Helize bikoitzak mende-erdia
Zein da biziaren makineria ezagutzeko arrazoia? Kuriositatea? Kontrola? Bizidun berriak sortzeko ahalmena izatea? Zein dira gaixotasunak sendatzeko arrazoi nagusiak? Ahalik eta gutxien pairatzea? Bizia luzatzea? Zergatik da bizi luzea laburra baino hobea? Zergatik egiten diogu ihes heriotzari? Beldurragatik? Noraino du gizakiak eskubidea biziaren zikloa eraldatzeko?
Galdera horiek biologiaren hastapenetatik kaleratu dira. Agian lehenagotik ere bai. Nolanahi ere, DNAren ikerketak berpiztu eta gaurkotu egin ditu. Dena dela, ez da bat-bateko kontu bat. Gaurkotze hori nondik datorren ikusteko aski da ikerketaren haritik tira egitea. Noiz arte, ordea? Gutxienez, biologoentzat mikroskopioa ohiko tresna bilakatu zen arte, beharbada.
Zelulak oso interesgarriak ziren arrazoi askorengatik. Esate baterako, herentziaren sekretua gordetzen dute: zelula guztiak aurreko beste zelulen kopiak dira. Zelulek zelula berriak sortzen dituzte. Nola liteke hori? Mikroskopioak ez zuen horren erantzuna ematen. Erantzuna bilatzeko esperimentu asko egin zituzten. Eta, pixkanaka, emaitzek zelularen nukleorantz bideratu zuten ikerketa.
Dena dela, herentzia ez da soilik zelulak kopiatzea. Horrez gain, herentziaren bitartez, ugaltzen den izakiaren ezaugarriak errepikatu egiten dira jaiotzen den izakian. Ideia horretan oinarrituta, 1906an, Wilhem Ludwig Johannsen biologoak gene hitza asmatu zuen. Genea ezaugarri bat transmititzen duen 'zerbait' zen, baina XX. mendearen hasieran zientzialariek ez zuten arrastorik ere 'zerbait' hori nolakoa zen eta zerez eginda dagoen.
Zein da helburua?
Ondo begiratuz gero, zelulen nukleoaren barruan materia-nahaspila bat ikusten da. Eta zelula bere burua kopiatzen ari dela harrapatuz gero, argi ikusten da nahaspilaren muina filamentuak direla. 1888an, Wilhem von Waldeyer alemanak kromosoma hitza proposatu zuen filamentuak izendatzeko.
Waldeyerek ez zuen modurik filamentu horien itxura ikusteko; gaur badakigu nahaspila horretako osagaiak nola bereizi, eta kromosomek X-itxura dutela. Baina garai hartako zientzialari gehienentzat, kromosomen itxura ez zen garrantzitsua. Aitzitik, kromosomak eta geneak gauza bera ziren jakin nahi zuten.
Kromosomak eta geneak ez dira gauza bera. Dena dela, kontrakoa pentsatzeko arrazoiak badira. Azken batean, bai kromosomak bai eta geneak ere 'errepikatuta' daude zelula bakoitzean. Zergatik ez da kromosoma bat izakiaren ezaugarri baten informazioa izango? Walter S. Sutton zitologoak oso argi zuen gizakiak milaka ezaugarri heredatzen zituela, eta 23 kromosoma ezberdin besterik ez dituela. Ez zegoen zalantzarik. Kromosoma bakoitzean gene asko behar ziren. Orduan, fisikoki nolakoak dira geneak?
Bonbak eta bakterioak
DNA molekularen egiturak du galdera horrentzat erantzuna. Orain badakigu. Baina 1920 inguruan zientzialariek ez zuten hori batere garbi. Nukleoan, DNArekin batera, proteinak zeuden, baina ez zegoen jakiterik bakoitzaren funtzioa zein zen.
DNA ala proteinak? Zeinek zehazten ditu bizidunaren ezaugarriak? Bestelako analisirik egin gabe, proteinek askoz molekula konplexuagoak eta interesgarriagoak dirudite DNAk baino.
Azken batean, proteina bat osatzeko behar diren oinarrizko zatiek askoz barietate handiagoa dute DNA osatzeko behar direnek baino. Hogei aminoazidok har dezakete parte proteinen egituran; DNAk, ordea, lau nukleotido besterik ez ditu erabiltzen. (Horren ondorioz, DNAren egitura ez da aldatzen molekula batetik bestera, eta proteina batetik bestera, aldiz, izugarrizko aldaketak daude. Dena dela, biologoek ez zuten orduan molekula horien egituraren berri). Hala ere, 1930eko hamarkadan ez zegoen modurik galdera horri erantzuteko. Ez da harritzekoa.
Nukleoaren barruan dagoena ikertzeko baliabide asko behar dira, eta garai horretan zientzialariek ez zuten tresneria egokia, eta ez zekizkiten jakin beharreko oinarrizko kontzeptuak. Beharbada, biologiarako 'goizegi' zen. Besteak beste, fisikaren beharra zuen. Adibidez, gogoratu behar da X izpien difrakzioa ezinbestekoa izan zela biomolekulen egiturak aztertzeko.
Fisika nagusi zen zientzian. Hala pentsatzen dute zientziaren historiagileek. Atomoa, erradiazio elektromagnetikoa, erlatibitatea, mekanika kuantikoa… kontzeptu fisiko berriak kaleratzen ari ziren, eta zientzia aldarazi egin zuten. Lehen mende-erdia fisikarentzat izan zen; zientzia berritzailea zen gizarte berritzaile batentzat, eta, besteak beste, gerra erabat berritzaileetan aplikatzeko prest zegoen. Bonba atomikoa Hiroshiman lehertu ondoren, zientzialari asko eta asko izutu egin ziren atomoaren ahalmenarekin, baina jada ez zegoen atzera egiterik.
Egitura eta saria
Baina gerra-garaia ez zen antzua izan biologiaren ikuspuntutik. 1944an, Oswald Avery, Colin McLeod eta Maclyn McCarty estatubatuarrek urrats garrantzitsu bat eman zuten: DNA herentziaren gakoa zela ikusi zuten.
Biologo horiek pneumokokoekin egiten zuten lan. Laborategian, bi motatako pneumokokoak erabiltzen ziren: bata zimurrez betetako azalduna eta bestea azal gaineko estalki leunduna. Zientzialarien esperimentuan, hildako pneumokoko 'leun' batzuetatik DNA erauzi eta bizirik zeuden zimurdunei txertatu zieten. Denborarekin, azken horiek estalki leuna garatu zuten, hau da, hildako organismoetatik izanda ere, DNAk ezaugarriak transmititzeko ahalmena zuen.
Aurkikuntza horrek DNAren ikerketa sustatu zuen. Gainera, gerra bukatu zenean, Europako ikertzaileek lan egiteko kondizioak asko hobetu ziren. Egoera horretan, DNAren ikerketa oso tentagarria zen, hain molekula garrantzitsua izanda, seguruenik egitura zein zen argitzen zuenak Nobel saria irabaziko zuelako.
Ikerketa horretan James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins eta Rosalind Franklin ingelesek hartu zuten parte. Istorio iluna da, eta idatzi askoren gaia izan da (adibidez, ikus Elhuyar Zientzia eta Teknika 185, 20-23. orr.).
1953ko otsailaren 28an Watsonek eta Crickek helize bikoitzaren eredua proposatu zuten, eta Nature aldizkariaren apirilaren 25eko zenbakian argitaratu zuten beste hainbat ikerketarekin batera. Aurkikuntza horrengatik, 1962ko Medikuntzako Nobel saria jaso zuten Maurice Wilkinsekin batera. Rosalind Franklin hilda zegoen ordurako.
DNA, egitura dotorea
Berrogeita hamar urte bete dira Watsonek eta Crickek DNAren egituraren berri eman zutenetik, eta munduak ospatu egin nahi izan du. Egunotan maiz entzungo da DNAren egitura zehaztea XX. mendeko zientzia-mugarrietako bat izan dela. Urte hartan bertan, ordea, 1953an, Max Perutzek proteinen egitura argitzeko oinarriak ezarri zituen; eta, 1955ean, Sanger-ek proteina baten aminoazido-sekuentzia irakurri zuen lehenengoz.
Helize bikoitzak baino garrantzi txikiagoa al dute ekarpen horiek? Argi dago ezetz. Orduan, zergatik hainbesteko desoreka ospakizunetan? Antza, dotorezian dago gakoa.
Helize bikoitza egitura dotorea da eta zientzia modernoaren ikono bihurtu da gaur egun. Artistek ere maite dute. Baina duela 50 urte ez zen horrela izan.
Aurkikuntza egin eta hurrengo urteetan helize bikoitzak ez zuen zientzialarien arreta handirik jaso. 1960ra arteko Science eta Nature aldizkarietan, adibidez, DNAz mintzatzen ziren oso artikulu gutxik egin zieten erreferentzia Watsonen eta Cricken egiturari. Bitxia, ikertu asko ikertzen baitzen orduan DNAren inguruan.
Alabaina, DNAren eta proteinen arteko harremana zein zen ez zegoen oso argi eta, batez ere, ez zekiten proteinak egiteko aginduak DNAn gordeta zeudela. Robert Olby-ren ustez, horregatik egin zitzaion hain kasu gutxi DNAren egiturari. Olby Pittsburg Unibertsitateko Filosofia eta Zientziaren Historiako irakasle emeritua da eta berak bildu ditu aipatutako datuak.
1950eko hamarkadaren hasieran, bazekiten DNA herentziaren molekula zela. Bazekiten, baita ere, proteinekin batera dagoela nukleoan, baina pieza guztiak ez zeuden lotuta. Oraindik ez zuten ulertu belaunaldiz belaunaldi pasatzen diren ezaugarrien adierazleak proteinak direla. Horregatik, DNA eta proteinak bi ikerketa-lerro desberdinetan aztertzen ziren.
Lerroak bateratzeko urrats nagusia George Gamow astronomoak eman zuen. Bizitzako azken urteetan DNAa ikertzeari ekin zion eta teoria bat proposatu zuen DNAk informazioa nola kodetzen zuen azaltzeko. Bere ustez, kode hori proteinak egiteko aginduek osatzen zuten. Baina zein zen kode zehatza?
DNAren hizkuntzalariak
DNAren hizkuntza lau letraz osatuta zegoen eta horiek 20 letrako beste hizkuntza batera itzuli behar ziren, proteinen hizkuntzara. Zein ote zen konbinazio egokia? DNAren letrak binaka hartuta hamasei aukera zeuden, gutxiegi, beraz; eta hirunaka 64. Izan zitekeen. Baina, hala bazen, zein hirukote zegokion aminoazido bakoitzari? Bakarrak balio zuen ala gehiagok?
Gamowen proposamenak interes handia sortu zuen zientzialarien artean eta hogei zientzialarirekin klub bat sortu zuen, komunikazioa eta laguntasuna sustatu eta kode posibleak proposatu eta eztabaidatzeko: RNA gorbataren kluba. Klub berezia zen. Kide bakoitzak gorbata bat zuen RNAren egiturarekin eta orratz bat aminoazido baten izenaren laburdurarekin. Laburdura hori kidearen goitizena zen. Klub horretan parte hartu zuten, besteak beste, Watsonek eta Crickek. 1954a zen eta gauzak aldatzen hasi ziren. Proteinazale askok arreta handiagoarekin begiratu zioten orduz gero DNAri.
Hiru urte geroago, 1957an, Crickek “Dogma nagusia”-ren berri eman zuen Biologia Esperimentalaren Elkartearen sinposioan: DNAtik, RNAra, proteinara. Lau urte geroago ulertu zituzten hizkuntza genetikoaren lehen letrak.
Liburu batean aitortu zuenez, atentzioa erakartzeko erabili zuen dogma hitza, benetan zer esan nahi zuen jakin gabe. Dogma oinarrizko egiatzat hartzen den baieztapena da, frogak izan ala ez. Baina, kasu honetan, ezin da esan Crickena frogatu ez denik. Gaur denok sinisten dugu horretan.
Biologian helizeak ohikoak dira; egitura egonkorrak dira, eta, beraz, euskarri-funtzioa erraz betetzen du geometria horrek. Hala ere, DNAren kasua berezia da: helize bikoitza da eta ez du egiturazko funtziorik betetzen; informazioaren gordelekua da.
Bi helizeak elkarren inguruan kiribilduta daude, aurkako norabidean, hau da, harizpi baten fosfato-azukreen unitateen sekuentzia errepikakorra 'goraka' jarriz gero, beste harizpiarena 'beheraka' antolatuta geratzen da.
Oso egitura dotorea da, sinplea eta eraginkorra: desoxiribosa azukre-unitateak eta fosfato-taldeak helizearen kanpoaldean daude; barrualdean baseak daude, harizpi biak elkarri lotuta eusteko. DNAren informazioa base horien sekuentzian datza.
| Giza zelulek 23 kromosoma-pare dituzte, erdiak aitarenak, erdiak amarenak. Obuluek eta espermatozoideek, berriz, 23 baino ez. Eta kromosoma horiek ez dira puruak, gainera. 23 kromosoma-pare dituen zelula batetik bi obulu sortzen dira, baina banatu aurretik birkonbinazioa deritzon prozesua gertatzen da. Informazio berdina duten kromosoma-pareen artean DNAren zatiak trukatu egiten dira, aitaren eta amaren informazioa nahasten da, nolabait, eta gero gertatzen da zatiketa. Horrela, belaunaldiz belaunaldi ez da informazio genetiko bera transmititzen. 1972an gauza bera laborategian egitea lortu zen. Standford Unibertsitateko ikertzaileek bi birusen material genetikoz osatutako DNA molekula sortu zuten. 1970ean DNA katearen sekuentzia jakinak ezagutu eta mozteko gai ziren entzimak identifikatu ziren bakterioetan eta, bi urte geroago, Paul Berg-ek horietako bat isolatu eta DNA mozteko erabili zuen. Minbizia sortzen duen SV40 tximino-birusaren DNA moztu eta, beste entzima batzuen bidez, bakterioak kutsatzen dituen birus batenarekin batu zuen. Hurrengo pausoa DNA molekula hori E. Coli bakterioan txertatzea zen, baina lortu zuenak izututa edo, hor utzi zuen esperimentua. Urte hartan bertan, beste hainbat ikertzailerekin batera gutun bat argitaratu zuen Science aldizkarian, DNAren birkonbinazioaren inguruko ikerketak urtebetez bertan behera uzteko proposatuz. Baina ez zuen arrakastarik izan. Genetikoki eraldatutako lehen organismoa Stanford Unibertsitatean sortu zen, 1973an. |
Material genetikoak duen informazioa 'eskuz' irakur daiteke, baina bakterio txikienak ere datu asko ditu. Datu-kopurua arazo larria da, bai datuak jasotzeko, bai gordetzeko, bai eta analizatzeko unean ere.
Arazo horri aurre egiteko konponbidea 1986an iritsi zen. Leroy Hood estatubatuarrak DNAren sekuentzia automatikoki irakurtzen duen lehen makina garatu zuen. Horrek bultzada handia eman zien geneak ezagutzeko sortutako proiektuei.
Proiektu horietatik oihartzun handienekoak giza genoma osorik sekuentziatzearekin du zerikusia. Gizakiaren 23 kromosometan dagoen informazioa eskuratzeko eta analizatzeko proiektu erraldoia izan da, eta, ustez, bukatuta dago.
HGP erabiltzen hasi zen metodologia geldoa zen, eta lehenengo ideia lana hamabost urtean bukatzea zen; hala ere, aurrerakuntzek epea murrizteko aukera eman zuten, eta 2003. urtean bukatuko zela iragarri zuten.
1998an enpresa pribatu batek proiektu bera jarri zuela martxan jakin zuten, Celera Genomics Corporation enpresak, alegia. Enpresa horrek metodologia berria eta azkarragoa erabili nahi zuen. Orduan, HGPkoek estrategia aldatu egin zuten prozesua nolabait azkartu nahian. Lana zehaztasun handiz egin ordez, genomaren maparen zirriborroa egingo zuten epe laburrago batean. Zirriborro horretatik abiatuta lan zehatzari ekingo zioten.
Celera Genomics enpresak beste estrategia bat zuen: genoma osoa puskatu eta puska guztien kodea irakurriko zuten. Proiektuan erabat murgildu baino lehen, Celera Genomics enpresakoek metodologia azkarragoa zela baieztatu zuten, organismo txikien genomak erabiliz.
2001eko otsailaren 13an, munduko zientzia-aldizkari ospetsuenek, Nature -k eta Science -k, giza genomaren bi zirriborro aurkezteko zenbaki berezi bana argitaratu zituzten, Nazioarteko Giza Genomaren Proiektuaren erakundearena eta Celera Genomics enpresa pribatuarena aurkeztu zituzten, hurrenez hurren.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
