Kolejny skok

Czy walabie zastàpià

szczury doÊwiadczalne?

N

eurobiolog Craig Zaidman si´-
ga go∏à r´kà do torby walabii
damy (Macropus eugenii), wy-

sokiego na 45 cm kuzyna kangura. Do-
tàd niespokojnie wiercàca si´ samica sta-
je si´ nagle potulna jak dojona krowa –
byç mo˝e dlatego, ˝e dotyk r´ki odczu-
wa jako ruchy m∏odego zwierzàtka, usi-
∏ujàcego wpe∏znàç jej do torby. Zaidman
rozwiera ujÊcie torby otoczone szaro-
bràzowym futrem i odczepia od sutka
bezw∏osy, d∏ugi na palec „p∏ód torbo-
wy” niczym winnà jagod´ od grona.

„To w∏aÊnie dlatego walabie sà tak

znakomitymi obiektami doÊwiadczal-
nymi. Nie ma ˝adnego problemu z tym,
˝eby wziàç do r´ki m∏ode w okresie, kie-
dy w istocie jest ono embrionem – mó-
wi Zaidman, stypendysta Fulbrighta
prowadzàcy badania naukowe w Re-
search School of Biological Sciences
w Canberze, nale˝àcej do Australian Na-
tional University (ANU). – Mo˝na je
w∏o˝yç z powrotem do torby, ˝ywe i
zdrowe, nadajàce si´ do dalszych obser-
wacji” – dodaje i wa˝y pomarszczony,
55-dniowy obiekt swoich badaƒ, które
majà odpowiedzieç na pytanie, jak roz-
wijajàce si´ oko tworzy po∏àczenia z
mózgiem.

Neurobiolodzy prowadzàcy badania

na bardziej tradycyjnych zwierz´tach la-
boratoryjnych mogà jedynie marzyç o ∏a-
twym dost´pie do ich zarodków na tak
wczesnych etapach rozwoju. A przecie˝
wi´kszoÊç po∏àczeƒ w mózgu tworzy si´
u tych ssaków w okresie p∏odowym, kie-
dy dost´p do obiektu badaƒ jest bardzo
trudny. U powszechnie stosowanych
zwierzàt doÊwiadczalnych, takich jak
szczury czy koty, m∏o-
de rodzà si´ w okresie,
kiedy ta kluczowa faza
rozwoju mózgu ju˝ si´
zakoƒczy∏a.

Z powodu przeszkód

technicznych naukowcy
sà zazwyczaj zmuszeni
pobieraç materia∏ z mar-
twych p∏odów, badaç
komórki na szalkach Pe-
triego lub te˝ prowadziç
obserwacje na kr´gow-
cach innych ni˝ ssaki, na
przyk∏ad ˝abach. Gru-
pie neurobiologów we
W∏oszech uda∏o si´ za-
rejestrowaç aktywnoÊç

elektrycznà mózgów ˝ywych embrio-
nów szczurzych, ale by∏ to tak trudny
wyczyn, ˝e dotàd nikt nie pokusi∏ si´ o je-
go powtórzenie – mówi Zaidman. A ba-
dajàc walabie damy, naukowcy mogà re-
jestrowaç takà aktywnoÊç u ˝ywego,
nietkni´tego zwierz´cia na d∏ugo przed
pojawieniem si´ aktywnoÊci uk∏adu
wzrokowego – dodaje Richard Mark, ini-
cjator tego programu ANU.

Tak jak wszystkie torbacze walabie to

ssaki: sà pokryte sierÊcià, wytwarzajà
mleko i majà sta∏à temperatur´ cia∏a.
W przeciwieƒstwie jednak do pozosta-
∏ych ssaków tylko bardzo wczesny ich
rozwój zarodkowy odbywa si´ w ∏o˝y-
sku. Embrion walabii sp´dza zaledwie
28 dni w ∏onie matki, po czym rodzi si´
i przepe∏za Êlimakowatym ruchem do
torby (marsupium), znajdujàcej si´ na jej
brzuchu. Jeszcze 180 dni ssie mleko, roz-
wija si´ i roÊnie, a˝ stanie si´ w pe∏ni
ukszta∏towanà m∏odà walabià.

Przez ca∏y okres rozwoju w torbie

m∏ode jest w rzeczywistoÊci wolno ˝yjà-
cym, ∏atwo dost´pnym p∏odem. Nie po-
trzeba narkozy ani zabiegów chirurgicz-
nych, ˝eby do niego dotrzeç, dzi´ki
czemu znika potencjalne êród∏o b∏´du
doÊwiadczalnego.

Korzystnà okolicznoÊcià jest równie˝

to, ˝e dojrzewanie w torbie przebiega
powoli. Proces rozwojowy, zachodzàcy
u szczurów w ciàgu 24 godzin, u wala-
bii trwa trzy tygodnie. To tempo spra-
wia, ˝e bardzo ∏atwo okreÊliç sekwen-
cj´ zdarzeƒ nast´pujàcych w czasie
embrionalnego rozwoju mózgu, na
przyk∏ad Êledziç rozwój aksonów siat-
kówki oka, które wyd∏u˝ajà si´ poprzez
nerw wzrokowy i wrastajà we wzgórek
czworaczy górny – jàdro mózgu kontro-
lujàce m.in. ruchy oka.

Ale ˝eby Mark i jego zespó∏ mogli za-

czàç takie studia, musieli po pierwsze
za∏o˝yç koloni´ zwierzàt doÊwiadczal-
nych. „Nie mo˝na by∏o po prostu za-
dzwoniç do dostawcy zwierzàt i z∏o˝yç

16 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997

MODELE DOÂWIADCZALNE

W SKRÓCIE

Ciàg dalszy na stronie 18

Goràca transakcja

To pierwszy taki przypadek w Stanach
Zjednoczonych. Diversa Corporation
z San Diego zawar∏a niedawno pi´cioletni

kontrakt z Yellowstone
National Park.
W goràcych êród∏ach,
gejzerach, fumarolach
(dymiàcych êród∏ach
siarkowych)
i wrzàcych kot∏ach
b∏otnych firma
b´dzie szukaç
ekstremofili, z których
spodziewa si´
uzyskaç enzymy
o wartoÊci handlowej.
W 10 tys. stanowisk
cieplicowych na terenie
parku naukowcy
zidentyfikowali

niespe∏na 1% tych mikroorganizmów
przystosowanych do ˝ycia w ekstremalnych
warunkach. Diversa ma prawa
do wszystkich odkryç i uzyskanych
dzi´ki nim produktów, a park – udzia∏y
w tantiemach i wglàd do informacji.

Bez ˝artów, panie Feynman

Fizycy nareszcie zobaczyli – a tak˝e
us∏yszeli – zjawisko, które zosta∏o
przewidziane dawno temu m.in.
przez Briana Josephsona i nie˝yjàcego
ju˝ Richarda Feynmana. Josephson
dosta∏ w 1973 roku Nagrod´ Nobla
z fizyki za przewidzenie, co stanie si´,
jeÊli dwa nadprzewodniki rozdzielimy
cienkà warstewkà izolatora:
pary Coopera zacznà oscylowaç
pomi´dzy nimi. DziÊ zaÊ James C. Davis
i Richard Packer z University of California
w Berkeley wykazali, ˝e jeÊli
po∏àczymy dwa naczynia z nadciek∏ym
helem 3 otworkiem wymiarów
mikroskopijnych, to ta ciecz kwantowa,
która mo˝e przep∏ywaç bez najmniejszych
oporów, wyka˝e podobnie dziwne
kwantowe zachowanie. Badacze donoszà,
˝e wibracje oscylujàcego p∏ynu,
wzmocnione ponad miliard razy, dajà si´
s∏yszeç jako gwizd wysokiej cz´stoÊci.

Jak sàsiad z sàsiadem

Mo˝e zdziwi ona niewielu, ale w ka˝dym
razie jest to ju˝ wiadomoÊç oficjalna:
ludzie, którzy pok∏adajà zaufanie
w swoich sàsiadach, rzadziej padajà
ofiarà gwa∏townych przest´pstw.
Zespó∏ badaczy zaanga˝owanych
w Project on Human Development
w Chicago przeprowadzi∏ pod kierunkiem
R. J. Sampsona z University of Chicago
wywiady z 8872 mieszkaƒcami
z 343 dzielnic wielkomiejskich. Tam,
gdzie rodziny by∏y gotowe interweniowaç
w imi´ wspólnego dobra, przest´pstwa
zdarza∏y si´ o wiele rzadziej. Badanie to
wykaza∏o ponadto, ˝e bliska wi´ê
spo∏eczna ∏àczàca sàsiadów okaza∏a si´
skuteczniejsza ni˝ stra˝ obywatelska
i inne s∏u˝by lokalne.

KEITH GUNNAR

Bruce Coleman Inc.

˚YWY, OÂMIOTYGODNIOWY ZARODEK walabii

wydobyty z torby samicy mo˝e byç idealnym

modelem doÊwiadczalnym w neurobiologii ssaków.

DAN DROLLETTE

zamówienia na 100 walabii” – dorzuca
Peter Janssens, wspó∏autor ksià˝ki The
Developing Marsupial: Models for Biome-
dical Research (Rozwijajàcy si´ torbacz:
modele badaƒ biomedycznych). Doda-
je, ˝e samo opracowanie systemu ˝ywie-
nia i opieki nad zwierz´tami wymaga∏o
bardzo wielkiego nak∏adu pracy, nie mó-
wiàc ju˝ o badaniach, które umo˝liwi∏y
porównanie okresów rozwojowych wa-
labii i innych ssaków. „Zanim zacz´li-
Êmy uzyskiwaç rezultaty, przez 15 lat
prowadziliÊmy prace przygotowawcze”
– mówi Mark.

Ju˝ samo zdobycie pierwszych zwie-

rzàt do hodowli by∏o przygodà. Zespó∏
musia∏ skonstruowaç sprz´t s∏u˝àcy do
schwytania szybko skaczàcych walabii
na jednej z wysp u wybrze˝y Australii
po∏udniowej, gdzie si´ nadmiernie roz-
mno˝y∏y. Pierwsze sieci cz´sto p´ka∏y,
gdy wpad∏ w nie rozp´dzony torbacz.
Obecnie u˝ywane, zmodyfikowane, wy-
glàdajà jak olbrzymie siatki na motyle.

Trzeba by∏o tak˝e pokonaç uprze-

dzenia wobec u˝ywania torbaczy jako
zwierzàt laboratoryjnych. XIX-wieczni
taksonomowie uwa˝ali, ˝e australijskie
torbacze sà prymitywniejszym rodza-
jem ssaków, gdy˝ pozbawione sà cia∏a
modzelowatego mózgu, struktury umo-
˝liwiajàcej komunikowanie si´ obu jego
pó∏kul. Min´∏y dziesiàtki lat, nim na-
ukowcy odkryli, ˝e zwierz´ta te majà
jednak struktur´ spe∏niajàcà takie same
funkcje, zwanà fasciculus aberrans (p´czek
b∏´dny). Póêniej okaza∏o si´, ˝e tak˝e in-
ne struktury mózgu torbaczy nie ró˝nià
si´ istotnie od tych, jakie obserwujemy
u ssaków ∏o˝yskowych. „Wbrew poglà-
dom dawniejszych taksonomów [wala-
bie] nie sà ssakami drugiej kategorii –
mówi Mark. – To nie ró˝nice, ale podo-
bieƒstwa mi´dzy walabiami i innymi
ssakami czynià je tak interesujàcym mo-
delem doÊwiadczalnym.”

Badania na walabiach ju˝ przynios∏y

efekty. Mark i jego zespó∏ stwierdzili, ˝e
aksony nerwu wzrokowego nie tworzà
przypadkowych po∏àczeƒ ze wzgórkiem
górnym, jak sàdzono dotàd, lecz koƒczà
si´ w ÊciÊle okreÊlonych miejscach. Inni
badacze w kilku australijskich oÊrodkach
równie˝ u˝ywajà torbaczy jako zwierzàt
doÊwiadczalnych. Po∏udniowoamery-
kaƒski kuzyn walabii, opos brazylijski
krótkoogonowy (Monodelphis domestica),
jest u˝ywany do badaƒ w USA. Mari-
lyn Renfree z University of Melbourne,
która poÊwi´ci∏a 30 lat badaniom nad
rozmna˝aniem si´ i rozwojem walabii,
uwa˝a, ˝e torbacze powinny by∏y za-
interesowaç naukowców du˝o wcze-
Êniej. „No, ale ja jestem ich wielbicielkà”
– dodaje.

Dan Drollete

Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997 17

Trzeba wiedzieç,

kiedy je zwinàç

Ma∏y hazard pozwoli∏

lepiej poznaç konformacj´ bia∏ek

W

wyniku pewnego zak∏adu
mi´dzy biochemikami bia∏ka
sta∏y si´ przedmiotem gry, jak

w pokerze. Latem zespó∏ naukowców
z Yale University wygra∏ 1000 dolarów
udowadniajàc, ˝e mo˝na jednak zbudo-
waç pewien okreÊlony typ bia∏ka. Oprócz
zainkasowania gotówki naukowcy z Yale
lepiej poznali sposób dzia∏ania tych czà-
steczek. Wiedza ta mo˝e w przysz∏oÊci
pomóc w zrozumieniu takich przypad-
∏oÊci, jak choroba Alzheimera lub Creutz-
feldta-Jakoba (ludzkiego odpowiednika
choroby szalonych krów).

¸aƒcuchy aminokwasowe uk∏adajà

si´ w skomplikowane, trójwymiarowe
struktury. Sà to m.in. spirale zwane al-
fa-helisami oraz du˝e p∏askie po-
wierzchnie znane jako beta-kartki. Pro-
blem, w jaki sposób bia∏ko o danej
sekwencji aminokwasów przyjmuje
koƒcowà struktur´ przestrzennà, czyli
jak si´ zwija, jest przedmiotem inten-
sywnych badaƒ. Dotychczas naukowcy
zgadzali si´ w jednym: jeÊli dwa bia∏ka
majà sekwencje aminokwasowe wspól-
ne przynajmniej w 30%, to ich trójwy-
miarowa budowa b´dzie bardzo podob-
na. Innymi s∏owy, majàc dane bia∏ko,
musieliby podstawiç co najmniej 70%
aminokwasów, aby zmieniç jego kszta∏t.

W 1994 roku George D. Rose z Johns

Hopkins University i Trevor Creamer,
obecnie z University of Kentucky, prze-
konani o s∏usznoÊci takiego punktu wi-
dzenia, og∏osili zak∏ad na sum´ 1000 do-
larów w czasopiÊmie Proteins: Structure,
Function, and Genetics. Chodzi∏o o to, by
bioràc dowolne bia∏ko (powiedzmy,
o strukturze beta-kartki) i zmieniajàc nie
wi´cej ni˝ po∏ow´ jego aminokwasów,
uzyskaç struktur´ odmiennà (na przy-
k∏ad alfa-helisy). „Uwa˝aliÊmy, ˝e to
niewykonalne” – wspomina Rose.

Wyzwanie podj´li Lynne Regan, See-

ma Dalal i Suganthi Balasubramanian
z Yale. W zesz∏ym roku Regan, wracajàc
samochodem z konferencji, zasugero-
wa∏a, ˝e dwa bia∏ka badane w ich pra-
cowni metodami nowoczesnej alchemii
mog∏yby w znacznej mierze pomóc
w wygraniu zak∏adu.

By∏y to: B-1 i Rop, intensywnie bada-

ne w jej pracowni w celu zrozumienia
procesu zwijania si´ bia∏ek. Bia∏ko B-1
jest prawie w ca∏oÊci beta-kartkà, a Rop

sk∏ada si´ z kilku alfa-helis. Zespó∏ Re-
gan potrafi∏ okreÊliç, które aminokwa-
sy odgrywajà kluczowà rol´ w tworze-
niu si´ struktur helikalnych, a które –
beta-kartek.

Tak wi´c w lecie grupa eksperymen-

towa∏a z tymi dwiema strukturami, po-
czàtkowo na modelach komputero-
wych, a nast´pnie na rzeczywistych
bia∏kach. Naukowcy usun´li z bia∏ka
B-1 krótkie sekwencje aminokwasów,
odpowiadajàce za tworzenie si´ struk-
tury beta-kartki i zastàpili je fragmen-
tami Rop, co mog∏o doprowadziç do po-
wstania struktury alfa-helisy. Wynik,
który przedstawili w lipcowym nume-
rze Nature Structural Biology, to nowe
bia∏ko nazwane Janus na czeÊç rzym-
skiego boga o dwóch g∏owach. Zawiera
ono w sobie po∏ow´ sekwencji z B-1, ale
przyj´∏o helikalnà struktur´ Rop. Ostat-
nio stworzono Janusa II, który zacho-
wa∏ w sobie a˝ 61% aminokwasów z B-1,
co oznacza, ˝e naukowcy musieli zmie-
niç tylko 39% wyjÊciowej sekwencji.

Wed∏ug Regan wniosek p∏ynàcy z tej

pracy brzmi: „nie traktuj wszystkich
aminokwasów jednakowo”. Tylko nie-
które z nich decydujà o jego koƒcowej
strukturze, jak twierdzi. Lepsze pozna-
nie tej specyficznoÊci mo˝e w koƒcu
pog∏´biç naszà wiedz´ o tzw. chorobach
zwiàzanych z b∏´dnym zwijaniem si´
bia∏ek. Naukowcy sàdzà, ˝e w przypad-
ku choroby Alzheimera i choroby Creu-
tzfeldta-Jakoba spontaniczne zmiany
konformacji bia∏ka mogà prowadziç da-
lej do degeneracji neuronów.

Tymczasem badacze z grupy Regan

wcià˝ debatujà, co zrobiç z wygranymi
pieni´dzmi. Rose jest oczywiÊcie zado-
wolony z post´pu w badaniach, lecz
trudno mu pogodziç si´ z tak du˝à prze-
granà: „Szkoda, ˝e nie za∏o˝yliÊmy si´ o
T-shirt!

Sasha Nemecek

BIOCHEMIA

WSPÓ¸CZESNA ALCHEMIA przemienia

bia∏ko o konformacji beta-kartki (z lewej)

w struktur´ alfa-helikalnà (z prawej).

LYNNE REGAN