Последњег дана фебруара 1953. године, отприлике у време ручка, два човека су нахрупила у познату гостионицу Орао (Eagle) у Кембриџу, омиљено окупљалиште истраживача угледне Кевендишове лабораторије у том древном универзитетском граду, ускликнувши: „Открили смо тајну живота!“ Били су то бактериолог Џејмс Вотсон и физичар Френсис Крик, а тајна се, наравно, тицала структуре молекула деоксирибонуклеинске киселине и биохемијских механизама на којима се темељи његова улога преносиоца наследних особина живих бића на Земљи.
Поред Вотсона и Крика, главне улоге у овом открићу одиграло је још двоје људи – биофизичар Морис Вилкинс и биофизичарка Розалинд Френклин, обоје из Краљевог колеџа у Лондону. Прва тројица именованих ће за то добити Нобелову награду. Розалинд Френклин је пак, као што је добро познато, претрпела велику неправду. Проучавајући кристалну структуру ДНК помоћу расејавања х-зрака, она је дошла до драгоцених, па и пресудних података, међу којима се посебно истиче знаменита „фотографија 51“, коју је њен студент Рејмонд Гослинг неовлашћено ставио на располагање Вилкинсу, да би је овај затим – и то у прави час – показао Вотсону и Крику. Неправду је погоршала прерана смрт ове бриљантне научнице, 1958. године, с обзиром на то да се Нобелова награда, према пропозицијама, не може доделити постхумно. Иако је допринос Розалинд Френклин данас широко признат, њено дуго занемаривање остаје један од најогољенијих примера неправичности у историји науке, а свакако и значајно сведочанство о свеприсутној родној неравноправности у науци и друштву.
Може се рећи да је пут ка открићу структуре ДНК био дуг, сложен и нимало праволинијски, умногоме сличан склапању велике тродимензионалне слагалице – како у пренесеном тако и у дословном смислу. Наиме, елегантни модел у виду двоструке завојнице, чију „кичму“ чине међусобно увезани молекули шећера (деоксирибозе) и фосфата, док се „пречке“ које повезују нити састоје од парова азотних база што се међусобно уклапају попут лего-коцкица (аденин и тимин, цитозин и гуанин), модел који на адивљујући начин обједињује огромну сложеност и крајњу једноставност, а уз то је и најречитија потврда филозофског начела јединства структуре и функције у природи, саграђен је постепено, кроз процес „покушаја и грешака“. Вотсон и Крик су на томе посебно грозничаво радили током шест недеља које су претходиле судбоносном дану из првог пасуса. У потрази их је пожуривало жестоко надметање са другим тимовима на истом трагу, међу којима је најмоћнији предводио нико други до научни див (и двоструки нобеловац) Лајнус Полинг. Иако су Крик и Вотсон, уз Вилкинсову помоћ, напослетку успели да први разреше велику загонетку, пажљивом реконструкцијом следа догађаја показано је да допринос Розалинд Френклин далеко надилази саму „фотографију 51“, која је – опет и дословно – помогла да се „коцкице сложе“. Управо је Розалинд Френклин, између осталог, установила да ДНК у лабораторијским условима заузима две различите кристалне форме („А“ и „Б“), без чијег разграничења никаква смислена анализа структуре овог молекула не би била могућа. Она је такође прва уочила посебан облик симетрије присутан код овог макромолекула, што је било неопходно за потврду Вотсоновог и Криковог коначног, успешног модела.
Тренутак упознавања структуре ДНК је вероватно најисправније посматрати као чвориште из којег се историјске путање шире у виду лепезе – како напред, у будућност, тако и натраг, у прошлост. Сама ДНК, као хемијска супстанца, откривена је још у деветнаестом веку. То је пошло за руком швајцарском лекару Фридриху Мишеру, који ју је изоловао из загнојених рана својих пацијената 1869. године (данас знамо да бела крвна зрнца, током борбе с бактеријама, избацују из себе ДНК како би формирала својеврсну лепљиву мрежу – такозвану ванћелијску замку – што је важан део њиховог борбеног арсенала). Задуго, разуме се, нико није слутио ништа о основној функцији ДНК у ћелији и организму. Са друге стране, темељи науке о наслеђивању – генетике – знатно су старији од сазнања о њеном физичко-хемијском супстрату. И сама реч „ген“, у значењу основне јединице биолошког наслеђа, ушла је у употребу давно пре разумевања молекуларне основе. Грегору Менделу је тако крајем деветнаестог века, захваљујући чувеним огледима на грашку и другим биљкама, пошло за руком да разазна основна правила наслеђивања, што је у првој половини двадесетог века продубљено експериментима на винским мушицама у чувеној „мувљој соби“ лабораторије Томаса Ханта Моргана (још једног нобеловца) на Универзитету Колумбија у Њујорку. Морганово запажање да су гени смештени на хромозомима представљало је корак ка коначној идентификацији молекуларне основе живота. Међу увидима који су допринели да се та основа препозна у ДНК нарочито се истичу експерименти Освалда Аверија и његових сарадника средином четрдесетих година, којима су показали да молекул ДНК може да преноси урођене особине (у конкретном случају, способност изазивања обољења код пнеумокока), док је 1947. године Џон Мејсон Галанд први изнео замисао да би биолошка информација могла бити записана у виду редоследа азотних база у склопу нуклеотида, основних структурних јединица ДНК. Да је окосница овог молекула сачињена од шећера и фосфата утврдио је Александер Тод.
Двострука завојница ДНК отад је дубоко прожела нашу колективну имагинацију и, као заједничка представа, дубоко се угњездила у општој и популарној култури читавог човечанства, поставши, између осталог, једна од главних симболичких икона науке – раме уз раме са телескопом и микроскопом, схематским цртежом атома или Периодним системом елемената.
Ервин Шаграф је, пак, открио да су по две од већ поменуте четири азотне базе (аденин и тимин, цитозин и гуанин) увек заступљене у односу један према један, што је био први наговештај њиховог специфичног спаривања. Ово су, наравно, само нека од бројних имена која су уклесана на миљоказима пута ка открићу о којем говоримо. Непосредно по одгонетању структуре ДНК уследило је ништа мање значајно и узбудљиво разоткривање „језика“ којим су информације у тој структури „записане“. До тога је дошло током наредних неколико година, када су два научна тима – међу којима је један предводио сам Френсис Крик, док је други био под вођством Маршала Ниренберга и Хајнриха Матеја – постепено одгонетнула значење „речи“ тог језика – групâ од по три нуклеотида („слова“) које именују одређену амино-киселину намењену одговарајућем месту у молекулу беланчевине (протеина); од таквих „речи“ се затим граде краће или дуже, простије или сложеније „реченице“, које се – посредством информационе рибонуклеинске киселине и рибозома – напослетку преводе у редослед амино-киселина што сачињавају дати протеински ланац и одређују његове особине. Међутим, релативно брзо је постало јасно да тек мали део укупне ДНК која постоји у свакој ћелији „записује“ неки протеин – знатно већи део у томе уопште не учествује, па се испрва мислило да нема никакву функцију. За такве области генома скован је упечатљив, али не најсрећније изабран термин „отпадна ДНК“. Сматрало се да је реч о пуком узгредном производу еволуције – остацима некада активних гена и својеврсном „резервоару“ тренутно неупотребљених генских секвенци које обезбеђују простор за еволуцију нових гена. Мада је то несумњиво истина, данас знамо да нипошто није све: многе овакве области генома не само да нису отпад, већ имају веома важне, па и незаменљиве улоге у контроли и регулацији испољавања гена – што ће рећи, у њиховом „раду“. Тиме је већ ионако сложена слика о нашој генетичкој основи постала још сложенија.
Откриће структуре ДНК означило је почетак нове ере у наукама о животу – како у погледу основних истраживања тако и у далекосежном ширењу обзорја најразличитијих примена у медицини, које су промениле набоље перспективу лечења милиона људи с најразличитијим здравственим проблемима. Наравно, како то често бива, овај напредак, иако вртоглаво брз по свим реалним историјским мерилима (укључујући и мерила историје науке) ипак је био преспор за спектакуларна очекивања која је откриће потакло. Током интензивног рада на мапирању људског генома крајем двадесетог века, многи су веровали да је лек за готово сваку болест надохват руке. Иако би било далеко од истине устврдити да се добробит од овог пројекта није већ увелико осетила, и то на много начина, његово успешно окончање само је подвукло колико тога још имамо да научимо о генима и њиховим функцијама. Данас се комплетан геном било које особе, захваљујући методама „секвенцирања наредне генерације“, начелно може дознати за дан-два. Јасно тумачење нађених индивидуалних разлика (генских полиморфизама) још је, међутим, могуће тек у ограниченом, премда нарастајућем броју случајева, који је сразмеран нашем разумевању односа између одређених генских варијанти и физиолошких или патолошких процеса у организму.
У први мах се очекивало да ће одгонетање структуре ДНК дати нови замах генетичком детерминизму (схватању да гени без остатка одређују наше особине и понашање), што се у одређеној мери и испунило, утолико што је за многе биолошке функције (или њихове поремећаје) недвосмислено идентификована генетичка подлога. Међутим, како су се путеви и правци даљих истраживања све више ширили, гранали, преплитали и усложњавали, догодило се управо супротно: разумевање грађе и функције ДНК отворило нам је очи за многе нове чиниоце који утичу на однос између генотипа и фенотипа. То је нарочито дошло до изражаја с разоткривањем вишеструких нивоа управљања испољавањима генâ, што је постало познато под збирним називом епигенетика. Данас нам епигенетика омогућава да појмимо због чега организми с истоветном генском секвенцом могу да се развијају и функционишу сасвим различито, зависно од безбројних чинилаца и околности који – епигенетичким механизмима – „укључују“ или „искључују“, „појачавају“ или „утишавају“ одређене гене. То, разуме се, пружа организмима значајан простор да се развијају и бивствују на начин који није у потпуности предодређен самим генским записом.
Последњег дана фебруаара 1953. године, отприлике у време ручка, два човека су нахрупила у познату гостионицу Орао (Eagle) у Кембриџу, омиљено окупљалиште истраживача угледне Кевендишове лабораторије у том древном универзитетском граду, ускликнувши: „Открили смо тајну живота!“ Били су то бактериолог Џејмс Вотсон и физичар Френсис Крик, а тајна се, наравно, тицала структуре молекула деоксирибонуклеинске киселине и биохемијских механизама на којима се темељи његова улога преносиоца наследних особина живих бића на Земљи.
Другим речима, гени нису исто што и усуд. Но епигенетика и њени степени слободе, са друге стране, нису исто што и пука произвољност. Напротив, проучавање епигенетике нам отвара поглед ка доскора непознатим нијансама финог подешавања биолошких функција на свим нивоима – од гена, преко информационе РНК и безбројних беланчевина до сложене грађе и улога различитих ћелија, ткива, органа, органских система, и напослетку, организма као недељиве целине. Када се овоме придода сазнање да поједине епигенетичке (стечене) промене могу да се пренесу и на потомство, многи су успон епигенетике дочекали као повратак Ламарковим гледиштима о еволуцији која тече наслеђивањем стечених одлика. Но таквим закључком би се превидела чињеница да се епигенетички механизми – као што грчки префикс „епи“, који дословно значи „на [нечему]“, и сведочи – тек надовезују на оне генетичке, зависне од информационог записа чију је структуру открило четворо протагониста наше приче. Тиме је еволуциона биологија данашњице заправо још снажније усмерена ка „проширеној синтези“, где се еволуција, развиће и екологија сустичу на нивоу читаве биосфере.
Разуме се, с открићем наследне основе живих бића постало је могуће развијати технологије којима се генски запис људског организма – а и било ког другог – може не само ишчитавати већ и циљано мењати, што је током прошле деценије знатно олакшано развојем молекуларног система названог CRISPR/Cas (ето још једне Нобелове награде, коју су за овај помак добиле Емануел Шарпентије и Џенифер Дудна). Овакве могућности су неминовно покренуле дубока етичка питања, призвавши у умовима многих архетипски лик доктора Франкенштајна, кога је Мери Шели за сва времена оживотворила давног, кишовитог и тмурног лета 1816, када се о генима или молекулу ДНК још није знало баш ништа.
Иако нас ова врхунска приповест, која је доживела и доживљава безбројне одјеке и надовезивања, и данас најозбиљније опомиње на опасности које носи необуздани људски (а посебно научнички) хибрис, неспорно је да је генетичко инжењерство донело човечанству велику добробит (помислимо само на синтезу инсулина) и да има потенцијал да донесе још већу – нарочито ако у дебати о границама између етичне и оправдане употребе од ризичне или морално неприхватљиве успемо да пронађемо трезвен и рационалан пут. Ова тема, која изискује свеобухватну интердисциплинарну дебату, свакако спада међу најважнија питања односа између науке, филозофије и друштва. Јер, технологије засноване на ДНК се данас, осим у медицини и фармацији, примењују – или „куцају на врата“ – и у разним другим областима: пољопривреди и прехрамбеној индустрији, форензици, екологији и очувању животне средине, па чак и информатици.
Иако су могућности примене сазнања генетике у циљу очувања и унапређења људског живота и здравља бројне и разноврсне, вероватно највећа надања у том смислу данас ипак буди концепт персонализоване медицине. Укратко, са могућношћу да анализирамо генски запис сваке особе, ми све више долазимо у прилику да „дотерујемо“ терапију или лекарске савете према индивидуалним специфичностима организма, било у погледу избора лека, режима дозирања или других облика циљаних интервенција, а у појединим случајевима можемо чак и да прорачунамо ризик да неко оболи од одређене болести у будућности. С обзиром на огромне предности оваквог приступа, којим се може избећи озбиљан проблем да генерички стандардизована терапија неретко прераста у пословичну „Прокрустову постељу“, а највероватније и разбити актуелна „пат-позиција“ у борби против неких од најтежих обољења нашег доба, група стручњака Светске здравствене организације већ је изнела процену да ће до 2049. године практично сва медицина бити персонализована. Наравно, ни овај правац развоја генетике није лишен етичких изазова – присетимо се само култног филма „Гатака“ Ендруа Никола, снимљеног пред сам крај претходног миленијума као својеврсно упозорење текућем.
Када се осврнемо за собом, сасвим је јасно да нам је ово откриће отворило пут ка многим новим питањима, ништа мање далекосежним од питања на која смо добили одговор. Како то с најдубљим увидима у свет природе по правилу бива, уместо једне „тајне живота“ постали смо свесни безброј нових. Но можда се животу и његовим тајнама и може прићи само кроз вечито отварање врата што воде ка неслућеним димензијама стварности које увек надилазе све што смо претходно знали.
Откриће структуре ДНК такође нам је пружило важно оруђе у проучавању еволуционе историје живих бића, укључујући и нашу сопствену врсту. Штавише, захваљујући развоју изузетно осетљивих техника изолације ДНК из древних људских или животињских телесних остатака (опет Нобелова награда, овог пута додељена шведском генетичару естонског порекла Свантеу Пебу) указала нам се панорама сложених процеса који су обликовали еволуцију савремених људи, уз бројна преплитања, рачвања и слепе огранке – сасвим далеко од широко распрострањеног, а илустраторима и дан-данас, нажалост, прилично омиљеног приказа еволуције која је водила ка Homo sapiens-у у виду линеарно нанизаних човеколиких бића која се постепено усправљају. Стварност је, међутим, богатија и сложенија од свих наших одомаћених представа, а ишчитавање и поређење древне и савремене ДНК нас – сасвим у коперниканском духу – још једном опомиње у којој је мери наше постојање на овој планети плод јединственог стицаја околности.
У још ширем контексту, откриће структуре ДНК омогућило је да се питања о пореклу живота поставе на чврсту научну основу. Данас су проучавања потенцијалних путева настанка оваквог макромолекула, кадрог да чува и преноси наследне информације, као и да омогући њихову активну улогу у образовању и функционисању биолошких система, увелико постала саставни део револуционарног подручја интердисциплинарне синтезе којом се животу приступа у најширем, космичком контексту. То подручје познато је под називом астробиологија. Ту се, између осталог, упоредо изучавају пребиотичка (хемијска) еволуција која је изнедрила прве молекуле ДНК (до чега је највероватније дошло посредно, након дугог раздобља такозваног „РНК света“, где је РНК, за коју већина научника сматра да је морала настати пре ДНК, у себи обједињавала улогу наследног записа и каталитичке матрице за синтезу протеина) и предуслови за постојање живота изван наше планете – при чему тај живот не мора бити заснован на ДНК или сродним макромолекулима, али би, према све популарнијој „информатичкој“ дефиницији, морао да подразумева сличне обрасце чувања и функционалног испољавања наследних информација. Другим речима, већ смо начинили прве, још тетураве кораке ка космичком уопштавању појма живота.
Тог пролећа педесет и треће, од којег нас, ево, дели већ седам деценија, завршна реченица кратког чланка објављеног у престижном часопису Нејчер где су Вотсон и Крик представили свету велико откриће – „није нам промакло да оваква структура сугерише потенцијални механизам копирања наследних информација“ – остала је упамћена као врстан пример пословичног енглеског „умањеног израза“ (understatement). Двострука завојница ДНК отад је дубоко прожела нашу колективну имагинацију и, као заједничка представа, дубоко се угњездила у општој и популарној култури читавог човечанства, поставши, између осталог, једна од главних симболичких икона науке – раме уз раме са телескопом и микроскопом, схематским цртежом атома или Периодним системом елемената. Када се осврнемо за собом, сасвим је јасно да нам је ово откриће отворило пут ка многим новим питањима, ништа мање далекосежним од питања на која смо добили одговор. Како то с најдубљим увидима у свет природе по правилу бива, уместо једне „тајне живота“ постали смо свесни безброј нових. Но можда се животу и његовим тајнама и може прићи само кроз вечито отварање врата што воде ка неслућеним димензијама стварности које увек надилазе све што смо претходно знали. Можда је свака „тајна живота“ неминовно тек почетак. Јер – како нам Фридрих Ниче поручује знаменитим речима свог Заратустре – живот је управо оно што себе свагда мора да превазилази.
Текст је изворно објављен у склопу редовне рубрике Орбитирање, у 33. броју часописа Елементи.
Аутор је рођен у Београду, где је завршио Пету београдску гимназију (1991) и Медицински факултет (2002). Специјализацију из имунологије стекао 2015. Докторску дисертацију под насловом „Значај експресије Вилмсовог туморског гена-1 код деце са акутном леукемијом“ одбранио је на Медицинском факултету у Београду 2016. године. Звање научног сарадника стекао 2018. године. Од 2007. запослен је у имунолошкој лабораторији Универзитетске дечје клинике у Тиршовој. Главна интересовања у научноистраживачком раду обухватају примарне и секундарне имунодефицијенције, малигна обољења дечје доби, функционална испитивања имунског система, али и научно-филозофска разматрања еволуције живота на Земљи (и потенцијално другде у васиони). Од 2006. аутор и водитељ научне емисије Соларис на програму Радио Београд 2. Активно учествује у популаризацији науке и промоцији научног погледа на свет кроз новинске чланке, ауторске текстове, предавања и разговоре, као и преводе одабраних научнопопуларних или критичко-аналитичких дела.