První luštitel genetického kódu
Před 150 lety se Johann Gregor Mendel pustil na zahrádce augustiniánského kláštera v Brně do výzkumu dědičnosti rostlin. V únoru 1865 pak se svými výsledky seznámil plénum brněnského Přírodovědného spolku. Rok nato jeho práce o zákonech dědičnosti vyšla ve spolkovém sborníku. Přestože byla zaslána 120 vědeckým institucím Evropy, naprosto zapadla. Až biologové 20. století ji ocenili jako průlomovou.
Záhadná řeč dědičnosti
Sto let poté, co se Mendel pustil do experimentů s hrachem, stál svět před další velkou genetickou záhadou. Roku 1953 objasnili J. Watson s F. Crickem strukturu DNA, v jejíž dvojité šroubovici je dědičnost zapsána pomocí dlouhé řady čtyř „písmen“ – bází A, G, C a T. Objev však vyvolal novou otázku: Jestliže jsou bílkoviny sestaveny z dvaceti různých aminokyselin v určitém přesném pořadí, jak se tento fakt promítá do pořadí „písmen“ řídících syntézu proteinů v buňce?
Z logických úvah vyplynulo, že na jednu aminokyselinu je potřeba posloupnost tří bází (jedna či dvě jsou na 20 různých kombinací málo, čtyři zase přepych, kterému navýsost šetrná příroda nepodléhá). Koncem padesátých let minulého století tak molekulárním biologům zbývala „maličkost“. Každé možné trojici „písmen“ DNA přiřadit příslušnou aminokyselinu a naopak – ke každé z dvaceti bílkovinných aminokyselin přiřadit odpovídající trojici bází DNA. K tomu se vědělo jen to, že prostředníkem mezi DNA a bílkovinou je RNA, jednovláknový „otisk“ DNA fungující stejně jako divadelní biletářka – přečte si vstupenku (úsek DNA) a podle ní uvede diváka (v našem případě aminokyselinu) k jeho sedadlu. Výsledkem je uspořádané hlediště (bílkovina).
Jenže začínal už rok 1961 a biologové pořád ještě dumali nad textem té dlouhatánské magické knihy psané cizí řečí, která od pohledu nezná interpunkční znaménka a dokonce ani neodděluje slova mezerami!
Muž, který začal psát slovník
A tehdy vstupuje na vědeckou scénu Marshall Warren Nirenberg. Rodák z New Yorku (narozen, jak již bylo vzpomenuto úvodem, 10. dubna 1927) žil od dvanácti ve floridském Orlandu, kam se rodina přestěhovala kvůli jeho revmatické horečce. Živá příroda ho (podobně jako Mendela) zajímala od dětství: „Florida byla v těch časech přírodní ráj. Jako kluk jsem byl nejšťastnější při zkoumání jeskyň a močálů a při sbírání pavouků,“ vzpomínal po letech M. Nirenberg na své první kontakty se světem fauny a flory.
Magisterský titul ze zoologie získal coby pětadvacetiletý na University of Florida prací o chrostících (hmyzu blízkém motýlům); v té době už ale začal pošilhávat po biochemii. Doktorskou disertaci (o osudu cukru hexózy v nádorových buňkách) obhájil roku 1957 na University of Michigan, poté nastoupil jako molekulární genetik do National Institutes of Health v Bethesdě u Washingtonu. V onom památném roce 1961 (mimochodem, bylo mu právě čtyřiatřicet let, stejně jako Mendelovi, když začínal se svými experimenty) provedli M. Nirenberg a jeho německý postdoktorand Heinrich Matthaei následující pokus: Vybraný soubor buněk roztrhali a zbavili jader. Získali směsku bez DNA i bez RNA, ale se všemi aminokyselinami i dalšími potřebnými ingrediencemi. Do této „polévky“ pak Nirenberg přidal uměle syntetizovanou RNA složenou ze samých otisků báze T z DNA. Dostal bílkovinu složenou pouze z aminokyseliny fenylalaninu. Tím prokázal, že za vestavbu fenylalaninu do řetězce bílkoviny odpovídá v DNA „slovo“ o třech „písmenech“ TTT. Jinak řečeno, přeložil první slovo jazyka DNA do řeči proteinů.
V srpnu 1961 se v Moskvě konal V. mezinárodní biochemický kongres. Nirenberg a Matthei svůj objev udělali pár týdnů předtím, takže jejich referát byl zařazen dodatečně, mimo hlavní program. Naštěstí se o něm přímo na místě dozvěděl Francis Crick, spoluobjevitel struktury DNA, a díky svému vlivu dosáhl zařazení Nirenbergovy prezentace na plenární zasedání.
Otrokyně zbavená okovů
Nirenbergův moskevský referát lze přirovnat k explozi bomby. Nejen vědecké. „Buržoazní pavědu“ genetiku totiž na východ od železné opony nahrazoval hlavně v letech 1948 až 1956 tzv. lysenkismus, pojmenovaný podle svého despotického propagátora Trofima Lysenka. Ten kupříkladu tvrdil, že dědičnost je uložena nikoli v jaderných chromosomech, nýbrž v celé buňce, a že se dědí i vlastnosti získané během života. Připouštěl také vznik života z neživé hmoty (dokonce i z popela) či přeměnu bakterií ve viry a naopak. Dopřejme si nyní malou odbočku do padesátých let minulého století v tehdejším lidově demokratickém Československu. Opozice proti lysenkismu se u nás soustředila především kolem pražských genetiků prof. Bohumila Sekly a prof. Karla Hrubého, v Brně kolem doc. Jaroslava Kříženeckého. Poměry v Československu však nikdy nepřešly v represe sovětského typu, kdy byli odpůrci posíláni do vyhnanství či rovnou do gulagů. Zatímco na Univerzitě Karlově sovětský docent přednášel „tvůrčí darwinismus“, v Hrubého dějinách genetiky se učila vědecká genetika. Znechucený Sekla se věnoval onkologii, Kříženecký, snad jako jediný u nás, prošel i vězením. Ale zpět k památnému moskevskému kongresu v roce 1961. Také díky Nirenbergovu přelomovému referátu na něm lysenkismus dostal jednu z osudových ran – politickou podporu už ztratil pět let předtím, když na XX. sjezdu sovětských komunistů jejich tehdejší boss Nikita Chruščov odsoudil éru stalinského teroru. V roce 1962 dostali objevitelé struktury DNA J. Watson a F. Crick Nobelovu cenu (Nirenberg letěl do Stockholmu o šest let později).
Poté na genetickém kongresu v Haagu profesor Sekla navrhl a prosadil, aby se v Brně konalo Mendelovo vzpomínkové symposium ke 100. výročí publikace jeho objevů. Proběhlo počátkem srpna 1965 pod patronátem Genetické sekce Mezinárodní unie biologických věd. Tím se definitivně uzavřela éra lysenkismu v celém východním bloku.
Setkání gigantů přes propast věků
Správcem Mendelova vědeckého odkazu je dnes Moravské zemské muzeum v Brně. Bylo založeno Moravskoslezskou hospodářskou společností, jejímž byl Mendel členem. Členové této společnosti také založili Přírodovědecký spolek, v němž Mendel publikoval své objevy. Pro případ zániku spolku pak Mendel spolu s ostatními zakládajícími členy odkázal spolkový majetek Zemskému muzeu a jeho archiv Zemské knihovně.
Během přípravy mendelovského symposia v roce 1965 se muzeum rozhodlo pravidelně udělovat Pamětní medaili Gregora Mendela za rozvíjení jeho vědeckého odkazu. Loni ji obdržel právě Nirenberg. Ten po svém nobelovském triumfu odmítl četné nabídky profesur a vedení výzkumných týmů a zůstal věrný Bethesdě (letos v ní oslaví půl století). Jeho výzkumná parketa se však změnila – poté, co během 60. let významně přispěl k dočtení genetického kódu, molekulární genetika jako by ho přestala bavit a obrátil se k neurobiologii. „Je to vedle genetického kódu jediný další biologický systém, který pracuje s informacemi. DNA realizuje genetickou informaci, mozek duševní,“ vysvětlil své rozhodnutí lapidárně.
Marshall Nirenberg za svůj dlouhý vědecký život posbíral řadu nejvyšších poct. Přesto loni – v devětasedmdesáti letech věku – neváhal přijet do Brna, které považuje za kolébku genetiky. A když mu tam ukázali Mendelem vlastnoručně psané listiny, neubránil se dojetí. „Mendel byl génius a my jsme jeho pokračovatelé,“ svěřil se tehdy. „Stojíme na ramenou gigantů, kteří tu byli před námi. Mendel je beze všech pochybností jedním z nich.“ Tak pravil Marshall Nirenberg, kterého lze zajisté řadit mezi giganty současnosti. Málokdo z žijících vědců totiž přispěl k osvobození i rozvoji genetiky více než on.
Plnou verzi článku najdete v: Medical Tribune 11/2007, strana B8
Zdroj: