Biolog jak detektyw
Rozmowa z prof. Marileną Cipollaro
Tak jak dzisiaj praktycznie nie ruszamy się bez karty płatniczej, tak niebawem nie
wyjdziemy z domu bez naszego osobistego kodu numerycznego
Jako pierwsza obejrzała pani pod mikroskopem DNA antycznych mieszkańców
Pompejów. Jakie to wrażenie?
Niezwykłe. Wie pani dlaczego? Dlatego, że do końca nie wierzyliśmy, że je znajdziemy.
Byliśmy przekonani, że podczas wybuchu wulkanu panowała bardzo wysoka
temperatura, a co za tym idzie, że DNA się nie zachowało. Fakt, że je znaleźliśmy,
oznacza, że temperatura nie mogła być wysoka. Wulkanolodzy znaleźli w domostwie
zwanym Casa dei Casti Amanti lapille, które powstają, gdy popiół wejdzie w kontakt z
parą wodną. Gdyby temperatura była wyższa, nie byłoby wody. Mówię zawsze o tym
zarówno moim studentom, jak i kolegom na międzynarodowych zjazdach, bo to jasno i w
sposób oczywisty tłumaczy obecność DNA w szkieletach znalezionych w Pompejach.
Dlaczego fakt, że w Pompejach szkielety perfekcyjnie się zachowały, wzbudził tak
ogromne zainteresowanie naukowców?
Jeśli w jakimkolwiek innym kraju bada się DNA antyczne
(kopalniane), naukowiec ma do dyspozycji przede
wszystkim fragmenty kostne pochodzące z nekropolii, co
bardzo komplikuje badania, gdyż trzeba uwzględnić
ogromną ilość czynników – wilgoć, zmiany zachodzące w
ziemi, temperaturę czy działanie bakterii. Badając
fragmenty szkieletów z Pompejów, nie znaleźliśmy DNA
bakteryjnego. Kości pompejańskie dobrze się
przechowały, popiół i inne materiały piroklastyczne
doskonale ochroniły je przed bakteriami. A to dla badaczy
oznacza niezwykle dużo.
•
Mieszkańcy Pompejów jak żywi
Jeszcze kilkadziesiąt lat temu szkielety czy kości
znajdowane w Pompejach wędrowały do skrzynek, dziś dzięki biologii
molekularnej pozwalają określić wiek, płeć i pokrewieństwo antycznych
mieszkańców miasta.
Badaliśmy 13 szkieletów z domu bogatego eksniewolnika Polybiusa. Okazało się, że
oprócz samego gospodarza, który musiał mieć około 65 lat, znaleźliśmy jego sześcioro
dzieci: pięciu synów i jedną córkę. Dziewczyna miała około 18 lat i była w ostatnim
stadium ciąży, o czym świadczą kostki znalezionego obok płodu. Wśród pozostałych
szkieletów nie było natomiast matki rodzeństwa, można więc przypuszczać, że w chwili
wybuchu znajdowała się poza domem lub Polybius miał drugą, młodszą żonę. Istnieje
też trzecia hipoteza – ponieważ brzemienna córka Polybiusa trzymała za rękę swego
najmłodszego – dwu-, trzyletniego brata, matka mogła umrzeć podczas porodu.
Czy są to pewne badania?
Na początku było mnóstwo sceptycyzmu, ludzie nie wierzyli w rezultaty. Gdy pracuje się
na DNA antycznym, badacz musi być ogromnie ostrożny, żeby nie analizować swojego
DNA. Technika badania genów jest bardzo efektywna, ale nie rozróżnia DNA antycznego
i współczesnego. Na przykład – przygotowuję moje probówki i rozmawiam z panią – z
moich ust mogą wydostać się ze śliną komórki, które trafiając do probówki, rozbiją się i
uwolnią DNA, które nałoży się na badane DNA antyczne. Jest wiele publikacji, które
trzeba przyjąć ze sporą rezerwą. Ten typ badań staje się jednak coraz bardziej
wiarygodny i dzięki temu coraz popularniejszy. Kongres w Australii dwa lata temu pokazał
ogromny postęp w tej dziedzinie, najbardziej rozwinęły się badania nad starożytnymi
chorobami, zwłaszcza gruźlicą. Bardzo ciekawie zapowiada się tegoroczny kongres w
Łodzi.
Jeśli chodzi o nasze badania – niektóre nie pozostawiają najmniejszych wątpliwości, na
przykład rozróżnianie płci. Płeć identyfikujemy, badając proteinę zawartą w zębach,
konkretnie w zębinie. Gen ten jest obecny zarówno w chromosomie X, jak i chromosomie
Y, z niewielką różnicą – ten obecny w X jest krótszy, ma, obrazowo mówiąc, sześć
cegiełek mniej, jeśli jest dłuższy, czyli ma 112 cegiełek, stanowi część chromosomu Y. W
przypadku pokrewieństwa wygląda to już inaczej. Nasze badania nad 13 szkieletami
znalezionymi w domu Polybiusa prowadziliśmy, opierając się na DNA mitochondrialnym,
które dziedziczy się po matce – możliwe więc, że wśród sześciu szkieletów, które
zidentyfikowaliśmy jako rodzeństwo, mógł się znaleźć kuzyn po kądzieli.
2 tys. lat od wybuchu Wezuwiusza naukowcom udało się odtworzyć twarze
mieszkańców Pompejów. Na ile rekonstrukcja jest wiarygodna?
Od lat podejmowano tego rodzaju próby, były one jednak dość rzemieślnicze, używano
plasteliny. My dokonaliśmy rekonstrukcji twarzy antycznych za pomocą algorytmów.
Istnieją algorytmy, które są w stanie odtworzyć rysy, oczywiście z wyjątkiem nosa i uszu,
bo to chrząstka. Jak to się robi? Trzeba stworzyć bazę danych współczesnych twarzy,
robiąc trójwymiarową tomografię czaszki i jednocześnie tej samej osobie robi się skan
części miękkich twarzy. Mając bazę danych twarzy i przyporządkowanych im czaszek,
robimy tomografię czaszki antycznej, wprowadzamy otrzymane wyniki do naszej bazy
danych z poleceniem wybrania najbardziej podobnej. Czy pani wie, co jest
najtrudniejsze? Zbudowanie bazy danych – nie można poprosić zwykłej osoby o
zezwolenie na zrobienie jej tomografii komputerowej twarzy i czaszki, możemy
wykorzystać dane pacjentów, którzy muszą być poddani tomografii ze względu na ich
stan zdrowia.
Badała pani również DNA pompejańskich koni.
Badaliśmy pięć szkieletów zwierzęcych znalezionych w domostwie znanym pod nazwą
Casa dei Casti Amanti i jeden z Herkulanum. Ze względu na niewielkie rozmiary szkielety
pompejańskie uznawane były za ośle. Badając DNA, absolutnie wykluczyliśmy tę
możliwość. Z całą pewnością nie są to osły. Są to konie lub muły. Badania nad DNA
mitochondrialnym pokazały, że nie należały do jednej wyselekcjonowanej rasy, to
oznacza, że starożytni Rzymianie nie przykładali wagi do rasy koni, kupowali je w
różnych obszarach, mieli szeroki dostęp do rynków zbytu – oczywiście wszystko to
wiemy z przekazów historycznych, a teraz potwierdziło się to dzięki naszym badaniom.
•
GMO – plusy i minusy
W swoich badaniach nie zajmuje się pani wyłącznie przeszłością. Szefuje pani
pierwszemu włoskiemu centrum powołanemu do kontroli produktów genetycznie
modyfikowanych – jakie są jego zadania?
Unia Europejska zezwala na sprzedaż produktów zawierających zmodyfikowaną
kukurydzę, soję, rzepak i bawełnę. Naszym zadaniem jest analiza tych właśnie
produktów. Weźmy na przykład paczkę krakersów – w jednym ciastku może być więcej
niż jeden produkt GMO, może zawierać zmodyfikowaną soję, kukurydzę, olej, czekoladę.
Na czym polega trudność – otóż na tym, że w przypadku produktów spożywczych mamy
do czynienia z DNA mocno uszkodzonym, to normalne, bo przecież mąka to zmielone
ziarno, czyli DNA uszkodzone mechanicznie, potem poddane obróbce w wysokiej
temperaturze, bo ciastko trzeba upiec.
Czyli macie do czynienia z nieźle zmaltretowanym DNA...
Można to tak obrazowo nazwać. W gruncie rzeczy sytuacja badawcza jest porównywalna
do badań nad DNA antycznym. Mamy bowiem obowiązek certyfikowania nie tylko
produktu finalnego, ale i wszystkich produktów wchodzących w jego skład, bo w każdym
momencie może być wprowadzony element zmodyfikowany.
Od ponad roku obowiązuje rozporządzenie Unii Europejskiej, zgodnie z którym
etykietka powinna informować, czy dany produkt zawiera składniki genetycznie
zmodyfikowane. Kiedy możecie wydać certyfikat, że dany produkt jest GMO free?
Gdy zawartość GMO jest mniejsza niż 0,9% – tak stanowi prawo unijne.
Praktycznie producenci artykułów spożywczych powinni mieć interes w tym, żeby
na ich produktach znalazł się taki właśnie napis, bo konsumenci nie mają zaufania
do artykułów modyfikowanych genetycznie, przynajmniej w Europie. W Stanach
Zjednoczonych przeciętny obywatel jest bardziej otwarty. Kto ma rację?
Nie mogę odpowiedzieć na to pytanie, ponieważ nie jestem w stanie stwierdzić, jaki mają
wpływ na nasze zdrowie – pozytywny czy negatywny – bo to jest pytanie najważniejsze.
Ale żeby na nie odpowiedzieć, trzeba czasu.
Mówi się o różnego rodzaju alergiach...
Jeśli zmienimy genetycznie roślinę, w gruncie rzeczy wprowadzimy DNA, którego
wcześniej tam nie było, może się zdarzyć, że ktoś, kto jest uczulony na daną proteinę,
ucierpi.
Czy GMO rzeczywiście zagrażają naturalnym uprawom?
W basenie Morza Śródziemnego, jak i praktycznie w całej Europie, mamy niezwykłe
bogactwo roślinne, jeśli chcemy je zachować, a uważam, że to nasz obowiązek w
stosunku do następnych pokoleń, trzeba otwarcie powiedzieć, że duże uprawy GMO są
zagrożeniem; przede wszystkim dlatego, że rośliny modyfikowane są fizycznie silniejsze i
mogą zdominować, a z biegiem czasu wyprzeć, te naturalne. W Europie nie mamy
rozległych terenów uprawowych takich jak w USA, gdzie można całe hektary obsiewać
ziarnem modyfikowanym, my mamy niewielkie skrawki ziemi, gdzie jedne uprawy
graniczą z drugimi. I to jest właśnie niebezpieczne. DNA niektórych roślin genetycznie
zmodyfikowanych ma zdolności powielania się horyzontalnego, dlatego jest
rozporządzenie, które stanowi, jaka powinna być odległość między uprawą GMO i
uprawą naturalną. W Europie prawo zakazuje upraw GMO, możliwa jest jedynie
produkcja, sprzedaż i konsumpcja artykułów spożywczych wyprodukowanych na bazie
składników poddanych modyfikacji genetycznej.
Czy w krajach takich jak Indie albo Chiny, gdzie należy nakarmić ogromne rzesze
ludzi, GMO jest dobrym rozwiązaniem?
Oczywiście. Ponieważ są to uprawy bardzo odporne i gwarantują wyższe zbiory. I jest to,
rzeczywiście, szansa na walkę z głodem. Nie wszystkim się to jednak podoba. Zawsze
wchodzą w grę pieniądze. Nie wiem, czy pani sobie przypomina aferę z ziarnem o
nazwie Terminator – zostało ono tak zmodyfikowane, że nadawało się tylko do
jednokrotnego zasiewu, na drugi rok rolnik musiał kupić nowe ziarno, na szczęście
zostało ono wycofane z produkcji.
Czy to prawda, że ziemia przyzwyczaja się do roślin GMO i nie można wrócić do
upraw naturalnych?
Nie użyłabym terminu „przyzwyczaja się” – zachodzi inny proces, ale skutek jest ten
sam, ponieważ pozostaje w ziemi, nazwijmy to, „zapis” danej rośliny, zanim gleba się od
niego uwolni, potrzeba czasu.
•
•
•
Kod genetyczny może uratować życie
Biologia molekularna to nauka dość młoda...
Liczy sobie niespełna pół wieku, punktem wyjściowym może być odkrycie struktury DNA
przez Watsona i Cricka. Ale już sporo wniosła i ciągle wnosi do naszej wiedzy o tym,
skąd wychodzimy i dokąd zmierzamy.
Co uznaje pani za największe odkrycie?
To, że neandertalczyk nie jest naszym przodkiem. Nawet jeśli pomiędzy człowiekiem
neandertalskim i homo sapiens upłynęło 40 tys. lat, różnice w DNA mitochondrialnym są
zbyt duże, abyśmy mogli być spokrewnieni. Pewność ta bierze się stąd, że znamy
szybkość zmian DNA mitochondrialnego. Biorąc pod uwagę szybkość ewolucji DNA, nie
jesteśmy następcami neandertalczyka, prawdopodobnie naszym praprzodkiem jest jakiś
jego kuzyn.
A co panią najbardziej zdumiało podczas badań nad DNA?
To, w jak doskonały sposób DNA zachowało się w Pompejach i w Herkulanum. Ja i moi
współpracownicy byliśmy pewni, że nie znajdziemy DNA – fakt, że je znaleźliśmy,
mogliśmy badać, był ogromnym przeżyciem. Przypominam sobie emocje, jakie nam
towarzyszyły, kiedy mieliśmy przed sobą pierwszą sekwencję nukleotydową mieszkańca
Pompejów sprzed 2 tys. lat.
Biologia molekularna wykorzystana jest także w medycynie sądowej.
Również w diagnostyce, w gruncie rzeczy są to podobne techniki. Czy ma pani przed
oczyma etykietkę cyfrową jakiegokolwiek produktu, który kupujemy w sklepie? Otóż –
genom to taka właśnie etykietka człowieka. Ja i pani możemy mieć dwa takie same
numery, trzy, ale nie wszystkie 15 – dlatego analizując np. ślad krwi, mogę powiedzieć,
że dana krew należy do określonego osobnika i tylko do niego, że jestem dzieckiem
danej matki i danego ojca itp. Tak jak dzisiaj nie ruszamy się praktycznie bez karty
płatniczej, telefonicznej, różnego rodzaju elektronicznych kart wstępu itp., niebawem nie
wyjdziemy z domu bez naszego osobistego kodu numerycznego.
To straszne...
Niezupełnie. W wielu przypadkach taki właśnie kod może uratować życie. Zilustruję to
przykładem – ja mogę w części mego DNA mieć zapis, że dany lek jest w moim
przypadku skuteczny, inna osoba cierpiąca na tę samą chorobę może nie reagować na
dany lek lub zgoła być na niego uczulona – wszystkie tego typu informacje znajdą się w
naszym kodzie cyfrowym. W przyszłości lekarz, zanim przepisze nam lek, obejrzy nasz
kod. Farmakogenomika to obecnie najbardziej rozwijająca się dziedzina badań. To
prawdziwa rewolucja. Tak naprawdę dopiero teraz zaczyna się bal – jak się zachowuje te
35 tys. genów, które są w naszej komórce, jakie są relacje między nimi, co należy zrobić,
żeby jednemu ułatwić funkcjonowanie w stosunku do drugiego lub przeciwnie –
uniemożliwić, gdy powiem jednemu genowi, że nie może działać, co stanie się z
pozostałymi genami, które są z nim w kontakcie – to jest nasza przyszłość.
Farmakogenetyka i farmakogenomika to jest to, co nas czeka.
Wszystko ma swoje dobre i złe strony.
To fakt. W USA już dawno pojawił się problem, ale zaczyna się i tutaj, z polisami
ubezpieczeniowymi. Przed założeniem polisy klient musi zrobić szczegółowe badania,
tzw. diagnozę ryzyka. Jeśli się okaże, że w niedługim czasie zachoruje na ciężką lub
nieuleczalną chorobę, nie tylko nie założą mu polisy, ale jego życie zmieni się w koszmar.
Ale, oczywiście, nie zatrzyma to rozwoju nauki.
A co pani profesor myśli o eksperymentach na embrionach?
Jestem absolutnie przeciwna. Tego rodzaju eksperymenty to wykorzystywanie życia –
mogłoby to być moje życie i z pewnością nie byłabym z tego zadowolona. Obok aspektu
naukowego istnieje aspekt etyczny. Jestem natomiast za wykorzystaniem dorosłych
komórek macierzystych.
Czy zagraża nam modyfikacja genomu?
Prawo zabrania tego rodzaju eksperymentów i przynajmniej na razie jest respektowane.
Zawsze znajdzie się jakiś szaleniec, ale jak do tej pory wszelkie oświadczenia w tej
dziedzinie okazały się fałszywym alarmem, nie potwierdziły się. Na szczęście, bo
oznaczałoby to modyfikację rasy ludzkiej.
•
Prof. Marilena Cipollaro – pracuje na wydziale Medycyny Eksperymentalnej
Drugiego Uniwersytetu w Neapolu (Seconda Universita degli Studi di Napoli).
Specjalizuje się w badaniach nad DNA mieszkańców antycznych Pompejów. Prof.
Cipollaro jest również dyrektorem pierwszego włoskiego centrum
diagnostycznego zajmującego się produktami genetycznie modyfikowanymi
Małgorzata Brączyk/27.09.2006 10:26