A kusza genetikai fa gyökerei

A kusza genetikai fa gyökerei

Az alábbiakban egy kivonat A kusza fa: Az élet radikális új története írta: David Quammen.

Az élet a világegyetemben, amennyire tudjuk, és bármennyire is élénken képzeljük másként, egy különös jelenség, amely a Föld bolygóra korlátozódik. Rengeteg spekuláció és valószínűségi tészta van, de nincs bizonyíték az ellenkezőjére. A matematikai esélyek és a kémiai körülmények azt sugallják, hogy az életnek máshol kell léteznie. De az ilyen alternatív élet valósága, ha van ilyen, egyelőre nem áll rendelkezésre vizsgálatra. Ez csak feltételezés, míg a földi élet tény. A földönkívüli lények megdöbbentő felfedezése, amelyet holnap vagy jövőre jelentenek be, vagy jóval a te időd és az enyém után, megcáfolhatják a Föld egyediségéről alkotott benyomást. Egyelőre azonban ez van: az élet egy történet, amely csak itt bontakozott ki, egy viszonylag kis sziklagömbön, egy középső galaxis egy nem feltűnő szegletében. Ez egy történet, amely legjobb tudásunk szerint csak egyszer fordult elő.



Olvassa el a könyvet

A kusza fa: Az élet radikális új története

megvesz

Ennek a történetnek a formája, nagy vonalakban és apróbb részleteiben ezért érdekes.

Mi történt nagyjából négymilliárd év leforgása alatt, hogy az élet eredeti eredetéből a sokféleség és összetettség fluoreszcenciájába, amit most látunk? Hogy történt? A véletlennek és az elszántságnak milyen összefonódása folytán olyan csodálatos lényeket eredményezett, mint az emberek – és kék bálnákat, tyrannosaurusokat és óriási szekvóiákat? Tudjuk, hogy az evolúció történetében döntő átmenetek, valószínűtlen konvergencia események, zsákutcák, tömeges kihalások, nagy események és nagy következményekkel járó apróságok történtek – beleértve néhány végzetes eshetőséget is, amelyek a fosszilis leletanyagba finoman beágyazva hagytak maguk után bizonyítékot. és az élővilág. Változtasd meg azt a néhány esetlegességet, mint egy gondolatkísérletet, és minden másképp lesz. nem léteznénk. Állatok és növények nem léteznének. Miért úgy történt, ahogy történt, és nem máshogy? A vallásoknak megvannak a maguk válaszai az ilyen kérdésekre, de a tudomány számára a válaszokat fel kell fedezni, majd empirikus bizonyítékokkal kell alátámasztani, nem pedig szent transzban fogadni.

Ez a könyv egy új levezetési módszerről szól, és bizonyos váratlan meglátásokról, amelyek az új módszerből fakadtak. A módszernek neve is van: molekuláris filogenetika. Ha úgy tetszik, ráncolja az orrát erre a díszes kifejezésre, és én is ráncba fogok ráncolni, de valójában ez meglehetősen egyszerű: az élet mély történetét és a rokonsági mintákat az alkotóegységek sorozatából olvasni. bizonyos hosszú molekulák, ahogy ezek a molekulák ma is léteznek az élőlényekben. A szóban forgó molekulák elsősorban a DNS, az RNS és néhány kiválasztott fehérje. Az alkotóegységek nukleotidbázisok és aminosavak – ezek további definíciói a jövőben. A váratlan felismerések alapjaiban alakították át azt, amit tudni vélünk az élet történetéről és az élőlények funkcionális részeiről, beleértve önmagunkat is. Konkrétan három nagy meglepetés ért bennünket azzal kapcsolatban, hogy kik vagyunk – mi, többsejtű állatok, pontosabban mi, emberek –, mik vagyunk, és hogyan alakult ki az élet bolygónkon.

A három meglepetés közül az egyik a lény egy rendhagyó formáját érinti, amely ezt a történetet meséli el, az élet egy egész kategóriáját, amelyet korábban nem sejtettek, és ma archaea néven ismertek. (A nevük nagybetűssé válik, ha formális taxonómiai kategóriaként használjuk: Archaea.) Egy másik az örökletes változás egy olyan módja, amely szintén nem volt sejthető, ma horizontális génátvitelnek nevezik. A harmadik a saját legmélyebb származásunkról szóló kinyilatkoztatás, vagy egyébként is nagy valószínűséggel. Mi magunk – mi emberek – valószínűleg olyan lényektől származunk, amelyek létezéséről még negyven évvel ezelőtt is tudtunk.

Az archaeák felfedezése és azonosítása, amelyeket régóta összetévesztettek a baktériumok alcsoportjaival, feltárta, hogy a mai élet a mikrobiális léptékben nagyon eltér attól, amit a tudomány korábban ábrázolt, és hogy az élet korai története is nagyon eltérő volt. A horizontális géntranszfer (HGT, a szakértők ábécé-levesében) széles körben elterjedt jelenségként való felismerése megdöntötte azt a hagyományos bizonyosságot, hogy a gének csak vertikálisan, a szülőktől az utódokig áramlanak, és nem lehet velük oldalirányban kereskedni a fajhatárokon. Az archaeával kapcsolatos legfrissebb hír az, hogy minden állat, minden növény, minden gomba és minden más összetett lény, amely DNS-t hordozó sejtekből áll a sejtmagokban – ebbe a listába mi is beletartozunk – ezekből a furcsa, ősi mikrobákból származik. Talán. Kicsit olyan, mintha egy lökéssel tanulnád meg, hogy az ük-ük-ükapád nem Litvániából, hanem a Marsról jött.

Összességében ez a három meglepetés mély, új bizonytalanságokat vet fel – és jelentős következményekkel jár az emberi identitás, az emberi egyéniség és az emberi egészség tekintetében. Nem vagyunk pontosan azok, akiknek gondoltuk magunkat. Összetett lények vagyunk, és őseink az élővilág sötét zónájából származnak, olyan lénycsoportból, amelyről a tudomány az elmúlt évtizedekig tudatlan volt. Az evolúció trükkösebb, sokkal bonyolultabb, mint gondoltuk volna. Az élet fája kuszább. A gének nem csak függőlegesen mozognak. Áthaladhatnak oldalirányban is a fajhatárokon, szélesebb szakadékokon, akár az élet különböző birodalmai között is, és néhányan nem sejtett, nem főemlős eredetű forrásokból kerültek oldalra a saját leszármazási vonalunkba – a főemlős származásba. Ez a genetikai megfelelője a vérátömlesztésnek vagy (egyes tudósok által kedvelt más metafora) egy fertőzésnek, amely átalakítja az identitást. – Fertőző öröklődés. A helyén többet mondok erről.

[ A finomság mögött tudomány áll. ]

És közben, ha már a fertőzésről beszélünk: ennek az oldalirányú génmozgásnak egy másik eredménye az antibiotikum-rezisztens baktériumok globális orvosi kihívása, egy csendes válság, amely egyre zajosabbá válik. Veszélyes kórokozók, mint például az MRSA (meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus , amely évente több mint tizenegyezer embert öl meg az Egyesült Államokban és még sok ezer embert a világon) horizontális géntranszfer révén hirtelen gyógyszerrezisztencia-génkészleteket szerezhet be teljesen különböző típusú baktériumokból. Ezért terjedt el olyan gyorsan a világon a többszörösen gyógyszerrezisztens szuperbaktériumok – az elpusztíthatatlan baktériumok – problémája. Az ilyen gyakorlati és mélyreható kinyilatkoztatások révén hirtelen kihívást jelent számunkra, hogy módosítsuk alapvető ismereteinket arról, hogy kik vagyunk mi, emberek, mi történt velünk, és hogyan működik az élővilág.

A biológiai gondolkodásnak ez az egész radikális újraindítása térben és időben több kiindulási pontból fakadt. Közülük az egyik, talán a legfontosabb, itt említést érdemel: 1977 ősze volt az idő; a hely az Illinois állambeli Urbana volt, ahol egy Carl Woese nevű férfi lábával az asztalán ült, mielőtt egy jegyzetekkel és ábrákkal teli tábla vidáman pózolt egy fotósnak New York Times . A kísérő Times 1977. november 3-án futott be a történet, amelyhez a fotó készült, és bejelentette, hogy Woese és munkatársai „egy külön életformát” fedeztek fel, amely az elismert kettő mellett a biológiai formák „harmadik birodalmát” jelenti. , a hajtás fölött, a vállról az elrabolt örökösnőről, Patty Hearstről szóló tételeket és a dél-afrikai apartheid rezsim elleni fegyverembargót. Nagy hír, más szóval, akár az átlag, akár nem Times Az olvasó egy ilyen karcsú beszédből felfoghatta, hogy mit jelent az „egy külön életforma”. Ez a cikk jelentette Woese hírnevének csúcsát, Warhol-pillanatát: tizenöt perc rivaldafényben, majd vissza a laborba. Woese radikális változásokat hozott – a saját területén, az élet történetében –, mégis a legtöbb ember számára ismeretlen marad a molekuláris biológia ritka folyosóin kívül.

Carl Woese bonyolult ember volt – hevesen elhivatott és nagyon privát –, aki mély kérdéseket ragadt meg, zseniális technikákat dolgozott ki e kérdések megválaszolására, megszegte a tudományos tisztesség néhány szabályát, ellenségeket szerzett, figyelmen kívül hagyta a kedvességeket, kimondta, amit gondolt, megszállottan összpontosított. saját kutatási programján, a legtöbb egyéb aggály kizárásával, és legalább egy-két olyan felfedezést tárt fel, amelyek megrázták a biológiai gondolkodás pilléreit. Közeli barátai számára könnyed, vicces fickó volt; maró, de fanyar, a jazz szeretetével, a sör és a skót ízével, valamint amatőr zongorajátékkal. Végzős hallgatóinak, posztdoktori ösztöndíjasai és laboratóriumi asszisztensei, többségük számára jó főnök és inspiráló mentor volt, néha (de nem mindig) nagylelkű, bölcs és gondoskodó.

[ Ahol a tudomány és a művészet találkozik, a tánc segíthet új megértést teremteni. ]

Szűkebb értelemben vett tanárként – az Illinoisi Egyetem mikrobiológia professzoraként – szinte egyáltalán nem létezett, ami az egyetemi hallgatókat illeti. Nem állt ki lelkes, tanácstalan diákok nagy bankjai elé, akik türelmesen magyarázták a baktériumok ABC-jét. Az előadások tartása nem volt erőssége, érdeklődése, és még akkor is hiányzott belőle az ékesszóló erő, amikor tudományos üléseken mutatta be munkáját. Nem szerette a találkozókat. Nem szerette az utazást. Nem teremtett örömteli, kollegiális kultúrát a laborjában, ahol szemináriumokat és karácsonyi partikat rendezett, amelyeket csoportképeken örökített meg, ahogyan azt sok vezető tudós teszi. Kiválasztott fiatal barátai voltak, és néhányan emlékeznek a jó időkre, a nevetésre, a sörös grillezésre a Woese-otthonban, csak egy rövid sétára az egyetemi kampusztól. De azok a barátok voltak azok a kiválasztottak, akik valamilyen módon, báj vagy szerencse folytán átjutottak a héján.

A későbbi években, ahogy egyre szélesebb körben elismertté vált, és a Nobel-díjon kívül minden kitüntetésben részesült, úgy tűnik, Woese is elkeseredett. Kívülállónak tartotta magát. Beválasztották a Nemzeti Tudományos Akadémiába, egy tekintélyes testületbe, de késve, hatvan évesen, és a késés bosszantotta. Egyes jelentések szerint eltávolodott családjától – feleségétől és két gyermekétől, akiket ritkán említenek tudományos munkásságának publikált beszámolói. Ragyogó hajtókar volt, és munkája a biológia egyik legalapvetőbb fogalmának drasztikus átdolgozását indította el: az életfa gondolatát, a rokonság és diverzifikáció nagyszerű faképét. Emiatt Woese 1977. november 3-i Urbanában diadalmaskodó pillanata ennek a könyvnek a magjához közel áll.

Más tudósok és más felfedezések kapcsolódnak Woese-hoz és a fájához. Egy kevéssé ismert brit orvos, Fred Griffith például az 1920-as évek közepén, miközben tüdőgyulladást kutatott az Egészségügyi Minisztérium számára, váratlan átalakulást észlelt a baktériumok között: az egyik törzs hirtelen átalakul egy másik törzsbe, a presto-ba, ártalmatlanból halálosan virulenssé. . Ez fontos volt a közegészségügy szempontjából (akkoriban a bakteriális tüdőgyulladás volt a vezető halálokok), de egyben, amint azt még Griffith sem tudta, a tiszta tudomány mélyebb igazságaihoz vezető nyom.

[Engedje meg, hogy bemutassunk Önnek egy NAGYON éhes kukacot.]

Griffith zavarba ejtő átalakulásának mechanizmusa egészen 1944-ig homályos maradt, amikor is egy csendes, szorgalmas kutató, Oswald Avery, a New York-i Rockefeller Intézetben azonosította azt az anyagot, az „átalakító elvet”, amely ilyen hirtelen változást okozhat egyetlen bakteriális identitásból a másikba. egy másik. Dezoxiribonukleinsav volt. DNS. Kevesebb mint egy évtizeddel később Joshua Lederberg és munkatársai kimutatták, hogy ez a fajta átalakulás, amelyet „fertőző öröklődésnek” neveztek el, rutinszerű és fontos folyamat a baktériumokban – és a későbbi munkákból kiderül, nem csak a baktériumokban. Eközben Barbara McClintock kukoricagenetikus, aki kedvenc növénye kromoszómáin egyik pontról a másikra ugráló géneket fedezett fel, nagyon csekély támogatással vagy elismeréssel dolgozott pályafutása jeles éveiben – majd nyolcvan évesen Nobel-díjat kapott. egy.

Lynn Margul, Chicagóban tanult mikrobiológus, aki szinte minden tekintetben egyedülálló, legalább egy dolgot megosztott McClintockkal: a frusztrációkat BLUES1P_Quammen_TangledTree_KB.indd 13 2018.06.21. 16:06 xiv Három meglepetés: Egyes kollégák bemutatása mint egy különc és makacs nő. Margulis esetében egy régi eszmét felelevenítettek, amelyet már régóta furcsának tartottak: az endoszimbiózist. A kifejezés alatt nagyjából az élőlények élőlényeken belüli kooperatív integrációját értette. Vagyis nem csak apró lények a nagy lények hasában vagy orrában, hanem a sejteken belüli sejtek. Pontosabban Margulis azzal érvelt, hogy a sejtek, amelyek az élet összetettebb részlegeiben minden teremtményt alkotnak – minden embert, minden állatot, minden növényt, minden gombát – kiméra dolgok, amelyek nem baktériumos tartályokban elfogott baktériumokkal állnak össze. Ezek a bizonyos baktériumok hosszú időn keresztül sejtszervekké alakultak át. Képzeljen el egy tehénbe ültetett osztrigát, amely működőképes szarvasmarhavesévé válik. Ez őrültségnek tűnt, amikor Margulis 1967-ben javasolta. De igaza volt a dologban, többnyire.

Fred Sanger, Francis Crick, Linus Pauling, Tsutomu Watanabe és más tudósok is döntő szerepet játszottak ebben az eseményláncolatban, olykor személyiségük erejéből és tudományos ragyogásából is. Valamivel mélyebben a múltban rejtőznek olyan homályos alakok, mint Ferdinand Cohn, Edward Hitchcock és Augustin Augier, valamint híresebbek, köztük Ernst Haeckel, August Weismann és Carl Linnaeus. Jean-Baptiste Lamarck szelleme ismét felemelkedik itt, hogy kikerülhetetlenül ott lapuljon az evolúciós gondolkodás árnyékában.

Az ilyen emberek, akik mindannyian hozzájárulnak a tudományos felforduláshoz, további érdeklődésre tartanak számot az életükből fakadó módok miatt. Jó emlékeztetőül szolgálnak arra, hogy maga a tudomány, bármilyen pontos és objektív is, emberi tevékenység. Ez egy módja a csodálkozásnak és a megismerésnek. Ez egy folyamat, nem pedig tények vagy törvények összessége. Mint a zene, mint a költészet, mint a baseball, mint a nagymesteri sakk, ez valami csodálatosan tökéletlen, amit az emberek csinálnak. Emberi mivoltunk elmosódott ujjlenyomatai mindenhol ott vannak.


Kivonat a A kusza fa írta: David Quammen. Kiadva a Simon & Schusterrel való megállapodás alapján.