Poslednjeg dana februara 1953. godine, otprilike u vreme ručka, dva čoveka su nahrupila u poznatu gostionicu Orao (Eagle) u Kembridžu, omiljeno okupljalište istraživača ugledne Kevendišove laboratorije u tom drevnom univerzitetskom gradu, uskliknuvši: „Otkrili smo tajnu života!“ Bili su to bakteriolog Džejms Votson i fizičar Frensis Krik, a tajna se, naravno, ticala strukture molekula deoksiribonukleinske kiseline i biohemijskih mehanizama na kojima se temelji njegova uloga prenosioca naslednih osobina živih bića na Zemlji.
Pored Votsona i Krika, glavne uloge u ovom otkriću odigralo je još dvoje ljudi – biofizičar Moris Vilkins i biofizičarka Rozalind Frenklin, oboje iz Kraljevog koledža u Londonu. Prva trojica imenovanih će za to dobiti Nobelovu nagradu. Rozalind Frenklin je pak, kao što je dobro poznato, pretrpela veliku nepravdu. Proučavajući kristalnu strukturu DNK pomoću rasejavanja h-zraka, ona je došla do dragocenih, pa i presudnih podataka, među kojima se posebno ističe znamenita „fotografija 51“, koju je njen student Rejmond Gosling neovlašćeno stavio na raspolaganje Vilkinsu, da bi je ovaj zatim – i to u pravi čas – pokazao Votsonu i Kriku. Nepravdu je pogoršala prerana smrt ove briljantne naučnice, 1958. godine, s obzirom na to da se Nobelova nagrada, prema propozicijama, ne može dodeliti posthumno. Iako je doprinos Rozalind Frenklin danas široko priznat, njeno dugo zanemarivanje ostaje jedan od najogoljenijih primera nepravičnosti u istoriji nauke, a svakako i značajno svedočanstvo o sveprisutnoj rodnoj neravnopravnosti u nauci i društvu.
Može se reći da je put ka otkriću strukture DNK bio dug, složen i nimalo pravolinijski, umnogome sličan sklapanju velike trodimenzionalne slagalice – kako u prenesenom tako i u doslovnom smislu. Naime, elegantni model u vidu dvostruke zavojnice, čiju „kičmu“ čine međusobno uvezani molekuli šećera (deoksiriboze) i fosfata, dok se „prečke“ koje povezuju niti sastoje od parova azotnih baza što se međusobno uklapaju poput lego-kockica (adenin i timin, citozin i guanin), model koji na adivljujući način objedinjuje ogromnu složenost i krajnju jednostavnost, a uz to je i najrečitija potvrda filozofskog načela jedinstva strukture i funkcije u prirodi, sagrađen je postepeno, kroz proces „pokušaja i grešaka“. Votson i Krik su na tome posebno grozničavo radili tokom šest nedelja koje su prethodile sudbonosnom danu iz prvog pasusa. U potrazi ih je požurivalo žestoko nadmetanje sa drugim timovima na istom tragu, među kojima je najmoćniji predvodio niko drugi do naučni div (i dvostruki nobelovac) Lajnus Poling. Iako su Krik i Votson, uz Vilkinsovu pomoć, naposletku uspeli da prvi razreše veliku zagonetku, pažljivom rekonstrukcijom sleda događaja pokazano je da doprinos Rozalind Frenklin daleko nadilazi samu „fotografiju 51“, koja je – opet i doslovno – pomogla da se „kockice slože“. Upravo je Rozalind Frenklin, između ostalog, ustanovila da DNK u laboratorijskim uslovima zauzima dve različite kristalne forme („A“ i „B“), bez čijeg razgraničenja nikakva smislena analiza strukture ovog molekula ne bi bila moguća. Ona je takođe prva uočila poseban oblik simetrije prisutan kod ovog makromolekula, što je bilo neophodno za potvrdu Votsonovog i Krikovog konačnog, uspešnog modela.
Trenutak upoznavanja strukture DNK je verovatno najispravnije posmatrati kao čvorište iz kojeg se istorijske putanje šire u vidu lepeze – kako napred, u budućnost, tako i natrag, u prošlost. Sama DNK, kao hemijska supstanca, otkrivena je još u devetnaestom veku. To je pošlo za rukom švajcarskom lekaru Fridrihu Mišeru, koji ju je izolovao iz zagnojenih rana svojih pacijenata 1869. godine (danas znamo da bela krvna zrnca, tokom borbe s bakterijama, izbacuju iz sebe DNK kako bi formirala svojevrsnu lepljivu mrežu – takozvanu vanćelijsku zamku – što je važan deo njihovog borbenog arsenala). Zadugo, razume se, niko nije slutio ništa o osnovnoj funkciji DNK u ćeliji i organizmu. Sa druge strane, temelji nauke o nasleđivanju – genetike – znatno su stariji od saznanja o njenom fizičko-hemijskom supstratu. I sama reč „gen“, u značenju osnovne jedinice biološkog nasleđa, ušla je u upotrebu davno pre razumevanja molekularne osnove. Gregoru Mendelu je tako krajem devetnaestog veka, zahvaljujući čuvenim ogledima na grašku i drugim biljkama, pošlo za rukom da razazna osnovna pravila nasleđivanja, što je u prvoj polovini dvadesetog veka produbljeno eksperimentima na vinskim mušicama u čuvenoj „muvljoj sobi“ laboratorije Tomasa Hanta Morgana (još jednog nobelovca) na Univerzitetu Kolumbija u Njujorku. Morganovo zapažanje da su geni smešteni na hromozomima predstavljalo je korak ka konačnoj identifikaciji molekularne osnove života. Među uvidima koji su doprineli da se ta osnova prepozna u DNK naročito se ističu eksperimenti Osvalda Averija i njegovih saradnika sredinom četrdesetih godina, kojima su pokazali da molekul DNK može da prenosi urođene osobine (u konkretnom slučaju, sposobnost izazivanja oboljenja kod pneumokoka), dok je 1947. godine Džon Mejson Galand prvi izneo zamisao da bi biološka informacija mogla biti zapisana u vidu redosleda azotnih baza u sklopu nukleotida, osnovnih strukturnih jedinica DNK. Da je okosnica ovog molekula sačinjena od šećera i fosfata utvrdio je Aleksander Tod.
Dvostruka zavojnica DNK otad je duboko prožela našu kolektivnu imaginaciju i, kao zajednička predstava, duboko se ugnjezdila u opštoj i popularnoj kulturi čitavog čovečanstva, postavši, između ostalog, jedna od glavnih simboličkih ikona nauke – rame uz rame sa teleskopom i mikroskopom, shematskim crtežom atoma ili Periodnim sistemom elemenata.
Ervin Šagraf je, pak, otkrio da su po dve od već pomenute četiri azotne baze (adenin i timin, citozin i guanin) uvek zastupljene u odnosu jedan prema jedan, što je bio prvi nagoveštaj njihovog specifičnog sparivanja. Ovo su, naravno, samo neka od brojnih imena koja su uklesana na miljokazima puta ka otkriću o kojem govorimo. Neposredno po odgonetanju strukture DNK usledilo je ništa manje značajno i uzbudljivo razotkrivanje „jezika“ kojim su informacije u toj strukturi „zapisane“. Do toga je došlo tokom narednih nekoliko godina, kada su dva naučna tima – među kojima je jedan predvodio sam Frensis Krik, dok je drugi bio pod vođstvom Maršala Nirenberga i Hajnriha Mateja – postepeno odgonetnula značenje „reči“ tog jezika – grupâ od po tri nukleotida („slova“) koje imenuju određenu amino-kiselinu namenjenu odgovarajućem mestu u molekulu belančevine (proteina); od takvih „reči“ se zatim grade kraće ili duže, prostije ili složenije „rečenice“, koje se – posredstvom informacione ribonukleinske kiseline i ribozoma – naposletku prevode u redosled amino-kiselina što sačinjavaju dati proteinski lanac i određuju njegove osobine. Međutim, relativno brzo je postalo jasno da tek mali deo ukupne DNK koja postoji u svakoj ćeliji „zapisuje“ neki protein – znatno veći deo u tome uopšte ne učestvuje, pa se isprva mislilo da nema nikakvu funkciju. Za takve oblasti genoma skovan je upečatljiv, ali ne najsrećnije izabran termin „otpadna DNK“. Smatralo se da je reč o pukom uzgrednom proizvodu evolucije – ostacima nekada aktivnih gena i svojevrsnom „rezervoaru“ trenutno neupotrebljenih genskih sekvenci koje obezbeđuju prostor za evoluciju novih gena. Mada je to nesumnjivo istina, danas znamo da nipošto nije sve: mnoge ovakve oblasti genoma ne samo da nisu otpad, već imaju veoma važne, pa i nezamenljive uloge u kontroli i regulaciji ispoljavanja gena – što će reći, u njihovom „radu“. Time je već ionako složena slika o našoj genetičkoj osnovi postala još složenija.
Otkriće strukture DNK označilo je početak nove ere u naukama o životu – kako u pogledu osnovnih istraživanja tako i u dalekosežnom širenju obzorja najrazličitijih primena u medicini, koje su promenile nabolje perspektivu lečenja miliona ljudi s najrazličitijim zdravstvenim problemima. Naravno, kako to često biva, ovaj napredak, iako vrtoglavo brz po svim realnim istorijskim merilima (uključujući i merila istorije nauke) ipak je bio prespor za spektakularna očekivanja koja je otkriće potaklo. Tokom intenzivnog rada na mapiranju ljudskog genoma krajem dvadesetog veka, mnogi su verovali da je lek za gotovo svaku bolest nadohvat ruke. Iako bi bilo daleko od istine ustvrditi da se dobrobit od ovog projekta nije već uveliko osetila, i to na mnogo načina, njegovo uspešno okončanje samo je podvuklo koliko toga još imamo da naučimo o genima i njihovim funkcijama. Danas se kompletan genom bilo koje osobe, zahvaljujući metodama „sekvenciranja naredne generacije“, načelno može doznati za dan-dva. Jasno tumačenje nađenih individualnih razlika (genskih polimorfizama) još je, međutim, moguće tek u ograničenom, premda narastajućem broju slučajeva, koji je srazmeran našem razumevanju odnosa između određenih genskih varijanti i fizioloških ili patoloških procesa u organizmu.
U prvi mah se očekivalo da će odgonetanje strukture DNK dati novi zamah genetičkom determinizmu (shvatanju da geni bez ostatka određuju naše osobine i ponašanje), što se u određenoj meri i ispunilo, utoliko što je za mnoge biološke funkcije (ili njihove poremećaje) nedvosmisleno identifikovana genetička podloga. Međutim, kako su se putevi i pravci daljih istraživanja sve više širili, granali, preplitali i usložnjavali, dogodilo se upravo suprotno: razumevanje građe i funkcije DNK otvorilo nam je oči za mnoge nove činioce koji utiču na odnos između genotipa i fenotipa. To je naročito došlo do izražaja s razotkrivanjem višestrukih nivoa upravljanja ispoljavanjima genâ, što je postalo poznato pod zbirnim nazivom epigenetika. Danas nam epigenetika omogućava da pojmimo zbog čega organizmi s istovetnom genskom sekvencom mogu da se razvijaju i funkcionišu sasvim različito, zavisno od bezbrojnih činilaca i okolnosti koji – epigenetičkim mehanizmima – „uključuju“ ili „isključuju“, „pojačavaju“ ili „utišavaju“ određene gene. To, razume se, pruža organizmima značajan prostor da se razvijaju i bivstvuju na način koji nije u potpunosti predodređen samim genskim zapisom.
Poslednjeg dana februaara 1953. godine, otprilike u vreme ručka, dva čoveka su nahrupila u poznatu gostionicu Orao (Eagle) u Kembridžu, omiljeno okupljalište istraživača ugledne Kevendišove laboratorije u tom drevnom univerzitetskom gradu, uskliknuvši: „Otkrili smo tajnu života!“ Bili su to bakteriolog Džejms Votson i fizičar Frensis Krik, a tajna se, naravno, ticala strukture molekula deoksiribonukleinske kiseline i biohemijskih mehanizama na kojima se temelji njegova uloga prenosioca naslednih osobina živih bića na Zemlji.
Drugim rečima, geni nisu isto što i usud. No epigenetika i njeni stepeni slobode, sa druge strane, nisu isto što i puka proizvoljnost. Naprotiv, proučavanje epigenetike nam otvara pogled ka doskora nepoznatim nijansama finog podešavanja bioloških funkcija na svim nivoima – od gena, preko informacione RNK i bezbrojnih belančevina do složene građe i uloga različitih ćelija, tkiva, organa, organskih sistema, i naposletku, organizma kao nedeljive celine. Kada se ovome pridoda saznanje da pojedine epigenetičke (stečene) promene mogu da se prenesu i na potomstvo, mnogi su uspon epigenetike dočekali kao povratak Lamarkovim gledištima o evoluciji koja teče nasleđivanjem stečenih odlika. No takvim zaključkom bi se previdela činjenica da se epigenetički mehanizmi – kao što grčki prefiks „epi“, koji doslovno znači „na [nečemu]“, i svedoči – tek nadovezuju na one genetičke, zavisne od informacionog zapisa čiju je strukturu otkrilo četvoro protagonista naše priče. Time je evoluciona biologija današnjice zapravo još snažnije usmerena ka „proširenoj sintezi“, gde se evolucija, razviće i ekologija sustiču na nivou čitave biosfere.
Razume se, s otkrićem nasledne osnove živih bića postalo je moguće razvijati tehnologije kojima se genski zapis ljudskog organizma – a i bilo kog drugog – može ne samo iščitavati već i ciljano menjati, što je tokom prošle decenije znatno olakšano razvojem molekularnog sistema nazvanog CRISPR/Cas (eto još jedne Nobelove nagrade, koju su za ovaj pomak dobile Emanuel Šarpentije i Dženifer Dudna). Ovakve mogućnosti su neminovno pokrenule duboka etička pitanja, prizvavši u umovima mnogih arhetipski lik doktora Frankenštajna, koga je Meri Šeli za sva vremena oživotvorila davnog, kišovitog i tmurnog leta 1816, kada se o genima ili molekulu DNK još nije znalo baš ništa.
Iako nas ova vrhunska pripovest, koja je doživela i doživljava bezbrojne odjeke i nadovezivanja, i danas najozbiljnije opominje na opasnosti koje nosi neobuzdani ljudski (a posebno naučnički) hibris, nesporno je da je genetičko inženjerstvo donelo čovečanstvu veliku dobrobit (pomislimo samo na sintezu insulina) i da ima potencijal da donese još veću – naročito ako u debati o granicama između etične i opravdane upotrebe od rizične ili moralno neprihvatljive uspemo da pronađemo trezven i racionalan put. Ova tema, koja iziskuje sveobuhvatnu interdisciplinarnu debatu, svakako spada među najvažnija pitanja odnosa između nauke, filozofije i društva. Jer, tehnologije zasnovane na DNK se danas, osim u medicini i farmaciji, primenjuju – ili „kucaju na vrata“ – i u raznim drugim oblastima: poljoprivredi i prehrambenoj industriji, forenzici, ekologiji i očuvanju životne sredine, pa čak i informatici.
Iako su mogućnosti primene saznanja genetike u cilju očuvanja i unapređenja ljudskog života i zdravlja brojne i raznovrsne, verovatno najveća nadanja u tom smislu danas ipak budi koncept personalizovane medicine. Ukratko, sa mogućnošću da analiziramo genski zapis svake osobe, mi sve više dolazimo u priliku da „doterujemo“ terapiju ili lekarske savete prema individualnim specifičnostima organizma, bilo u pogledu izbora leka, režima doziranja ili drugih oblika ciljanih intervencija, a u pojedinim slučajevima možemo čak i da proračunamo rizik da neko oboli od određene bolesti u budućnosti. S obzirom na ogromne prednosti ovakvog pristupa, kojim se može izbeći ozbiljan problem da generički standardizovana terapija neretko prerasta u poslovičnu „Prokrustovu postelju“, a najverovatnije i razbiti aktuelna „pat-pozicija“ u borbi protiv nekih od najtežih oboljenja našeg doba, grupa stručnjaka Svetske zdravstvene organizacije već je iznela procenu da će do 2049. godine praktično sva medicina biti personalizovana. Naravno, ni ovaj pravac razvoja genetike nije lišen etičkih izazova – prisetimo se samo kultnog filma „Gataka“ Endrua Nikola, snimljenog pred sam kraj prethodnog milenijuma kao svojevrsno upozorenje tekućem.
Kada se osvrnemo za sobom, sasvim je jasno da nam je ovo otkriće otvorilo put ka mnogim novim pitanjima, ništa manje dalekosežnim od pitanja na koja smo dobili odgovor. Kako to s najdubljim uvidima u svet prirode po pravilu biva, umesto jedne „tajne života“ postali smo svesni bezbroj novih. No možda se životu i njegovim tajnama i može prići samo kroz večito otvaranje vrata što vode ka neslućenim dimenzijama stvarnosti koje uvek nadilaze sve što smo prethodno znali.
Otkriće strukture DNK takođe nam je pružilo važno oruđe u proučavanju evolucione istorije živih bića, uključujući i našu sopstvenu vrstu. Štaviše, zahvaljujući razvoju izuzetno osetljivih tehnika izolacije DNK iz drevnih ljudskih ili životinjskih telesnih ostataka (opet Nobelova nagrada, ovog puta dodeljena švedskom genetičaru estonskog porekla Svanteu Pebu) ukazala nam se panorama složenih procesa koji su oblikovali evoluciju savremenih ljudi, uz brojna preplitanja, račvanja i slepe ogranke – sasvim daleko od široko rasprostranjenog, a ilustratorima i dan-danas, nažalost, prilično omiljenog prikaza evolucije koja je vodila ka Homo sapiens-u u vidu linearno nanizanih čovekolikih bića koja se postepeno uspravljaju. Stvarnost je, međutim, bogatija i složenija od svih naših odomaćenih predstava, a iščitavanje i poređenje drevne i savremene DNK nas – sasvim u kopernikanskom duhu – još jednom opominje u kojoj je meri naše postojanje na ovoj planeti plod jedinstvenog sticaja okolnosti.
U još širem kontekstu, otkriće strukture DNK omogućilo je da se pitanja o poreklu života postave na čvrstu naučnu osnovu. Danas su proučavanja potencijalnih puteva nastanka ovakvog makromolekula, kadrog da čuva i prenosi nasledne informacije, kao i da omogući njihovu aktivnu ulogu u obrazovanju i funkcionisanju bioloških sistema, uveliko postala sastavni deo revolucionarnog područja interdisciplinarne sinteze kojom se životu pristupa u najširem, kosmičkom kontekstu. To područje poznato je pod nazivom astrobiologija. Tu se, između ostalog, uporedo izučavaju prebiotička (hemijska) evolucija koja je iznedrila prve molekule DNK (do čega je najverovatnije došlo posredno, nakon dugog razdoblja takozvanog „RNK sveta“, gde je RNK, za koju većina naučnika smatra da je morala nastati pre DNK, u sebi objedinjavala ulogu naslednog zapisa i katalitičke matrice za sintezu proteina) i preduslovi za postojanje života izvan naše planete – pri čemu taj život ne mora biti zasnovan na DNK ili srodnim makromolekulima, ali bi, prema sve popularnijoj „informatičkoj“ definiciji, morao da podrazumeva slične obrasce čuvanja i funkcionalnog ispoljavanja naslednih informacija. Drugim rečima, već smo načinili prve, još teturave korake ka kosmičkom uopštavanju pojma života.
Tog proleća pedeset i treće, od kojeg nas, evo, deli već sedam decenija, završna rečenica kratkog članka objavljenog u prestižnom časopisu Nejčer gde su Votson i Krik predstavili svetu veliko otkriće – „nije nam promaklo da ovakva struktura sugeriše potencijalni mehanizam kopiranja naslednih informacija“ – ostala je upamćena kao vrstan primer poslovičnog engleskog „umanjenog izraza“ (understatement). Dvostruka zavojnica DNK otad je duboko prožela našu kolektivnu imaginaciju i, kao zajednička predstava, duboko se ugnjezdila u opštoj i popularnoj kulturi čitavog čovečanstva, postavši, između ostalog, jedna od glavnih simboličkih ikona nauke – rame uz rame sa teleskopom i mikroskopom, shematskim crtežom atoma ili Periodnim sistemom elemenata. Kada se osvrnemo za sobom, sasvim je jasno da nam je ovo otkriće otvorilo put ka mnogim novim pitanjima, ništa manje dalekosežnim od pitanja na koja smo dobili odgovor. Kako to s najdubljim uvidima u svet prirode po pravilu biva, umesto jedne „tajne života“ postali smo svesni bezbroj novih. No možda se životu i njegovim tajnama i može prići samo kroz večito otvaranje vrata što vode ka neslućenim dimenzijama stvarnosti koje uvek nadilaze sve što smo prethodno znali. Možda je svaka „tajna života“ neminovno tek početak. Jer – kako nam Fridrih Niče poručuje znamenitim rečima svog Zaratustre – život je upravo ono što sebe svagda mora da prevazilazi.
Tekst je izvorno objavljen u sklopu redovne rubrike Orbitiranje, u 33. broju časopisa Elementi.
Autor je rođen u Beogradu, gde je završio Petu beogradsku gimnaziju (1991) i Medicinski fakultet (2002). Specijalizaciju iz imunologije stekao 2015. Doktorsku disertaciju pod naslovom „Značaj ekspresije Vilmsovog tumorskog gena-1 kod dece sa akutnom leukemijom“ odbranio je na Medicinskom fakultetu u Beogradu 2016. godine. Zvanje naučnog saradnika stekao 2018. godine. Od 2007. zaposlen je u imunološkoj laboratoriji Univerzitetske dečje klinike u Tiršovoj. Glavna interesovanja u naučnoistraživačkom radu obuhvataju primarne i sekundarne imunodeficijencije, maligna oboljenja dečje dobi, funkcionalna ispitivanja imunskog sistema, ali i naučno-filozofska razmatranja evolucije života na Zemlji (i potencijalno drugde u vasioni). Od 2006. autor i voditelj naučne emisije Solaris na programu Radio Beograd 2. Aktivno učestvuje u popularizaciji nauke i promociji naučnog pogleda na svet kroz novinske članke, autorske tekstove, predavanja i razgovore, kao i prevode odabranih naučnopopularnih ili kritičko-analitičkih dela.