WiadomoÊci i opinie

8 Â

WIAT

N

AUKI

Kwiecieƒ 2001

S

tulecie XIX przesz∏o do historii ja-
ko wiek pary i elektrycznoÊci, XX
– atomu i informatyki, zaÊ XXI
ma szanse staç si´ czasem genety-

ki. Rozszyfrowanie ludzkiego genomu i
genomów niektórych, mniej wa˝nych z
naszego egocentrycznego punktu widze-
nia organizmów daje ludzkoÊci ogrom-
ne, wr´cz nieogarnione mo˝liwoÊci. Tak
w ka˝dym razie twierdzà genetycy. Craig
Venter, szef firmy Celera Genomics, któ-
ra pierwsza dokona∏a pe∏nego zsekwen-
cjonowania ludzkiego genomu, jest w tej
chwili jednym z najs∏awniejszych ludzi
na Êwiecie. Niewiele ust´puje mu pod tym
wzgl´dem Francis Collins kierujàcy mi´-
dzynarodowym Projektem Poznania
Ludzkiego Genomu.

Przyczyni∏y si´ do tego przede

wszystkim media, triumfalnie obwiesz-
czajàce nastanie nowej ery w biologii
i medycynie po kolejnych oÊwiadcze-
niach genetyków, ˝e wiedzà ju˝, jak
zbudowany jest ludzki genom. W takie
prze∏omowe wydarzenia naukowo-me-
dialne obfitowa∏ szczególnie miniony
rok. Po raz pierwszy fanfary zagrzmia-
∏y w kwietniu 2000 roku, gdy Venter
oznajmi∏, ˝e prowadzona przez niego
firma rozszyfrowa∏a ju˝ ludzki genom,
co okaza∏o si´ jednak falstartem. W
czerwcu ju˝ oba zespo∏y poda∏y do pu-
blicznej wiadomoÊci, ˝e znajà znakomi-
tà wi´kszoÊç genomowych sekwencji –
naukowcy z Celera Genomics twierdzi-
li, ˝e rozszyfrowali 99%, a specjaliÊci
z PPLG, ˝e 85% [patrz:

WIADOMOÂCI

I OPINIE

„Ods∏ona pierwsza”; Âwiat Na-

uki, sierpieƒ 2000]. Zadeklarowali tak-
˝e wol´ wspó∏pracy. I wreszcie w lutym
br. jedni i drudzy udowodnili, ˝e nie
by∏y to czcze przechwa∏ki: wyniki ich
wieloletnich prac badawczych opubli-
kowa∏y dwa najbardziej presti˝owe cza-
sopisma naukowe Êwiata – brytyjskie
Nature i amerykaƒskie Science.

Dlaczego osobno, choç mia∏o byç ra-

zem? Po prostu by∏y to obietnice dawa-
ne na u˝ytek opinii publicznej, zaniepo-
kojonej ostrà rywalizacjà mi´dzy obu
zespo∏ami. Jej duch jednak zwyci´˝y∏
i stàd taki niezwyk∏y, prawie niespoty-
kany w dziejach nauki rezultat – og∏o-
szenie wyników dotyczàcych dok∏adnie
tego samego zagadnienia w tym samym
czasie w dwóch ró˝nych czasopismach.
Po raz pierwszy te˝ chyba informacje

uzyskane przez specjalistów z Celera
Genomics, a stanowiàce integralnà cz´Êç
publikacji, nie zosta∏y w pe∏ni udost´p-
nione ogó∏owi zainteresowanych: z ogól-
nodost´pnej bazy danych mo˝na bez
przeszkód Êciàgaç informacje dotyczà-
ce nie wi´cej ni˝ 1 mln nukleotydów
tygodniowo. Powy˝ej tej iloÊci trzeba
uzyskiwaç zgod´ Celera Genomics, któ-
ra udzieli jej tylko pod warunkiem, ˝e
informacje te nie zostanà wykorzystane
w celach komercyjnych. W przeciwnym
razie ch´tni muszà zawieraç z firmà spe-
cjalnà umow´ – jak ∏atwo si´ domyÊliç
– nie za darmo.

Niezale˝nie od okolicznoÊci ich po-

wstania publikacje te wzbudzi∏y nie tyl-
ko kolejnà fal´ zainteresowania efekta-
mi prac badaczy ludzkiego genomu, ale
tak˝e powszechny entuzjazm.

Skàd ta euforia? Wed∏ug mnie zafa-

scynowanie osiàgni´ciami genetyków
bierze si´ nie tylko ze ÊwiadomoÊci, ˝e
otwierajà si´ przed ludzkoÊcià nieznane
przedtem teoretyczne i praktyczne mo˝-
liwoÊci twórczego dzia∏ania w ka˝dej
w∏aÊciwie dziedzinie biologii i medycy-
ny. Ka˝dy z nas chcia∏by wiedzieç, dzi´-
ki jakim si∏om powsta∏ i jaki jest prze-
pis na ˝ycie jego i wszystkich innych
organizmów. Venter i Collins jawià si´
nam niczym demiurgowie, zdolni do
rozwik∏ania tajemnicy stworzenia. Ven-
ter zresztà ma na to wielkà ochot´: jego
projekt zbudowania sztucznej komórki
czeka w∏aÊnie na zatwierdzenie przez
Komisj´ Bioetyki Kongresu USA.

Fascynacja ludzkim genomem jest wi´c

jak najbardziej zrozumia∏a i przys∏ania
niejako inne osiàgni´cia genetyków na
tym polu, a mianowicie rozszyfrowanie
genomów kilkuset wirusów i wiroidów,
plazmidów, organelli, bakterii (m.in. pa-
∏eczki okr´˝nicy i Helicobacter pylori), dro˝-
d˝y, rzodkiewnika, ry˝u, nicienia Caenor-
habditis elegans oraz muszki owocowej (na
ukoƒczeniu jest te˝ sekwencjonowanie
genomu myszy). A przecie˝ sà one rów-
nie˝ niezwykle wa˝ne, gdy˝ umo˝liwia-
jà poznanie mechanizmów funkcjonowa-
nia genów mniej z∏o˝onych, a zatem ∏at-
wiejszych do badania organizmów. Ze-
brane informacje pos∏u˝à nie tylko do
rozwoju biotechnologii, ale tak˝e do lep-
szego poznania zasad dzia∏ania genomu
cz∏owieka. Badania porównawcze dadzà
tak˝e wglàd w zawi∏e Êcie˝ki ewolucji,

pomogà w ustaleniu rzeczywistych po-
krewieƒstw mi´dzy poszczególnymi gru-
pami organizmów i co mo˝e najistotniej-
sze, wykryciu genów o podstawowym
znaczeniu w ich funkcjonowaniu. Geny
wspólne dla bakterii, rzodkiewnika, mu-
szki i cz∏owieka sà niewàtpliwie najwa˝-
niejszymi do podtrzymania ˝ycia (tzw.
genami podstawowych funkcji ˝ycio-
wych) i nimi trzeba si´ b´dzie zajàç szcze-
gólnie starannie.

Wróçmy jednak do genomu cz∏owie-

ka. Co przy obecnym stanie wiedzy o
nim jest najistotniejsze? Jakie wnioski
z rozszyfrowania go wydajà si´ genety-
kom szczególnie wa˝ne, a jakie najbar-
dziej zaskakujàce?

W tej chwili jest to najwi´kszy dok∏ad-

nie zbadany tak du˝y genom. Wykorzy-
stano do tego celu materia∏ dziedziczny
pochodzàcy od kilku osób ró˝nej p∏ci
i w ró˝nym wieku, nale˝àcych do czte-
rech odmiennych grup etnicznych. Wy-
konanie tej pracy dwiema odr´bnymi me-
todami umo˝liwia tak˝e porównania
i uÊciÊlenia, których inaczej nie da∏oby si´
zapewne uzyskaç. Wyniki obu konkuru-
jàcych zespo∏ów w pewnej mierze rów-
nie˝ si´ uzupe∏niajà: dane Celera Geno-
mics zawierajà wi´cej informacji o genach
kodujàcych bia∏ka, natomiast dane PPLG
mówià wi´cej o organizacji sekwencji
w ramach chromosomów, na przyk∏ad
sekwencjach powtarzalnych, telomerach,
centromerach itp. – podkreÊla prof. An-
drzej Jerzmanowski z Wydzia∏u Biologii
Uniwersytetu Warszawskiego i Instytu-
tu Biochemii i Biofizyki PAN.

W tej pokaênej beczce miodu znala-

z∏a si´ jednak ∏y˝ka dziegciu. Otó˝ od
dawna panowa∏o przekonanie, ˝e ma-
my oko∏o 100 tys., a byç mo˝e nawet
140 tys. genów. Pierwsze wskazówki co
do tego, ˝e mo˝e byç ich mniej, da∏o pe∏-
ne rozszyfrowanie niektórych chromo-

A JEDNAK OSOBNO

– C. Venter

i F. Collins na konferencji prasowej

w Bia∏ym Domu 26 czerwca ub.r.

Agencja BE&W

G E N E T Y K A _ H U M A N O G E N O M I K A

Genomowa kropka nad i

Zdemaskowany, ale czy do koƒca?

somów, zw∏aszcza chromosomu 21
[patrz:

W SKRÓCIE

„Chromosom 21”;

Âwiat Nauki, sierpieƒ 2000]. Wcià˝ jed-
nak wierzono, ˝e mamy ich co najmniej
2–3 razy wi´cej ni˝ inne organizmy.
Tymczasem okaza∏o si´, ˝e ludzki ge-
nom sk∏ada si´ z zaledwie 30 tys. (sza-
cunek naukowców z PPLG) lub 40 tys.
genów (ocena specjalistów z Celera Ge-
nomics), a ÊciÊlej – genów kodujàcych
bia∏ka, a wi´c dwu-, trzykrotnie mniej-
szej ich liczby, ni˝ pierwotnie sàdzono.
Kolejny raz okaza∏o si´ zatem, ˝e nie je-
steÊmy a˝ tak nadzwyczajni, jak byÊmy
tego chcieli. Prawie niewidoczny go∏ym
okiem nicieƒ ma ich bowiem tylko o jed-
nà trzecià lub najwy˝ej o po∏ow´ mniej
(20 tys.). Nawet od niepozornej roÊlinki
– rzodkiewnika – dzieli nas zaledwie
kilka tysi´cy genów. Nasza odmiennoÊç
i domniemana wy˝szoÊç nad innymi
istotami nie polega wi´c na prostej prze-
wadze w liczbie genów, lecz musi byç
wynikiem dzia∏ania innych czynników.

Zdaniem badaczy z PPLG nasze geny

sà bardziej z∏o˝one od genów bezkr´gow-
ców, umo˝liwiajà na przyk∏ad dokony-
wanie wielu ró˝nych modyfikacji ju˝
zsyntetyzowanych bia∏ek, mogà wi´c
przyczyniaç si´ do wytworzenia znacz-
nie wi´kszej ich liczby (byç mo˝e a˝
250 tys.). Dzi´ki temu ca∏y ich zestaw w
cz∏owieku – czyli proteom – jest du˝o bar-
dziej z∏o˝ony ni˝ proteomy innych zbada-
nych dotychczas organizmów. „A wi´c
wa˝na jest nie tyle liczba genów, ile ich
zdolnoÊç do modyfikowania zsyntetyzo-
wanych ju˝ bia∏ek, a tak˝e zdolnoÊç tych
ostatnich do wspó∏dzia∏ania ze sobà i
wytwarzania sieci wzajemnych zale˝no-
Êci – twierdzi prof. Jerzmanowski. – Nie-
zwykle istotna jest tak˝e ich zdolnoÊç re-
agowania, dzi´ki tzw. obszarom regula-
torowym, na sygna∏y. Pod wzgl´dem z∏o-
˝onoÊci obszarów regulatorowych genów
przewy˝szamy bezkr´gowce dziesi´cio-
krotnie – nasze geny mogà byç zatem re-
gulowane w sposób znacznie bardziej
czu∏y i precyzyjny.” „Niektóre geny cz∏o-
wieka mogà si´ tak ró˝niç od genów in-
nych ssaków, ˝e skierowa∏y nas na drog´
rozwoju mózgu – uwa˝a prof. Ewa Bart-
nik z Instytutu Botaniki Uniwersytetu
Warszawskiego. – RzeczywiÊcie mo˝e-
my mieç mniej wi´cej tyle samo genów,
co mysz, ale te geny nie sà takie same.”

Potwierdzi∏y si´ dotychczasowe przy-

puszczenia, ˝e geny nie sà w chromoso-
mach rozmieszczone losowo, lecz two-
rzà wyraêne skupiska, oddzielone od
siebie d∏ugimi fragmentami repetytyw-
nego, niekodujàcego DNA. Zapewne za-
równo iloÊç tych sekwencji, jak i rozk∏ad
genów nie sà przypadkowe, jednak nie
wiadomo jeszcze do czego s∏u˝à. Byç mo-
˝e pe∏nià jakieÊ funkcje w procesach re-

gulacji genetycznej, ale to trzeba zbadaç.
Ponadto w niektórych chromosomach
(zw∏aszcza 17 i 19) jest znacznie wi´cej
genów ni˝ w innych; szczególnie zaÊ
ubogie sà w nie chromosomy 4, 13, 18 i 21
oraz oba chromosomy p∏ciowe, przede
wszystkim Y. Nie znaczy to jednak, ˝e
jest on do niczego – wr´cz przeciwnie,
zawiera niezwykle wa˝ne geny, warun-
kujàce m´skà p∏odnoÊç [patrz: „Dlacze-
go Y jest taki dziwny”, strona 42]. Wy-
glàda równie˝ na to, ˝e ewolucja Homo
sapiens jest g∏ównie dzie∏em p∏ci brzyd-
kiej, poniewa˝ w czasie powstawania
m´skich komórek rozrodczych zachodzi
dwukrotnie wi´cej mutacji ni˝ podczas
wytwarzania ˝eƒskich.

Uzyskano tak˝e jednoznaczne potwier-

dzenie tego, w co wszyscy rozsàdni lu-
dzie (zw∏aszcza – jak podkreÊla prof. Jerz-
manowski – genetycy) nigdy nie wàtpili,
a mianowicie, ˝e ró˝nice pomi´dzy oso-
bami odmiennych p∏ci i ras sà niezwykle
ma∏e, nie przekraczajàce jednej setnej pro-
centa. Teraz zyskano na to jednoznacz-
ny dowód, wytràcajàcy rasistom broƒ
z r´ki. OczywiÊcie, rasy ró˝nià si´ – ina-
czej przecie˝ nie by∏oby ich – ale „ró˝ni-
ce w kolorze skóry nie przek∏adajà si´ na
inteligencj´, pami´ç i zdolnoÊci umys∏o-
we, bo cechy te nijak od siebie nie zale-
˝à” – mówi prof. Jerzmanowski. Ró˝nià
si´ od siebie tak˝e poszczególni ludzie
i niekiedy cz∏onkowie jednej, homogen-
nej, zdawa∏oby si´, spo∏ecznoÊci majà bar-
dziej odmienny materia∏ genetyczny ni˝
mieszkaƒcy dwóch przeciwnych kraƒ-
ców Êwiata. Dzieje si´ tak za sprawà tzw.
polimorfizmów sekwencji nukleotydo-
wych, czyli indywidualnych odchyleƒ
w rozmieszczeniu tworzàcych DNA nu-
kleotydów, co przesàdza o osobniczym
zró˝nicowaniu wielu istotnych cech.

Niezwykle frapujàce jest równie˝

stwierdzenie, ˝e mamy ponad 200 ge-
nów... bakteryjnych! I nie sà to wspo-

mniane geny podstawowych funkcji ˝y-
ciowych, gdy˝ nie stwierdzono ich w po-
znanych dotàd genomach innych organi-
zmów wielokomórkowych, oprócz kr´-
gowców. UzyskaliÊmy je najwyraêniej
niezale˝nie i stosunkowo niedawno –
oczywiÊcie, w ewolucyjnej skali czasu.
Prawdopodobnie musieliÊmy przejàç je
bezpoÊrednio od goszczàcych niegdyÊ
w cia∏ach naszych przodków bakterii na
drodze tzw. poziomego transferu genów,
co jeszcze przed paroma laty wydawa∏o
si´ biologom zupe∏nie nierealne, w ka˝-
dym razie jeÊli chodzi o relacje mikror-
ganizm–kr´gowiec [patrz: W. Ford Do-
olittle „Filogeneza na rozstajach”; Âwiat
Nauki, maj 2000]. Do czego te geny s∏u˝à
– nie wiadomo. Mo˝e chronià nasze ko-
mórki przed stresem?

Fascynacja genetyków (i nie tylko ich)

uzyskanà wiedzà o ludzkim genomie jest
wi´c w pe∏ni zrozumia∏a. Istnieje oczy-
wiÊcie tak˝e druga, praktyczna strona za-
gadnienia. To ÊwiadomoÊç olbrzymich
zysków, które potencjalnie daje rozwój
opartej na wiedzy o ludzkim genomie
biotechnologii i farmakogenomiki. Trud-
no wprawdzie dok∏adnie okreÊliç, kiedy
b´dzie mo˝na przystàpiç do strzy˝enia
owego z∏otego runa (zapewne nie wcze-
Êniej ni˝ za kilka lat), niemniej pr´dzej
czy póêniej musi do tego dojÊç. To tylko
kwestia czasu i pieni´dzy, jakie inwesto-
rzy b´dà sk∏onni na te przedsi´wzi´cia
wyasygnowaç. Stàd te˝ bierze si´ p´d do
patentowania wszystkiego, co mo˝e si´
w przysz∏oÊci okazaç punktem wyjÊcia
do zyskownych odkryç, wynalazków
i zastosowaƒ [patrz: Raport specjalny „Jak
zarobiç na ludzkim genomie”; Âwiat Na-
uki, paêdziernik 2000].

Co dalej? Pod tym wzgl´dem w∏aÊci-

wie nic si´ od czerwca nie zmieni∏o. Ko-
nieczne b´dzie przede wszystkim uzu-
pe∏nienie luk w naszej wiedzy o ludz-
kim DNA; do rozszyfrowania pozosta∏o
jeszcze oko∏o 5% jego sekwencji. Ponad-
to z samego poznania budowy genomu
i ustalenia kolejnoÊci tworzàcych go se-
kwencji nukleotydów niewiele jeszcze
wynika. AbyÊmy w pe∏ni mogli wyko-
rzystaç te informacje, niezb´dny b´dzie
szybki rozwój nowych dziedzin wiedzy,
wywodzàcych si´ z badaƒ nad genoma-
mi, szczególnie zaÊ transkryptomiki – na-
uki o przenoszeniu informacji zawartej
w DNA na RNA, oraz proteomiki, czyli
nauki o kodowanych przez geny bia∏-
kach. Dopiero poznanie tych mechani-
zmów i zale˝noÊci pozwoli na pe∏ne zro-
zumienie praw rzàdzàcych naszymi
organizmami i umo˝liwi zastosowanie
ich w praktyce. Jak zaÊ z tej wiedzy sko-
rzystamy – dla dobra ludzkoÊci czy te˝
wr´cz przeciwnie – poka˝e przysz∏oÊç.

Henryk Garbarczyk

Â

WIAT

N

AUKI

Kwiecieƒ 2001 9

WiadomoÊci i opinie

PAP

CRAIG VENTER

przy ok∏adce numeru

Science, w którym opublikowano
wyniki zespo∏u Celera Genomics.