Tajanstveni kod života

Jeste li ikad razmišljali o seksu? S tim je pitanjem jedno od svojih TED-predavanja započela Frances H. Arnold, dobitnica (polovine nagradnog fonda) prošlogodišnje Nobelove nagrade za kemiju. Nagradu su još dobili George P. Smith te Sir Gregory P. Winter (njima ide po četvrtina od devet milijuna švedskih kruna). Prošlogodišnji su laureati prema priopćenju Kraljevske švedske akademije znanosti uspjeli preuzeti kontrolu nad evolucijom i to primijeniti na korist čovječanstvu. Frances H. Arnold (California Institute of Technology) peta je žena koja je dobila tu uglednu nagradu (iz kemije).

No kakve veze ima seks s evolucijom i Nobelovom nagradom za kemiju? Razmišljate li na evolucijski način, koja je prednost u kombiniranju vašeg genetskog materijala s nekim drugim?

Arnoldova kaže da je nadahnuta raznolikošću biološkog svijeta. Nema ništa tako efikasno na ovome svijetu kao funkcionalnost organizama u uzimanju energije i materijala iz okoline i pretvaranju svega toga u strojeve koji se sami reproduciraju i sami popravljaju. Sva ta ljepota i funkcionalnost kodirana je u četveroslovni kod, kod života. Tehnologija za stvaranje toga koda jest takva da možete sjediti pred računalom i napisati bilo koji poredak DNK pa onda to poslati svojem proizvođaču DNK-a na Tajvanu ili negdje drugdje i za nekoliko dana dobit ćete natrag svoj fizički DNK. Neki znanstvenici sintetizirali su ne gen nego cijeli genom i stavili ga natrag u stanicu, koja je počela čitati taj DNK kao da je njezin. Ti su genomi lijepi kao Beethovenova simfonija, ali mi ne znamo pisati simfonije kao priroda, ne znamo komponirati. Od svih kombinacija koje možemo slučajno napisati velika većina ničemu ne služi, a silno ih je mnoštvo.

Tisuće su načina da se izvede samo jedna mutacija u jednom proteinu, a u slučaju da želite napraviti dvije mutacije, to su već milijuni kombinacija. Budući da želimo napraviti bolje proteine, treba dodati još jednu dimenziju, a to je sposobnost obavljanja nekog posla. Pustimo prirodu da radi mutacije, a mi birajmo one koje bolje obavljaju zadani posao. Važan je i izbor početne točke jer teško da ćete dobiti trkaćeg konja ako počnete s magarcem.

Prirodni enzim (biološki katalizator, ubrzivač procesa) u početku jako loše radi novi posao koji mu zadate, ali nakon nekoliko generacija slika se postupno mijenja. Možete to usporediti sa studentima na doktorskom studiju. Oni su odabrani prema sposobnosti da dobro rade neku vrstu znanstvenoistraživačkog rada, ali možda bi se mogli istrenirati za sviranje violine ili za pranje suđa, jasno ako im platite. Navedene metode mogu se čak iskoristiti da u živim organizmima napravimo veze koje inače ne postoje, npr. veze ugljika i silicija. Neki su mediji površno čitali znanstvene članke pa su počeli pisati da je u tim istraživanjima dokazano da je moguć život zasnovan na siliciju. Ta istraživanja zapravo spuštaju barijeru između biokemije i kemije u laboratoriju jer bi se tim mehanizmima niz kemijskih spojeva mogao ugraditi u živi svijet. To je novi svijet istraživanja. Kako se to konkretno radi?

Život mikroba je takav da s malo šećera stvaraju nove mikrobe. To nam nije osobito korisno, ali ako ih naučimo da s malo hrane (može biti i u obliku sunčeve svjetlosti) uzmu otpad iz okoline i pretvore ga u kemikalije koje trebamo za život, to je već druga priča. Velika prednost seksa u odnosu na naše nasumično pisanje koda jest u inovaciji. Ne samo da dobivamo djecu koja su funkcionalna, nego su i različita od roditelja. Raznolikost koju priroda potiče iskorištavamo za stvaranje proteina koji kataliziraju nama korisne kemijske reakcije.

Enzimi stvoreni usmjerenom evolucijom koriste se za proizvodnju biogoriva i lijekova. Evolucija nije još riješila otvorena pitanja kao što su prijelaz iz neživog u živo i iz nesvjesnog u svjesno, ali ipak znanstveno opisuje efikasan mehanizam stvaranja malih promjena od kojih preživljavaju najkorisnije i tako već nekoliko milijardi godina. Mi nemamo vremena čekati milijarde godina pa zato usmjeravamo evoluciju da bismo u laboratoriju mogli stvoriti npr. biogorivo u mnogo kraćem vremenu.

Zanimljiva je bila zdravica koju je Arnol­dova održala za vrijeme večere u čast laureata i ostalih uzvanika. Zapitala se zašto je Newtonova jabuka pala na zemlju. Fizičari bi rekli da je razlog u sili koja je proporcionalna masi jabuke i Zemlje i obrnuto proporcionalna kvadratu njihove udaljenosti. Evolucionarni biolog mogao bi reći da je jednom davno bilo mnoštvo jabuka koje su išle u svim smjerovima (jedne lijevo, jedne desno, neke gore i neke dolje), a preživjele su samo one koje su padale prema zemlji jer su se samo na taj način mogle razmnožavati. Arnoldova, Smith i Winter koristili su evoluciju za stvaranje molekula za opće dobro, a gorivo za evoluciju jest raznolikost, što dovodi do kontinuirane adaptacije i poboljšanja. Organizmi i organizacije koji se nisu kadri mijenjati osuđeni su na izumiranje u svijetu koji se brzo mijenja. Ipak, priroda je istražila samo malen dio mogućih putova, a s evolucijom u našima rukama možemo istražiti putove koje je ostavila neistraženima da bismo stvorili nove oblike energije, sredili višak ugljika u atmosferi ili liječili teške bolesti. Ostaje, kao i uvijek kod znanosti, mogućnost upotrebljavanja novog alata u krive svrhe za razvoj oružja ili terora. Poruka našeg vica s jabukom jest da se evolucija može vrlo lako početi koristiti u krive svrhe, a na nama je da je upotrebljavamo na opće dobro.