„Zobaczyć to co niewidoczne”

 

Pewnej wiosny studenci trzeciego roku Wydziału Biologii wpłynęli na niezmienny od lat schemat ćwiczeń z biochemii. Eksperyment został przeprowadzony z użyciem roślin, natomiast dwanaście wcześniej przygotowanych myszek laboratoryjnych zostało „adoptowanych” przez wykładowców i studentów. To nie ja zabrałam myszkę laboratoryjną do domu, ale gdyby tak się stało byłaby to na pewno niepospolita, inspirująca Mysz. Siedząc mi na ramieniu rozpoczęła by rozmowę w ten sposób:

- Co piszesz?

- Tekst, który ma w prosty sposób wyjaśnić czym się zajmuję prowadząc skomplikowane badania naukowe – wyjaśniam.

- Ciekawe, jak to zrobisz? – Pyta Mysz z przekąsem.

- Będę wyjaśniała naukę na przykładzie dowcipów, tak jak w książce o filozofii Thomasa Cathcarta „Przychodzi Platon do Doktora”.

- Może jeszcze zatytułujesz go „Przychodzi Nauka do Doktora”? - Mysz ironizuje. - Wiadomo, że naukowcy słyną ze swojego poczucia humoru. Znasz to: „strażacy spalą każdy dowcip, położnicy każdy położą, natomiast naukowcy mają dowcip wystudiowany”?

- Dlaczego nie? To dobry sposób na opowiadanie o nauce! – Bronię się. – Przecież reklamuje się tę książkę: „Autorzy […] pokazują nam jak w prosty sposób […] można wyjaśnić najbardziej nawet zawiłe koncepcje filozoficzne”.

Mysz umilkła na chwilę czytając powyższe zdanie:

- Po co użyłaś tych nawiasów i kropek?

- Usunęłam kawałki opisu, takie jak: „przezabawnego audiobooka, absolwenci renomowanej uczelni” oraz „w niebanalny sposób” – odpowiedziałam, po czym dodałam skromnie: Nie mogę sugerować, że mój tekst może być określany takimi wyszukanymi epitetami.

- A wiesz, to mi przypomina taki dowcip o tym, jak interpretować sformułowania w pracach naukowych np.: „od dawna wiadomo, że... - nie mogłem znaleźć pracy źródłowej”.  A jak coś nie wyjdzie: „przedstawione są typowe wyniki - są to najlepsze wyniki” i „... można dostrzec wyraźną tendencję - ... trudno wyciągnąć sensowne wnioski” – mysz zaśmiewa się do łez.

- To kawał z brodą, wszyscy go znają Myszko Laboratoryjna – odpowiadam zimno. Czasami nazywam Mysz po imieniu i nazwisku, żeby zachowywała się poważniej.

- No a tak na poważnie, to jak zaczniesz? – Pyta Mysz i nie mogąc się opanować dodaje z chichotem – Może tak: „przychodzi naukowiec do lekarza, a lekarz też doktor”?

- Nie, nie – staram się zignorować kpiny. - Zacznę od tego, że naukowcy są ludźmi bardzo dociekliwymi w poszukiwaniu odpowiedzi na pytania, tak jak w tym kawale:

 

„Student zaczepia profesora na korytarzu uniwersytetu:
- Pan wybaczy, panie profesorze, czy można jedno pytanie?
- Ależ naturalnie, młody człowieku, po to tu jesteśmy!
- Panie profesorze, czy pan śpi z brodą pod kołdrą, czy na kołdrze?
- Hmmm, nigdy się nad tym nie zastanawiałem.
- No trudno, dziękuję, przepraszam.
Po tygodniu student znów natyka się na profesora. Profesor wycieńczony, twarz ziemista, ciemne kręgi pod oczami. Ujrzawszy studenta ryknął:
- A bodaj pana pokręciło, łajdaku! Od tygodnia spać nie mogę - i tak źle, i tak niewygodnie!”

 

Ja, żeby rozwiązać pewien biotechnologiczny problem, wyjechałam na rok na Uniwersytet w USA. Wyjazd możliwy był dzięki Fundacji Fulbrighta i dlatego czułam się wyjątkowo zobowiązana do ciężkiej pracy i dokonywania wielkich odkryć. Kilku absolwentów Fundacji otrzymało nawet nagrodę Nobla. Moim celem było przyłączenie do aktyny (białka tworzącego szkielet komórkowy) świecącego znacznika. Dzięki temu mogłabym obserwować przemieszczanie się tego białka w komórce, podobnie jak można obserwować latające w ciemności świetliki. Mając takie narzędzie molekularne (oznakowane białko) mogłabym badać wpływ leków na zachowanie się nowotworów i kto wie, może nawet znaleźć lek na raka?

- Zejdź na ziemię – racjonalnie odezwała się Mysz. – Od oznakowania białka do leku na raka jest bardzo długa droga. Lepiej wytłumacz, co to jest ta biotechnologia?

- Biotechnologia to wykorzystanie organizmów żywych (łac. bio – życie) lub ich składników żeby wytwarzać produkty (technologia) – tłumaczę. – Przykładowo produkcja piwa i wina jest procesem biotechnologicznym, wykorzystującym drożdże do fermentacji cukrów prostych. Obecnie biotechnolodzy zajmują się również biologią molekularną.

- Acha – mówi Mysz z przekąsem. – A biolog molekularny to zwykły biolog tylko taki malutki?

- Biologia molekularna to nauka zajmująca się procesami zachodzącymi w bardzo małej skali, na poziomie cząsteczek czyli molekuł – tłumaczę. – A w centrum zainteresowania biologów molekularnych znajduje się DNA i białka.

- Dlaczego? – Mysz jest bardzo dociekliwa.

- Ponieważ DNA zawiera informację o wszystkich białkach z których zbudowany jest każdy żywy organizm. Wracając do mojego projektu badawczego, to miał on na celu pocięcie i sklejenie DNA w taki sposób, żeby na jego podstawie powstało białko połączone ze świecącym znacznikiem.

- Przecież DNA jest MOLEKUŁĄ – mysz przeliterowała słowo „molekuła”, żeby podkreślić swoją wypowiedź. – Jest tak maleńkie, że go zazwyczaj nie widać, więc jak możesz je pociąć i posklejać?!

- Dzięki enzymom restrykcyjnym, które potrafią rozpoznać wybrane miejsca i przecinać łańcuch DNA. Nazywa się je czasami „molekularnymi nożycami”. Odpowiednie kawałki DNA łączy się potem za pomocą innego enzymu, ligazy. Posklejane kawałki segreguje się rozdzielając je w żelu. Cząsteczki DNA wędrują w polu elektrycznym z różną prędkością. Długie kawałki wolniej a mniejsze szybciej.

- Wiesz co znajduje się między odcinkiem dłuższym a krótszym? – Przerwała mi Mysz i nie czekając na odpowiedź powiedziała - „a”!

- DNA przenosi się na nylonową „kartkę papieru”… – kontynuowałam ignorując słaby żart Myszy.

- Też pewnie za pomocą pola elektrycznego?

- Jednak słuchasz uważnie! – Ucieszyłam się – Na tą „kartkę” z DNA nanosi się sondy (fragmenty DNA) które łączą się z analogicznymi do siebie odcinkami. Łączenie się dwóch odpowiadających sobie fragmentów DNA nazywa się hybrydyzacją. Sondy, posiadające znacznik, uwidaczniają poszukiwane przez nas kawałki DNA. Technika ta została opracowana w 1975 przez Edwina Southerna (nazwisko to oznacza dosłownie „południowy”)  i na jego cześć nazwana hybrydyzacją Southern lub po prostu „Southern blot”. W środowisku naukowym bardzo znana jest anegdotka o dowcipnym twórcy analogicznej metody rozdziału i oznaczania RNA, który nazwał opracowaną przez siebie technikę „Northern blot” (ang. north - północ). Do dziś doczekaliśmy się też metody „Western blot” (ang. west – zachód) dotyczącej białek. Natomiast o nazwę „Eastern blot” (ang. east – wschód) konkurowały przez dłuższy czas bardzo różne metody, przez co określa się nią szereg technik różniących się szczegółami.

- Można się zgodzić, że niektórzy naukowcy też mają nieco poczucia humoru – mysz była pod wrażeniem – A co z twoim projektem badawczym? Udało ci się uzyskać cząsteczkę DNA na podstawie którego powstało „świecące białko”?

- Długo mi się to nie udawało. Niektóre fragmenty DNA połączyły się ze sobą odwrotnie, inne utraciły ważną część a jeszcze innych nie udało się umieścić w bakteriach.

- Bakteriach? Mówiłaś, że chcesz oglądać rozmieszczenie białka w komórkach a nie w bakteriach. – Czujnie zapytała Mysz.

- Białko trzeba najpierw wyprodukować w dużych ilościach z pomocą kultur bakteryjnych.

- A znasz to: „kultura bakteryjna to czasami jedyna kultura jaką człowiek ma”? – Mysz wpadła mi w słowo, ale widząc moją minę dodała ugodowo -  Wytwarzanie produktu za pomocą organizmów żywych to chyba proces biotechnologiczny?

- Tak! – Połknęłam przynętę. – Mimo trudności eksperymentalnych, na podstawie typowych wyników (z których wybrałam trzy do szczegółowej analizy) można było dostrzec wyraźną tendencję … - Mysz popatrzyła na mnie z taką przyganą, że dokończyłam zdanie inaczej niż zamierzałam – …do braku oczekiwanych efektów. W każdym razie doszłam do wniosku, że Fundacja nie może na mnie liczyć jeśli chodzi o Nobla – dokończyłam.  

- Może to i lepiej – zamyśliła się Mysz. - Kiedy nagrodę Nobla z fizyki otrzymał Charles Townes, za skonstruowanie lasera rubinowego, podarował swojej żonie na pamiątkę piękny rubin. Gdy laureatem został konstruktor lasera trójpoziomowego Nicolaas Bloembergen, a jego żona upomniała się o odpowiedni upominek, powiedział: „Jeśli tak bardzo chcesz, to jestem skłonny pójść w ślady Townesa. Muszę cię jednak ostrzec, że mój laser pracuje na cyjanku”. Strach pomyśleć co mógłby podarować komuś biotechnolog. – Mysz uśmiechnęła się znacząco.

- Właśnie – podjęłam wątek. – Ostatnio doniesiono, że amerykańskim biotechnologom udało się skrzyżować złotą rybkę z rekinem. Spełnia trzy ostatnie życzenia. - Mysz ze zniecierpliwieniem przewróciła oczami.

- To co w końcu z tym eksperymentem?

- Po wielu próbach, podczas których modyfikowałam różne parametry, takie jak skład odczynników, długość reakcji czy temperatura, uzyskałam odpowiednią sekwencję DNA. Cząsteczki wprowadziłam do bakterii a one wyprodukowały białko oznaczone świecącym znacznikiem. Od tego czasu używam go w bardzo różnych doświadczeniach. Przykładowo badam, jak zmienia się rozmieszczenie aktyny w komórce w odpowiedzi na zastosowane substancje chemiczne. Na świecie istnieje bardzo wiele takich narzędzi molekularnych i mają różnorodne zastosowanie.

- Prawdziwym sukcesem projektu jest wyznaczenie dalszej ścieżki badań – przyznała Mysz.

 

Tego samego dnia wieczorem Mysz balansowała na tylnych łapkach wpatrując się w ekran komputera:

- Co powiesz na tytuł „Mysz i ja”? – zapytała z nadzieją.

- Nie. I nie będzie to też „Myszy i ludzie” – uprzedziłam kolejne pytanie.

- Wiesz co? W tym tekście brakuje rysunków – mysz zmieniła temat. - Tekst bez rysunków jest nudny.

- A wiesz, jak długo żyje mysz? – Zdenerwowałam się tymi ciągłymi krytycznymi uwagami. Mysz milczy, chociaż wie, że odpowiedź brzmi „to zależy od kota”. Zamiast tego odgryza się:

- A wiesz jak się nazywa miejsce, gdzie myszy łowią koty?

- Wiem, kotłownia.

- To jak z tym rysunkiem? – Przypomina mi.

- Coś wymyślę [Ryc. 1].

- Tak lepiej.

 

 

Ryc. 1. Podział komórkowy.

Przed podziałem komórkowym ilość DNA podwaja się, aby potem rozdzielić na dwie komórki potomne. Kolor niebieski – DNA, zielony – aktyna skoniugowana ze znacznikiem fluorescencyjnym (konfokalny mikroskop fluorescencyjny Olympus FV1000).

 

*W tekście wykorzystano dowcipy, anegdoty i informacje znalezione w sieci, zwłaszcza na portalach: wikipedia.pl, porworek.com i goldenline.pl. Metoda Southern blot została po raz pierwszy opisana w publikacji Southern, E.M. (1975) J Mol Biol., 98:503-517. Mysz Laboratoryjna jest postacią całkowicie fikcyjną.

- Ten ostatni komentarz mogłaś sobie darować – burknęła na koniec Mysz.

 

 

Marta Migocka-Patrzałek

Zakład Biologii Rozwoju Zwierząt

Wydział Nauk Biologicznych

Uniwersytet Wrocławski