Únor 2004

Záhadné ostrovy stability.

Jaroslav Petr

Objev roku jako pocta „neznámému vojínovi“

Jako vždycky kolem Nového roku objevují se i letos v médiích výsledky nejrůznějších anket vyhlašujících událost či osobnost právě uplynulých dvanácti měsíců. Každoroční krále má sport, umění i podnikání. Mistry prozaičtějších profesí – nejlepší vlakovou průvodčí, popeláře nebo řezníka nikdo nevyhlašuje. Věda se této pochybné výsadě těší a nejeden badatel se může pyšnit autorstvím „objevu roku“. Často bývá vítěz jen jednookým králem říše slepců, protože na nejdůležitější objevy při anketách nedojde.

Co ukrývá bahno

Jasně to lze dokumentovat na padesát let starém objevu dvou mladíků, který byl až dodatečně doceněn jako zásadní objev 20. století. Jmenovali se James Watson a Francis Crick a světu nenabídli nic menšího než pohled na základní molekulu dědičnosti. Rázně nám tak otevřeli dveře do světa molekulární genetiky. Mezi objevy roku 1953 bychom však Watsonův a Crickův model dvojité šroubovice kyseliny deoxyribonukleové (DNA) marně hledali. Odborný svět v něm ještě dlouhá léta viděl jen pouhou spekulaci. Watson s Crickem se stali „vědci roku“ až o 9 let později, když spolu s Mauricem Wilkinsem ve Stockholmu převzali Nobelovu cenu.

Je možné, že se v právě uplynulém roce objevila v některém z desetitisíců vědeckých časopisů podobně převratná studie a svět nedocenil její význam. A tak se vavřínů za „objev roku“ dostane badatelským počinům, jež na pochybný piedestal vynesl především fakt, že zapadají do stávajících vědeckých dogmat. S tím se však nedá nic dělat. Pokud ovšem nechceme pocty spojené s „objevem roku“ udělovat anonymnímu „neznámému vojínovi“ vědy.

Koho nebo co vybrat jako „to nejlepší“ při bilancování vědeckého pokroku za rok 2003? Těžko říci. Ale pokud jde o biologii, stojí snad za zmínku objev, který nás usvědčil z krátkozrakosti a navíc je tak překvapivý, že si s ním nevíme rady. Je jím odhalení částí dědičné informace savců, jež jsou zjevně velmi důležité, ale přitom to nejsou geny. Zaslouží si naši pozornost už proto, že jejich odpudivě znějící odborné označení „konzervativní negenové sekvence“ jen těžko přiláká pozornost televizních redaktorů. Genetika však s jejich objevem vstoupila na záhadné ostrovy stability lidské dědičné informace (genomu), a to v místech, kde jsme očekávali jen bezbřehé genetické „bahno“.

Dobře vyhozené peníze

Pokud se některá část dědičné informace osvědčila v každodenním boji o přežití, jsou jakékoli její změny nežádoucí. Neustále k nim sice dochází, ale nemají šanci na úspěch. Tu a tam se tak sice v třech miliardách písmen genetického kódu naší dědičné informace nějaké to písmenko ztratí nebo zatoulá. Naděje, že to přinese změnu k lepšímu, je ale stejně mizivá, jako vylepšení jízdních vlastností auta nárazem do zdi, a nositelé drtivé většiny náhodných změn v důležitých a osvědčených částech dědičné informace jsou na tom proto hůře než konkurenti, které změna nepostihla. V neúprosném soupeření se neprosadí, nezplodí potomky a skončí v propadlišti evolučních dějin. Stručně si tyto komplikované procesy můžeme shrnout do zásady „co je důležité, to se nemění“.

Když se v genetických databázích objevila vedle kompletně „přečteného“ genomu člověka i dědičná informace myši, otevřela se genetikům možnost poohlédnout se po takových důležitých a neměnných úsecích. Pátrání přineslo šokující zjištění. Člověk sdílí s myší asi 5 % dědičné informace a ta se za 75 milionů let vzájemně odděleného vývoje výrazněji nezměnila. Pět procent bylo nepříjemně mnoho. Za nejdůležitější jsme vždycky považovali geny, ale na jejich konto nelze shodu myší a lidské dědičné informace bezezbytku připsat, protože zabírají v genomu savců jen 1,5 %. Bylo tedy jasné, že značnou část stabilních, a tudíž i životně důležitých kusů DNA musíme hledat mimo geny, v jakési „genetické vycpávce“, jíž vědci dosud nepřipisovali větší význam. Genetik Sydney Brenner zavedl pro tuto „genetickou vatu“ anglický termín „junk DNA“, tedy cosi jako „harampádí v DNA“. Když se rozhodovalo o strategii čtení lidského genomu, zaznívaly velmi silně hlasy požadující, aby se „junk DNA“ jednoduše přeskočila. Takové čtení by bylo jednodušší, rychlejší a hlavně lacinější. Naštěstí zvítězil velkorysejší názor, že se vyplatí nešetřit časem, námahou ani penězi.

Harampádí

Srovnání lidského a myšího genomu naznačovalo, že se podstatná část neměnných úseků DNA nachází právě v genetické „vycpávce“ a oblastem s geny se vyhýbá. Genetici z ženevské univerzity vedení Stylianosem Antonarakisem se pokusili zjistit, jak moc těchto „ostrovů genetické stability“ savci mají. Vybrali si k tomu 220 úseků DNA, které spolu sdílejí myši a lidé a které s jistotou neobsahují žádné geny. Po obdobných kusech evolučně stabilní DNA se porozhlédli v dědičné informaci dalších dvanácti druhů savců. Byli mezi nimi vývojově tak odlišní tvorové, jako jsou makak a ptakopysk. Většina lidských neměnných kusů DNA měla obdobu v dědičné informaci alespoň jednoho zvířecího druhu. Plná čtvrtina se vyskytovala alespoň u 10 z 12 zkoumaných zvířecích druhů. Ty, které se objevily v dědičné informaci všech 12 prověřovaných živočichů, vykazovaly úžasnou odolnost ke změnám. Udržely se v dědičné informaci savců prakticky beze změny po dobu 330 milionů let. Dokonce i na změny velmi choulostivé geny se mění dvakrát častěji než tyto genetické ostrovy stability. Je jasné, že jde o veledůležité kusy dědičné informace, jejichž proměny měly pro své nositele fatální následky. Přesný počet „ostrovů stability“ v lidské dědičné informaci neznáme. Odhaduje se, že by jich mohlo být asi 60 000. To je zhruba dvakrát více, než kolik máme genů.

Významné objevy nabízejí více nových otázek, než kolik poskytly odpovědí. V tomto případě ta nejdůležitější otázka zní: K čemu jsou nám „ostrovy stability“ dobré? Poctivá odpověď zní: Nevíme! Snad jsou to jakési plynové a brzdové pedály, na které v dědičné informaci „dupou“ bílkovinné molekuly schopné brzdit nebo akcelerovat práci vybraných genů. Jenže mnoha genetikům se zdají „ostrovy stability“ pro tento účel příliš velké. „Nožka“ regulačních bílkovin jim připadá ve srovnání s pedálem „ostrova stability“ neúměrně malá.

Objev „ostrovů stability“ proto inspiruje genetiky k dalším experimentům. Můžeme jen fantazírovat o tom, co nakonec zjistí. Možná se ukáže, že nás poruchy „ostrovů genetické stability“ činí náchylnými k závažným chorobám. Možná najdeme „ostrovy stability“ typické jen pro lidskou dědičnou informaci a ty se pak stanou horkými kandidáty na úseky dědičné informace zodpovědné za to, že se živočišný druh Homo sapiens přírodě vymkl z rukou. Možná nenajdeme nic z toho.

Bývalé genetické „harampádí“ se určitě přesune do centra zájmu řady genetiků, kteří zkusí „ostrovy stability“ narušit a pak budou s napětím čekat, jaké následky tenhle zásah vyvolá. Možná nám tyto pokusy napoví, proč se zatím příliš nedaří léčit dědičné choroby vnášením „zdravých genů“. Říká se, že jeden objev, který nezapadá do stávajících představ o světě, je důležitější než stovky objevů, jež těmto představám odpovídají. Pokud budeme měřit význam objevů tímto metrem, pak si nález „ostrovů genetické stability“ pomyslný titul „důležitý objev roku 2003“ určitě zaslouží.

(RESPEKT)