V roce 1974 jsem uveřejnil studii ,,Genetika
Caenorhabditis elegans
", organismu známého také jako hlístice. První věta říkala: ,,Zásadní nevyřešenou otázkou biologie je to, jak dokáží geny určovat komplexní struktury, jež nalézáme u vyšších organismů." To platí dodnes. Jak geny budují orgány, kosti nebo kůži a jak určují jejich funkci? Stojí za pomalým tempem našeho pátrání potíže s vybíráním organismu vhodného ke studiu?
Až do počátku šedesátých let byla v biologii ,,velká neznámá" mnohem skromnější: jak DNA určuje nejjednodušší bílkoviny? Potom ovšem začalo být jasné, že vše, co je třeba udělat, je chopit se genu a sekvenovat jej, chopit se bílkoviny a sekvenovat ji a jednoduše přeložit jednu sekvenci do druhé. Jak geny fungují, bychom v zásadě mohli zjistit tím, že bychom se naučili jejich chemickému jazyku.
V té době jsme samozřejmě neměli potřebné nástroje. Pravda, měli jsme primitivní nástroje k sekvenování bílkovin, takže jsme dokázali odvodit jejich chemické složení. Pustit se do chemické podstaty genů jsme ale nemohli. Bylo možné využít jen běžného - a velice pomalého - postupu, který v 19. století zavedl zakladatel genetiky Gregor Mendel. Podle Mendela je přítomnost genu v organismu potvrzena jedině tehdy, když nalezneme jeho alternativní formu, nazývanou alela. Mendel například nedokázal říct, že u jistého druhu rostlin existuje gen výšky, dokud neobjevil trpasličí mutanty daného druhu.
Tento přístup definuje geny podle pozorovatelných vlastností organismu. Rozvoj technologií nám naštěstí oproti Mendelovi dovoluje vymezit geny mnohem rychleji. Díky objevu genetické rekombinace u virů, které napadají rychle se množící bakterie, vznikla možnost měřit u potomků změny mnohem precizněji a rozebrat tak jemnou strukturu genu.
Bylo tedy přirozené, že se v tomto okamžiku biologové ptali, zda by obdobným postupem bylo možné rozluštit genetickou strukturu složitějších, mnohobuněčných organismů. Pravidlem dřívějšího výzkumu bakterií bylo získat mutanty a co nejpodrobněji je prozkoumat. Bylo zapotřebí získat organismus s tempem růstu jako u bakterií, aby nám poskytl množství genetických variací, které by umožnili úplnou analýzu genů.
Já jsem se zabýval nervovou soustavou a považoval jsem za důležité studovat ji tak, aby bylo možné ji znázornit formou ,,schématu zapojení". Mým plánem nebylo vysledovat geny přímo v chování, ale rozdělit problém do dvou otázek:
vývojové
otázky (,,jak geny budují nervovou soustavu?") a
fyziologické
otázky (,,jak nervová soustava nebo mozek vytváří chování?").
Access every new PS commentary, our entire On Point suite of subscriber-exclusive content – including Longer Reads, Insider Interviews, Big Picture/Big Question, and Say More – and the full PS archive.
Subscribe Now
Mým úmyslem bylo studovat mutanty
C. elegans
a doufat, že nalezneme mutanty genů, které řídí chování. Ale i u organismů tak jednoduchých jako
C. elegans
bylo kvůli mezím našich technických možností velmi těžké stanovit funkci genů. Začali jste se studiem svalu prostě proto, že se tak nabízelo velké množství bílkovin.
V 70. letech objevená technologie klonování a sekvenování DNA otevřela výzkumu nové perspektivy a její využití na lidech a dalších savcích bylo ve smyslu vědeckého poznání nesmírně úspěšné. Rozvoj genetiky ovšem nadále závisí na schopnosti zkoumat modelové organismy jako
C. elegans
a
Drosophila
(octomilka).
Je skutečností, že dnešním velkým nebezpečím je to, že se sice s přívalem ohromného množství genetických popisů různých organismů utápíme se v moři dat, ale vzdalujeme se chápání biologické komplexnosti. Nesmíme zapomínat, že základní funkční jednotkou živých organismů jsou
buňky
, nikoliv geny. Dnes potřebujeme mapy buněk a mapy způsobů jejich dorozumívání.
Naším prvním úkolem je určit, kolik různých buněk se ve složitém organismu nachází. Myslím, že u
C. elegans
to dnes říct dokážeme. Ale v případě obratlovců, jako jsme my sami, jsme tomu stále velmi vzdáleni.
To nás přivádí k potřebě zamyslet se nad lidskými bytostmi - nejen nad lidským genomem - jako nad subjektem biologického výzkumu. To mě náhle napadlo, když jsem se nedávno účastnil setkání, kde se hovořilo o myši, která je modelem lidských bytostí. Na setkání bylo navrženo, abychom vytvořili geneticky smíšený fond třiceti tisíc myší. Vyškolili by se lidé, kteří by pravidelně tyto myši prošetřovali a určovali vysoký krevní tlak, diabetes, nenasytnost atd. Pak bychom studovali genotypy těchto myší - konkrétní varianty jejich genů.
Problém tkví v tom, že nám technologie neumožňuje zmapovat 30 000 genotypů. Přišlo mi ale na mysl, že
i kdyby
bylo možné 30 000 genotypů zmapovat, proč bychom pracovali s myšmi? Konec konců, máme už vysoce kvalifikované odborníky, kteří by subjekty výzkumu vyšetřovali, totiž lékaře. Jakmile nám to tedy technologie umožní (a já se domnívám, že je to možné a že k tomu dojde), proč bychom neměli pracovat přímo s lidmi?
Správným způsobem by bylo pracovat se souborem jedinců, kde by všichni byli anonymní. Jsme schopni dokázat, že rozumíme genetické struktuře lidské nemoci tím, že uměle vyvoláme stejnou nemoc u myši. Vlastním účelem používání modelových organismů je ovšem potvrzovat to, co zjistíme v realitě.
To have unlimited access to our content including in-depth commentaries, book reviews, exclusive interviews, PS OnPoint and PS The Big Picture, please subscribe
The European Union’s cumbersome and narrowly defined regulations for public procurement and spending are not simply inadequate; they are dangerous. They weaken the bloc’s ability to protect itself from a broad range of Russian hybrid attacks while prolonging Russia’s aggression in Ukraine.
propose a European Defense Production Act to help fast-track processes for public procurement and spending.
The intricate legal issues and colorful characters in Donald Trump's criminal trials will undoubtedly keep the media and the viewing public enraptured for months to come. But when it comes to the 2024 election, all that really matters is how the defendant appears to a narrow sliver of undecided voters.
points out that optics, more than the law or the facts, will be what matters most for the election.
Iran’s mass ballistic missile and drone attack on Israel last week raised anew the specter of a widening Middle East war that draws in Iran and its proxies, as well as Western countries like the United States. The urgent need to defuse tensions – starting by ending Israel’s war in Gaza and pursuing a lasting political solution to the Israeli-Palestinian conflict – is obvious, but can it be done?
Log in/Register
Please log in or register to continue. Registration is free and requires only your email address.
V roce 1974 jsem uveřejnil studii ,,Genetika Caenorhabditis elegans ", organismu známého také jako hlístice. První věta říkala: ,,Zásadní nevyřešenou otázkou biologie je to, jak dokáží geny určovat komplexní struktury, jež nalézáme u vyšších organismů." To platí dodnes. Jak geny budují orgány, kosti nebo kůži a jak určují jejich funkci? Stojí za pomalým tempem našeho pátrání potíže s vybíráním organismu vhodného ke studiu?
Až do počátku šedesátých let byla v biologii ,,velká neznámá" mnohem skromnější: jak DNA určuje nejjednodušší bílkoviny? Potom ovšem začalo být jasné, že vše, co je třeba udělat, je chopit se genu a sekvenovat jej, chopit se bílkoviny a sekvenovat ji a jednoduše přeložit jednu sekvenci do druhé. Jak geny fungují, bychom v zásadě mohli zjistit tím, že bychom se naučili jejich chemickému jazyku.
V té době jsme samozřejmě neměli potřebné nástroje. Pravda, měli jsme primitivní nástroje k sekvenování bílkovin, takže jsme dokázali odvodit jejich chemické složení. Pustit se do chemické podstaty genů jsme ale nemohli. Bylo možné využít jen běžného - a velice pomalého - postupu, který v 19. století zavedl zakladatel genetiky Gregor Mendel. Podle Mendela je přítomnost genu v organismu potvrzena jedině tehdy, když nalezneme jeho alternativní formu, nazývanou alela. Mendel například nedokázal říct, že u jistého druhu rostlin existuje gen výšky, dokud neobjevil trpasličí mutanty daného druhu.
Tento přístup definuje geny podle pozorovatelných vlastností organismu. Rozvoj technologií nám naštěstí oproti Mendelovi dovoluje vymezit geny mnohem rychleji. Díky objevu genetické rekombinace u virů, které napadají rychle se množící bakterie, vznikla možnost měřit u potomků změny mnohem precizněji a rozebrat tak jemnou strukturu genu.
Bylo tedy přirozené, že se v tomto okamžiku biologové ptali, zda by obdobným postupem bylo možné rozluštit genetickou strukturu složitějších, mnohobuněčných organismů. Pravidlem dřívějšího výzkumu bakterií bylo získat mutanty a co nejpodrobněji je prozkoumat. Bylo zapotřebí získat organismus s tempem růstu jako u bakterií, aby nám poskytl množství genetických variací, které by umožnili úplnou analýzu genů.
Já jsem se zabýval nervovou soustavou a považoval jsem za důležité studovat ji tak, aby bylo možné ji znázornit formou ,,schématu zapojení". Mým plánem nebylo vysledovat geny přímo v chování, ale rozdělit problém do dvou otázek: vývojové otázky (,,jak geny budují nervovou soustavu?") a fyziologické otázky (,,jak nervová soustava nebo mozek vytváří chování?").
Subscribe to PS Digital
Access every new PS commentary, our entire On Point suite of subscriber-exclusive content – including Longer Reads, Insider Interviews, Big Picture/Big Question, and Say More – and the full PS archive.
Subscribe Now
Mým úmyslem bylo studovat mutanty C. elegans a doufat, že nalezneme mutanty genů, které řídí chování. Ale i u organismů tak jednoduchých jako C. elegans bylo kvůli mezím našich technických možností velmi těžké stanovit funkci genů. Začali jste se studiem svalu prostě proto, že se tak nabízelo velké množství bílkovin.
V 70. letech objevená technologie klonování a sekvenování DNA otevřela výzkumu nové perspektivy a její využití na lidech a dalších savcích bylo ve smyslu vědeckého poznání nesmírně úspěšné. Rozvoj genetiky ovšem nadále závisí na schopnosti zkoumat modelové organismy jako C. elegans a Drosophila (octomilka).
Je skutečností, že dnešním velkým nebezpečím je to, že se sice s přívalem ohromného množství genetických popisů různých organismů utápíme se v moři dat, ale vzdalujeme se chápání biologické komplexnosti. Nesmíme zapomínat, že základní funkční jednotkou živých organismů jsou buňky , nikoliv geny. Dnes potřebujeme mapy buněk a mapy způsobů jejich dorozumívání.
Naším prvním úkolem je určit, kolik různých buněk se ve složitém organismu nachází. Myslím, že u C. elegans to dnes říct dokážeme. Ale v případě obratlovců, jako jsme my sami, jsme tomu stále velmi vzdáleni.
To nás přivádí k potřebě zamyslet se nad lidskými bytostmi - nejen nad lidským genomem - jako nad subjektem biologického výzkumu. To mě náhle napadlo, když jsem se nedávno účastnil setkání, kde se hovořilo o myši, která je modelem lidských bytostí. Na setkání bylo navrženo, abychom vytvořili geneticky smíšený fond třiceti tisíc myší. Vyškolili by se lidé, kteří by pravidelně tyto myši prošetřovali a určovali vysoký krevní tlak, diabetes, nenasytnost atd. Pak bychom studovali genotypy těchto myší - konkrétní varianty jejich genů.
Problém tkví v tom, že nám technologie neumožňuje zmapovat 30 000 genotypů. Přišlo mi ale na mysl, že i kdyby bylo možné 30 000 genotypů zmapovat, proč bychom pracovali s myšmi? Konec konců, máme už vysoce kvalifikované odborníky, kteří by subjekty výzkumu vyšetřovali, totiž lékaře. Jakmile nám to tedy technologie umožní (a já se domnívám, že je to možné a že k tomu dojde), proč bychom neměli pracovat přímo s lidmi?
Správným způsobem by bylo pracovat se souborem jedinců, kde by všichni byli anonymní. Jsme schopni dokázat, že rozumíme genetické struktuře lidské nemoci tím, že uměle vyvoláme stejnou nemoc u myši. Vlastním účelem používání modelových organismů je ovšem potvrzovat to, co zjistíme v realitě.