do tych rejonów genomu. Poza tym mimo zewnętrznych różnic mysz jest do nas bardzo podobna. Ma serce, wątrobę i wiele innych narządów działających tak jak u człowieka. Także większość genetycznych instrukcji, które decydują o rozwoju ssaków, jest identyczna u ludzi i myszy. Dlatego mysz od dawna jest najważniejszym modelem do studiowania ludzkich chorób.
- Co pana najbardziej poruszyło jako jednego z odkrywców księgi ludzkiego rodzaju, mam oczywiście na myśli zapis naszego genomu?
- Najbardziej zdumiało mnie, że ewolucja świata żywego była tak twórcza, stworzyła taką mnogość organizmów, będąc równocześnie tak konserwatywną. Posługiwała się wciąż tymi samymi klockami. Trzy miliardy lat temu w prymitywnej zupie natura wynalazła garść genów, enzymów i receptorów, które umożliwiły powstanie pierwszych prostych organizmów. Od tego czasu używa tego samego materiału w najróżniejszych kombinacjach: tu coś przestawi, inaczej połączy, podwoi czy pomnoży i tworzy coraz bardziej skomplikowane formy życia. Wciąż pracując na tej samej podstawowej matrycy. Jestem przekonany, że za 25 lat będziemy w pełni rozumieli wszystkie procesy fizjologiczne zachodzące w organizmach żywych istot na ziemi, a także ich zależność od podstawowych instrukcji zawartych w genach. Zmieni to radykalnie nasze spojrzenie na medycynę, biologię i ewolucję.
- Do jakiego stopnia nasze możliwości są, według pana, ograniczone przez geny?
- Nawet jeśli genetycy próbują zrozumieć fizjologię człowieka jako efekt działania genów, musimy być bardzo ostrożni, by nie przesadzić z ich wpływem na nasze możliwości. Oczywiście, nie możemy fruwać jak ptak ani nie czujemy się dobrze w temperaturze kilkudziesięciu stopni, nie rośniemy do trzech metrów. Ale to nie są cechy, o których ludzie marzą. Proszę natomiast zauważyć, że nasze geny nie zmieniły się znacząco przez ostatnie 50 tys. lat, a przecież tworzymy zupełnie inne społeczeństwo i mamy kompletnie inne możliwości działania. Nasze geny były wystarczająco plastyczne, aby mógł się wytworzyć ludzki mózg.
- Czy nie sądzi pan, że ludzie bogatsi w wiedzę o poszczególnych genach będą chcieli ulepszać własny materiał genetyczny, nim go przekażą potomstwu?
- Byłbym przeciwny takim modyfikacjom, przynajmniej na razie. Jesteśmy jeszcze ignorantami. Zaledwie od dwóch lat znamy ludzki zapis genetyczny - czy to nie za wcześnie, aby go poprawiać? Zdarzały się wypadki, gdy geny przeniesione do jakiegoś organizmu po to, by zapobiegać nowotworom, wprawdzie zmniejszyły ryzyko raka, ale przyspieszały starzenie.
- W jednej z pana biografii zamieszczono interesujący opis pana kariery naukowej, która miała podobno tyle zwrotów i zakrętów, ile jest w badanym przez pana podwójnym łańcuchu DNA. Zaczynał pan jako matematyk?
- Studiowałem matematykę na Uniwersytecie Princeton, dyplom zrobiłem w Oksfordzie.
- Jako 17-latek napisał pan pracę z teorii liczb, był pan najlepszy w USA na olimpiadzie matematycznej. Dlaczego pan zrezygnował z uprawiania matematyki?
- Kochałem matematykę, ale nie mam usposobienia mnicha. Jestem bardzo towarzyski, lubię być między ludźmi. Matematyka jest wspaniała, ale trzeba ją uprawiać w pojedynkę. Po Oksfordzie zastanawiałem się więc - może ekonomia? Nauczyłem się ekonomii i jako profesor wykładałem w Szkole Biznesu na Harvardzie. Zaczęła mnie jednak interesować biologia. W ciągu dnia wykładałem ekonomię, a wieczorami prowadziłem eksperymenty na muszkach owocowych. Życzliwi ludzie udostępnili mi miejsce w laboratorium.
- Co jako dyrektor Centrum Badań Genomów w Massachusetts Institute of Technology chciałby pan odkryć w najbliższej przyszłości, zanim zajmie się pan na przykład fizyką kosmiczną?
- Chyba już zostanę przy biologii. Teraz, kiedy znamy genom człowieka, możemy się zająć skatalogowaniem różnic genetycznych między ludźmi. W zasadzie 99,9 proc. genów to sekwencje u wszystkich takie same. Przy bliższej analizie znaleziono jednak geny, których składniki u różnych osób nie są identyczne. Nazwano je SNIPS (od single nucleotide polymorphism). Nie byłoby w tym nic niepokojącego, gdyby nie to, że niektóre z tych drobnych mutacji okazały się patologiczne, zwiększają ryzyko zapadania na niektóre choroby. Pięć lat temu znaliśmy zaledwie kilkaset takich miejsc w ludzkim DNA, do dzisiaj poznaliśmy ich około pięciu milionów. W Centrum Badań Genomów odkryliśmy związek między wrodzonymi mutacjami poszczególnych genów a ryzykiem zachorowania na cukrzycę, nadciśnienie, schizofrenię, nowotwory, chorobę Huntingtona i wiele innych. Mamy program stworzenia katalogu wszystkich punktów w DNA, gdzie zdarzają się odmienne od normalnych sekwencje genów, które mogą być przyczyną chorób. Trudno przecenić znaczenie takiego katalogu dla medycyny.
Rozmawiała Bożena Kastory
Ewolucja świata żywego posługuje się wciąż tymi samymi klockami
Bożena Kastory: Dwa lata temu, po rozszyfrowaniu ludzkiego genomu, wyszło na jaw, że mamy 98 proc. takich samych genów jak szympansy, a kilka tygodni temu - że tylko 300 genów różni nas od myszy. Jeśli różnica jest tak niewielka, dlaczego jesteśmy ludźmi, a nie myszami?
Eric Lander: 99 proc. ludzkich genów ma rzeczywiście odpowiedniki u myszy, ale wiele genów myszy u ludzi uległo podwojeniu albo odwrotnie - są podwojone w genomie myszy - i zyskały nieco inne funkcje. Dlatego myszy reagują na przykład o wiele silniej niż ludzie na zapachy, mają więcej receptorów węchu. Sądzimy, że podwajanie genów w procesie ewolucji spowodowało rozejście się linii rozwoju myszy i ludzi.
- Czy to znaczy, że myszy i ludzie mają wspólnego przodka?
- Mniej więcej 75 mln lat temu był nim niewielki ssak przypominający szczura.
- Przykro się przyznać do takiego protoplasty.
- Ale trzeba pamiętać, że tworzenie nowych gatunków to ulubione zajęcie ewolucji, które trwa od początku życia na ziemi. Generalnie przyjmuje się, że odłączenie przodków myszy od przodków ludzi miało związek z zagładą dinozaurów. Po wymarciu tych wielkich zwierząt powstała nisza ekologiczna do zagospodarowania. Zajęły ją małe ssaki, które przy dinozaurach nie miały szans rozwoju.
Podsumowanie badań nad myszami znalazło się w jednym z grudniowych wydań tygodnika "Nature". Kilkuset autorów opisuje wyniki swych badań w obszernych artykułach. Dlaczego ten gryzoń zrobił naukową karierę?
- Dlatego, że najlepszym sposobem zrozumienia roli poszczególnych genów człowieka jest porównanie ich z materiałem genetycznym innego ssaka. Mysz jest pierwszym tak dokładnie zbadanym ssakiem. Jak wiadomo, ludzki zapis genetyczny składa się z 3 mld elementów tworzących podwójną spiralę DNA. Przy takiej ilości trudno zrozumieć, które fragmenty są ważne, a które nie, i za jakie cechy czy choroby odpowiadają poszczególne geny. Można by wprawdzie spowodować mutacje ludzkich genów i zobaczyć, co one zmieniają w organizmie człowieka, ale nie robi się przecież eksperymentów na ludziach. Poza tym nawet doświadczenia przeprowadzane na myszach byłyby kosztowne i długotrwałe.
Jaką mamy więc korzyść z badań nad myszami?
Mając sekwencje genomu człowieka i niedawno poznany genom myszy, otrzymujemy coś w rodzaju zapisu eksperymentów prowadzonych przez naturę w ciągu milionów lat. Widzimy, że część obu genomów zmieniała się na skutek mutacji, ale pewne ich części nie zmieniły się wcale. Mamy prawo przypuszczać, że te właśnie geny są dla myszy i ludzi życiowo ważne, niezbędne. Możemy ograniczyć pole badań do tych rejonów genomu. Poza tym mimo zewnętrznych różnic mysz jest do nas bardzo podobna. Ma serce, wątrobę i wiele innych narządów działających tak jak u człowieka. Także większość genetycznych instrukcji, które decydują o rozwoju ssaków, jest identyczna u ludzi i myszy. Dlatego mysz od dawna jest najważniejszym modelem do studiowania ludzkich chorób.
- Co pana najbardziej poruszyło jako jednego z odkrywców księgi ludzkiego rodzaju, mam oczywiście na myśli zapis naszego genomu?
- Najbardziej zdumiało mnie, że ewolucja świata żywego była tak twórcza, stworzyła taką mnogość organizmów, będąc równocześnie tak konserwatywną. Posługiwała się wciąż tymi samymi klockami. Trzy miliardy lat temu w prymitywnej zupie natura wynalazła garść genów, enzymów i receptorów, które umożliwiły powstanie pierwszych prostych organizmów. Od tego czasu używa tego samego materiału w najróżniejszych kombinacjach: tu coś przestawi, inaczej połączy, podwoi czy pomnoży i tworzy coraz bardziej skomplikowane formy życia. Wciąż pracując na tej samej podstawowej matrycy. Jestem przekonany, że za 25 lat będziemy w pełni rozumieli wszystkie procesy fizjologiczne zachodzące w organizmach żywych istot na ziemi, a także ich zależność od podstawowych instrukcji zawartych w genach. Zmieni to radykalnie nasze spojrzenie na medycynę, biologię i ewolucję.
- Do jakiego stopnia nasze możliwości są, według pana, ograniczone przez geny?
- Nawet jeśli genetycy próbują zrozumieć fizjologię człowieka jako efekt działania genów, musimy być bardzo ostrożni, by nie przesadzić z ich wpływem na nasze możliwości. Oczywiście, nie możemy fruwać jak ptak ani nie czujemy się dobrze w temperaturze kilkudziesięciu stopni, nie rośniemy do trzech metrów. Ale to nie są cechy, o których ludzie marzą. Proszę natomiast zauważyć, że nasze geny nie zmieniły się znacząco przez ostatnie 50 tys. lat, a przecież tworzymy zupełnie inne społeczeństwo i mamy kompletnie inne możliwości działania. Nasze geny były wystarczająco plastyczne, aby mógł się wytworzyć ludzki mózg.
- Czy nie sądzi pan, że ludzie bogatsi w wiedzę o poszczególnych genach będą chcieli ulepszać własny materiał genetyczny, nim go przekażą potomstwu?
- Byłbym przeciwny takim modyfikacjom, przynajmniej na razie. Jesteśmy jeszcze ignorantami. Zaledwie od dwóch lat znamy ludzki zapis genetyczny - czy to nie za wcześnie, aby go poprawiać? Zdarzały się wypadki, gdy geny przeniesione do jakiegoś organizmu po to, by zapobiegać nowotworom, wprawdzie zmniejszyły ryzyko raka, ale przyspieszały starzenie.
- W jednej z pana biografii zamieszczono interesujący opis pana kariery naukowej, która miała podobno tyle zwrotów i zakrętów, ile jest w badanym przez pana podwójnym łańcuchu DNA. Zaczynał pan jako matematyk?
- Studiowałem matematykę na Uniwersytecie Princeton, dyplom zrobiłem w Oksfordzie.
- Jako 17-latek napisał pan pracę z teorii liczb, był pan najlepszy w USA na olimpiadzie matematycznej. Dlaczego pan zrezygnował z uprawiania matematyki?
- Kochałem matematykę, ale nie mam usposobienia mnicha. Jestem bardzo towarzyski, lubię być między ludźmi. Matematyka jest wspaniała, ale trzeba ją uprawiać w pojedynkę. Po Oksfordzie zastanawiałem się więc - może ekonomia? Nauczyłem się ekonomii i jako profesor wykładałem w Szkole Biznesu na Harvardzie. Zaczęła mnie jednak interesować biologia. W ciągu dnia wykładałem ekonomię, a wieczorami prowadziłem eksperymenty na muszkach owocowych. Życzliwi ludzie udostępnili mi miejsce w laboratorium.
- Co jako dyrektor Centrum Badań Genomów w Massachusetts Institute of Technology chciałby pan odkryć w najbliższej przyszłości, zanim zajmie się pan na przykład fizyką kosmiczną?
- Chyba już zostanę przy biologii. Teraz, kiedy znamy genom człowieka, możemy się zająć skatalogowaniem różnic genetycznych między ludźmi. W zasadzie 99,9 proc. genów to sekwencje u wszystkich takie same. Przy bliższej analizie znaleziono jednak geny, których składniki u różnych osób nie są identyczne. Nazwano je SNIPS (od single nucleotide polymorphism). Nie byłoby w tym nic niepokojącego, gdyby nie to, że niektóre z tych drobnych mutacji okazały się patologiczne, zwiększają ryzyko zapadania na niektóre choroby. Pięć lat temu znaliśmy zaledwie kilkaset takich miejsc w ludzkim DNA, do dzisiaj poznaliśmy ich około pięciu milionów. W Centrum Badań Genomów odkryliśmy związek między wrodzonymi mutacjami poszczególnych genów a ryzykiem zachorowania na cukrzycę, nadciśnienie, schizofrenię, nowotwory, chorobę Huntingtona i wiele innych. Mamy program stworzenia katalogu wszystkich punktów w DNA, gdzie zdarzają się odmienne od normalnych sekwencje genów, które mogą być przyczyną chorób. Trudno przecenić znaczenie takiego katalogu dla medycyny.
Rozmawiała Bożena Kastory
Eric Lander (45 lat), profesor biologii w Massachusetts Institute of Technology (MIT), jest jednym z liderów międzynarodowych badań ludzkiego genomu. Karierę zaczynał jako matematyk (studiował na Uniwersytecie Princeton i w Oksfordzie), wykładał ekonomię w Szkole Biznesu na Uniwersytecie Harvarda. Na MIT w Cambridge założył Centrum Badań nad Genomami. Opublikował ponad 250 artykułów z dziedziny matematyki, ekonomii i biologii. Jest członkiem amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk i laureatem prestiżowych nagród w biologii i medycynie. |
Więcej możesz przeczytać w 4/2003 wydaniu tygodnika Wprost .
Archiwalne wydania tygodnika Wprost dostępne są w specjalnej ofercie WPROST PREMIUM oraz we wszystkich e-kioskach i w aplikacjach mobilnych App Store i Google Play.
