Bezcenna mapa

- Ludzie są zdumieni, gdy słyszą, że mamy 98 proc. genów wspólnych z szympansami. Będą jednak jeszcze bardziej zdumieni, gdy się dowiedzą, że mamy także 50 proc. genów wspólnych z robakami. Prawdopodobnie miliard lat temu mieliśmy wiele wspólnego z drobnym nicieniem C. elegans, dziś ulubionym obiektem badań genetyków - mówił dr Francis Collins do setek naukowców i dziennikarzy, którzy pojawili się na plenarnym wykładzie w jednym z największych hoteli w San Francisco.
Myliłby się ten, kto by sądził, że w ludzkim DNA znajdzie regularnie poukładane geny. Jest to raczej dziwaczny pejzaż, w którym rejony zatłoczone genami jak wielkie metropolie ludźmi sąsiadują z obszarami wyglądającymi jak pustynie, gdzie w ogóle ich nie ma - donosili badacze Celera Genomics. Obie grupy doszły też do zaskakującego wniosku. Tylko około jednego procenta DNA stanowią geny zawierające instrukcję tworzenia i funkcjonowania naszego ciała. Mamy zaledwie dwa razy więcej genów niż muszka owocowa, której genom zaprezentowali niedawno Craig Venter i jego grupa.
W jaki sposób zaledwie 30 tys. genów może zawierać instrukcje budowy i działania około stu tysięcy różnych typów białek? Jak wynika z analizy porównawczej genów bakterii, drożdży, robaków i człowieka, ludzkie geny potrafią więcej - jeden jest zdolny do utworzenia trzech różnych białek. Robak natomiast do stworzenia jednego białka potrzebuje trzech genów.
Kolejną niespodzianką jest odkrycie, że mamy ponad 300 genów niemal identycznych jak bakterie. Było to tak zaskakujące, że badacze sądzili początkowo, iż mają do czynienia z zanieczyszczeniem automatów sekwencjonujących ludzki genom bakteriami. Okazuje się, że odkryte w naszym DNA geny bakteryjne nie są chorobotwórcze. Nie atakują nas. Pomagają natomiast w tworzeniu potrzebnych enzymów.
Następne odkrycie - około 50 proc. ludzkiego genomu to sekwencje zasad, które niczemu nie służą, nie działają. Nie kodują żadnych informacji potrzebnych człowiekowi. Nazwano je początkowo junk mail, czyli informacjami nadającymi się tylko do kosza. Dziś okazuje się, że są to "wykopaliska" - geny z poprzednich stadiów ewolucji. Część z nich pochodzi z czasów, gdy mieliśmy wspólnych przodków z dinozaurami i mastodontami, część z epok późniejszych, kiedy gatunek ludzki nie oddzielił się jeszcze od małp. W ten sposób w każdej naszej komórce znajduje się zapis ewolucji.
Z mapy DNA wynika też niezbicie, że tempo zmian genów męskich i żeńskich nie było jednakowe. Mutacje genów męskich w chromosomie Y następowały dwa razy częściej niż genów żeńskich w chromosomie X. To męskie geny są więc odpowiedzialne za większość chorób genetycznych, ale równocześnie - za większość zmian prowadzących do ewolucyjnego postępu.
Prawdopodobnie najbardziej zdumiewający w badaniach nad ludzkim genomem jest fakt, że ten olbrzymi projekt, największy w dotychczasowych dziejach biologii, w ogóle rozpoczęto. W połowie lat 80., gdy kilku badaczy wystąpiło z taką ideą, uznano pomysł za niemożliwy do zrealizowania. Nie było narzędzi technicznych do podjęcia tego gigantycznego przedsięwzięcia. Największym genomem, jaki udało się wcześniej zanalizować, był mikroskopijny genom wirusa wywołującego chorobę Epsteina-Barra. Zajęło to naukowcom kilka lat. Zastosowanie podobnej techniki do analizy genomu człowieka - prawie dwadzieścia tysięcy razy większego i nieskończenie bardziej skomplikowanego - byłoby nonsensem. Jeden z naukowców, Sydney Berenner, wystąpił wtedy z dowcipną propozycją, aby coś tak żmudnego i nudnego jak sekwencjonowanie genomu było karą dla więźniów. Im cięższe przestępstwo, tym dłuższy chromosom do przeanalizowania. Gdy dziesięć lat temu Craig Venter, wówczas szef jednego z laboratoriów w Narodowych Instytutach Zdrowia (NIH), zaproponował szukanie samych genów zamiast mozolnego ustalania kolejności poszczególnych zasad w ludzkim DNA, James Watson, współodkrywca podwójnej spirali DNA, laureat Nagrody Nobla i szef programu badania ludzkiego genomu, ocenił tę inicjatywę niedwuznacznie: "Każda małpa mogłaby zrobić to, co robi grupa Ventera". Zarzucał Venterowi, że ten nie ma pojęcia, jakie funkcje pełnią odkrywane przez niego geny. Wówczas jednak nikt nie znał ich roli.
Watson z powodu sporu z kierownictwem NIH przestał być szefem programu badania ludzkiego genomu, natomiast Venterowi prywatna firma zaproponowała kilkadziesiąt milionów dolarów za próbę zidentyfikowania odkrywanych genów. Kilka lat później lekceważona grupa Ventera zaskoczyła społeczność naukową, publikując po raz pierwszy kompletny genom samodzielnie żyjącego organizmu - Haemophilus influenzae. Naukowcy rozszyfrowali go przez rok, używając nowej techniki, nazwanej shotgun sequencing, a polegającej na "rozstrzeliwaniu" genomu na części, analizowaniu każdej z osobna i składaniu w całość przez jeden z najpotężniejszych komputerów świata. Dzięki tej technice zanalizowanie całego ludzkiego genomu zajęło zespołowi Ventera półtora roku. Wywołało to niekłamaną wściekłość i niedowierzanie wielu badaczy zaangażowanych w publiczne projekty. Rozpoczęły się naciski, żeby nie dopuścić do wcześniejszego opublikowania wyników Celera Genomics. W czerwcu podczas uroczystości w Białym Domu liderzy obu grup wyrazili zgodę na wspólne ujawnienie rezultatów prac.
Dla grupy Ventera podanie do wiadomości publicznej odkryć dokonanych za prywatne pieniądze oznaczało jednak coś zupełnie innego niż dla naukowców z Human Genome Project. Ci ostatni, publikując swoje dane, spłacali dług - pracowali przecież za pieniądze podatników. Venter postawił więc warunki - informacje dotyczące ludzkiego DNA będą dostępne tylko w bazie danych należącej do Celera Genomics. Bezpłatnie - dla naukowców, studentów, publiczności, a odpłatnie - dla firm, które chcą przy ich użyciu osiągnąć zyski. Ten sposób ochrony rezultatów własnych badań przed piractwem intelektualnym wywołał natychmiastowy sprzeciw. Redakcję "Science" zasypała lawina listów, telefonów i e-mailów, w których żądano odrzucenia prac Ventera i jego grupy. Dzień po ostatecznej decyzji redakcji, że badania Ventera zostaną opublikowane, liderzy Human Genome Project postanowili zbojkotować pismo. Wycofali swoje prace i 15 grudnia 2000 r. przekazali je konkurencyjnemu czasopismu "Nature". Oba wydania - z połowy lutego tego roku - ukazały się tego samego dnia. "Science" było rozchwytywane przez uczestników kongresu, "Nature" nie dotarło na czas do San Francisco. Przeciwnicy Ventera sugerowali, że jego ludzie napadli w drodze na samochody wiozące pismo.
Mapa ludzkiego DNA, a przede wszystkim miejsc, w których geny poszczególnych osób różnią się między sobą, ma ogromną wartość rynkową. Jest podstawą do identyfikacji genów, zrozumienia ich roli w wywoływaniu chorób (m.in. nowotworów), a także do opracowania nowych terapii medycznych. Koncerny farmaceutyczne pompują miliardy dolarów w badania, by uzyskać pierwszeństwo korzystania z patentów na praktyczne stosowanie ludzkich genów. Następny etap wyścigu został rozpoczęty.