Eggertsson, Watson og Crick

Í gær flutti Guðmundur Eggertsson erindi um DNA líkan Watsons og Cricks, í fyrirlestraröðinni byltingarmenn vísindanna. Nokkrir af fyrrverandi nemendum Guðmundar sóttu fyrirlesturinn, auk fjölda annara, og vorum við sammála um að hann hefði engu gleymt og greinilega lært heilmargt nýtt. Stemmingin var áþekk því að sitja í kennslu í Erfðafræði á Grensásvegi og læra um töfra DNA sameindarinnar og vísindamennina sem rannsökuðu eiginleika hennar.

Vonandi ritar Guðmundur fyrirlesturinn upp í pistil og kemur í prentun. Guðmundur hefur af gefinni ástæðu verið kallaður faðir erfðafræðinnar á Íslandi, og það var viðeigandi að Fréttablaðið skyldi gera honum og erindinu skil á tímamótasíðunni (Hægt er að nálgast fréttina á síðu fréttablaðsins undir visir.is) en hér að neðan birtist textinn og meðfylgjandi mynd - athugið að myndin er eign Fréttablaðsins/GVA).

Fáa óraði fyrir þeim ótal möguleikum sem opnuðust

Byltingamenn vísindanna er yfirskrift á fyrirlestraröð á vegum Félags áhugamanna um heimspeki. Í dag mun Guðmundur Eggertsson, prófessor í líffræði, gera framlagi þeirra James D. Watson og Francis Crick skil en þeir settu fram líkan af DNA-kjarnsýrunni árið 1953.

"Í fyrirlestrinum verður fyrst rakinn aðdragandi þess að þeir Watson og Crick settu fram DNA-líkanið. Böndin höfðu þá borist að DNA sem erfðaefni lífvera eftir að prótín höfðu lengi verið talin líklegri til að gegna því hlutverki. Hvort tveggja finnst í litningum og menn vissu að litningar báru genin. Hins vegar var óljóst með öllu hvernig bæði byggingu og starfsemi DNA væri háttað. Líkan Watsons og Cricks lyfti hulunni af byggingu DNA-sameindarinnar og gaf sterkar vísbendingar um starfsemi hennar," segir Guðmundur.

Þeir félagar höfðu einbeitt sér að DNA-sameindinni um tveggja ára skeið en Guðmundur segir athyglisvert að þeir gerðu engar tilraunir sjálfir heldur nýttu sér þær upplýsingar sem voru fyrir hendi. "Aðalatriðið er að þeir komu fram með líkan sem var mjög sannfærandi. Það var svo fallegt að margir sögðu að þess vegna hlyti það að vera rétt en það var ekki að fullu sannað þegar þeir settu það fram."

Líkanið opnaði dyr fyrir margvíslegar rannsóknir á starfsemi frumunnar. "Þó að bygging sameindarinnar væri ljós tók við að skýra hvernig erfðaefnið gegndi hlutverki sínu. Í ljós kom að röð eininga í DNA-sameindinni ákvarðar röð eininga í prótín-sameindum sem eru helstu starfssameindir frumunnar. Samsvörunin á milli þessara raða er kallað erfðatáknmálið," segir Guðmundur.

Síðar hefur tækninni fleytt fram og fundu menn aðferðir til að fást við DNA með erfða- eða líftækni. "Nú er hægt að raðgreina erfðaefni manns á nokkrum dögum. Eins geta menn rannsakað DNA úr löngu látnu fólki og jafnvel löngu útdauðum tegundum. Þegar líkanið var sett fram á sínum tíma dreymdi fáa um að nokkurn tímann yrði hægt að raðgreina erfðaefni tegunda," segir Guðmundur.

Guðmundur segir merkilegt hvað erfðafræðin var komin langt í að skilgreina starfsemi gena án þess að vita úr hverju þau voru gerð áður en uppgötvun Watsons og Cricks var kunngjörð. "Erfðafræðingar voru búnir að rannsaka gen í langan tíma og vissu hvernig þau erfðust og stjórnuðu erfðaeiginleikum lífvera. Þeir vissu bara ekki úr hverju þau voru eða hvernig þau störfuðu. Þeirra framlagi var því ekki kollvarpað með uppgötvun Watsons og Cricks heldur var hún nauðsynleg viðbót." Oft er talað um að bylting hafi orðið í líffræðinni þegar líkanið var sett fram og mun Guðmundur staldra við þá fullyrðingu.

Fyrirlesturinn fer fram í sal tvö í Háskólabíói klukkan eitt í dag. Síðasti fyrirlesturinn í fyrirlestraröðinni verður svo laugardaginn 4. apríl en þá fjallar Eyja Margrét Brynjarsdóttir heimspekingur um Thomas Kuhn og vísindabyltingar almennt.

[e-mail]

 

Sitthvað í vikulokin

Við skipuleggjendur Darwin daganna erum að slípa dagskránna fyrir haustið 2009. Nokkrir erlendir vísindamenn munu koma og halda yfirlitserindi. Við ætlum einnig að halda ráðstefnu á þjóðlegri nótum, þar sem innlendir vísindamenn halda yfirlitserindi um Darwin og þróun lífsins. Einnig er líklegt að það verði sérstök dagskrá um þróun á líffræðiráðstefnunni sem haldin verður í haust. Við höfum sett inn glærur af málþinginu til heiðurs Darwin á vefsíðunni okkar darwin.hi.is.

Eins og áður hefur komið fram munum við einnig sjá um námskeið um Darwin og Uppruna tegundanna í HÍ.

Að auki vill ég deila með ykkur gersemum sem urðu á leið minni á vefnum í vikunni.

Annar er bráðskemmtilegur pistill Ara Sæmundsens forstjóra Groco um sjónvarpslíffræði.

Hitt er myndskeið frá skoplauknum, um "paleontologists discover skeleton of Natures first sexual predator".

Að auki, ég hafði víst lofað að birta úttekt á bókinni It takes a genome í vikunni en þar sem pistillinn er enn í smíðum bíðum við með það fram yfir helgi. Vonandi líðst manni að ganga á bak þessara tilteknu orða.

Bylting DNA byggingar

Ötull hópur stendur fyrir fyrirlestraröð um byltingarmenn vísindanna, og hafa nú Bohr, Gödel og Turing verið gerð skil. Nú á laugardaginn (28 mars) mun Guðmundur Eggertsson kynna Francis Crick og James Watson, sem unnu það sér til frægðar að setja fram rétt líkan um byggingu erfðaefnisins (DNA). Ég nýt þess láns að þekkja Guðmund, hann tendraði áhuga minn á erfðafræði með kennslu sinni líffræðinni, og síðan vann ég meistaraverkefni undir handleiðslu hans og Sigríðar H. Þorbjarnardóttur. Guðmundur gerir ekkert til hálfs og get ég því lofað vönduðu og áhugavekjandi erindi á laugardaginn (erindið hefst kl 13:00 í sal 2 í Háskólabíói, og er öllum opið). 

Sagan um kapphlaupið um að skilgreina byggingu DNAsins var sagð af James Watson í þekktri bók sem kallast tvöfaldi stigullinn ("the double helix"). Þar rekur Watson atburðina frá sínu sjónarhorni, en ljóst er að fleiri horn eru á sögunni og heiðurinn ætti með réttu að dreifast á fleiri hendur (við röktum hluta af þessu í eldri færslu, en Guðmundur mun væntanlega gera þessu betri skil í erindi sínu).

Það er eðlilegt að spyrja hvers eðlis var bylting Crick og Watson, ef hún gerðist í raun? Rétt eins og útgáfa Darwins og Wallace á greinum um náttúrulegt val, þá hafði grein Watson og Crick 1953 afskaplega lítil áhrif þegar hún var birt. Áhrifin komu síðar í ljós og voru ótvíræð, í þeim skilningi að uppgötvunin opnaði upp nýtt fræðasvið og hvataði rannsóknir á mörgum líffræðilegum spurningum sem höfðu legið utan seilingar vegna skorts á grunnþekkingu og verkfærum. Þannig að bylting Crick og Watson var ekki klassísk bylting í anda Kuhns, en frekar innrás sem leiddi til mikilla vísindalegra landvinninga.

Fyrirlestraröðin byltingarmenn vísindanna er skipulögð af Félagi áhugamanna um heimspeki í samstarfi við HF-verðbréf, Heimspekistofnun HÍ, Líffræðistofnun HÍ og Eðlisfræðifélag Íslands.

Víðfemar amöbur

Flestir læra um amöbur í grunnskóla, þær eru teknar sem dæmi um agnarsmáar og einfruma lífverur. Þær eru heilkjörnungar, sem þýðir að þær geyma erfðaefni sitt í kjarna, gagnstætt bakteríum og fornbakteríum sem einkennast af því að umfrymið og erfðaefnið eru í sama rými. Það eru til margar gerðri amaba, en sumar tegundir eru kallaðar félagslyndar ("social amoebas") geta myndað flekki og starfað saman. 

Dictyostelium er frægasta dæmið um slíkt (sjá mynd neðar), en þar safnast einfrumungar saman, mynda flekk sem skríður áfram, tekur á sig stilk form og spýtir frá sér gróum. Þar vinna margar frumur saman, en ekki allar ná að fjölga sér, þær sem eru í stilknum verða skildar eftir, en þær sem eru í hausnum mynda gró og þar með næstu kynslóð. Þetta dæmi sýnir hina klassísku togstreitu milli kynfruma og sómatískra-fruma sem fjölfrumungar standa frammi fyrir.

Myndin er af síðu NY Times, en er eign Owen Gilbert við Rice University.

Nýverið kom í ljós að amöbur í hópnum Reticulomyxa, geta einnig myndað stóra fláka, sá stærsti sem fundist hefur var 13 metrar á breidd (40 fet). Allar frumurnar í flákanum voru erfðafræðilega "eins". Að auki hafa fundist amöbur sem renna saman í eina frumu, stundum með miljónir eins kjarna. Slíkar frumur geta orðið nokkrir sentimetrar í þvermál. Myndbönd af þessum amöbum og betri útlistun á líffræðinni er hægt að nálgast á vefsíðu New York Times, Oozing Through Texas Soil, a Team of Amoebas Billions Strong eftir CAROL KAESUK YOON.

Pistillinn er ritaður af athyglisverðri blöndu af kæringi og kunnáttu. Yoon tvinnar saman fræði og "the Blob" á mjög hressilegan hátt, en stenst þá freistingu að gefa fréttinni fyrirsögn í stíl gulu pressunar. Við sýnum álíka taumhald í val á fyrirsögn, en maður gæti samt séð fyrir sér:

13 metra amaba ræðst á Raufarhöfn

Risa amaba í Central Park 

Slabbið króar af skátaflokk

Spiluðu fótbolta á risafrumu

Varpa ljósi og sjá hvað?

Mannerfðafræði nútímans er leit að brotinni nál í rúlluböggum. Árangur felst í því hversu stór nálin er, hversu marga rúllubagga maður skoðar og hversu ítarlega maður skoðar hvern rúllubagga. Ef við umorðum þetta yfir á erfðamállýsku, þá skiptir það mestu máli hversu sterk áhrif stökkbreytingar hafa (auka þær líkurnar á sjúkdómi um 1% eða 100%?), hversu marga einstaklinga maður skoðar (það þarf oftast um 1000 sjúklinga og álíka marga í viðmiðunarhóp) og hversu margar stökkbreytingar maður skoðar.

Að auki þurfa mannerfðafræðingar líka að staðfesta áhrifin, með því að rannsaka annan stofn (þýði). Vísindalegar tilraunir verður að vera hægt að endurtaka! En ef þú þarft að skoða 20000 manns til að finna áhrif af stökkbreytingunni, eru áhrifin fjarska veik!

Samkvæmt frétt mbl.is, sem er svipuð fréttatilkynningunni frá AFP, (sjá einnig hér) þá hafa fundist stökkbreytingar í nokkrum genum sem auka líkurnar á hjartaáföllum. Samkvæmt fréttinni þá varpar þetta ljósi á hjartaáföll, sem er sjálfum sér ágætt nema hvað við fáum ekki að vita hvernig.

Hvernig litist ykkur á fyrirsögnina "kosningar skera úr um vilja kjósenda"? Ef fréttin sem fylgdi slíkri fyrirsögn myndi ekki segja okkur hver vilji kjósenda er, hvaða flokka eða frambjóðendur þeir hafi valið, þá er hún ekki pappírsins eða vefsíðunnar virði.

Einnig fannst mér sérkennilegt að sjá að "erfðafræðilegar stökkbreytingar" hefðu áhrif á líkurnar á sjúkdómnum. Þetta er álíka og að staðhæfa að kókómjólk sé mjólkurkennd.

Meira um It takes a genome, síðar í vikunni. Það er kominn tími til að setja mannerfðafræðina í samhengi.

Varpar ljósi á hjartaáföll

Lesum um uppruna tegundanna

Hugmyndin er frekar einföld, arfgengur breytileiki milli einstaklinga getur skipt máli fyrir lífslíkur og afkomu. Þeir sem þrauka af og æxlast ná að senda afrit af genum sínum til næstu kynslóðar. Með tíð og tíma breytast eiginleikar stofnsins og erfðasamsetning; tegund sem ekki bjó í eyðimörk getur hundrað kynslóðum síðar lifað af án vatns í fleiri daga. Þetta er þróun vegna náttúrulegs vals, grundvallarhugmynd sett fram af Charles Darwin og Alfred Wallace.

Charles Darwin er samt álitin faðir þróunarkenningarinnar af þeirri einföldu ástæðu að hann skrifaði stutt ágrip um kenninguna í bók sem heitir um uppruna tegundanna af völdum náttúrulegs vals, eða að sumum stofnum vegnar betur en öðrum í lífsbaráttunni ("On the origin of species by means of natural selection, or the preservation of favoured races in the struggle for life"). Upprunalega handritið hans spannaði fleiri bindi og hann þjappaði því saman í "ágrip" sem er betur þekkt sem "Um uppruna tegundanna". Hann barðist lengi fyrir því að hafa orðið ágrip í titli bókarinnar en útgefandinn hafði vit fyrir honum.

Þegar ég var í námi í HÍ fyrir einhverjum árum lásum við fyrstu útgáfu af bókinni. Það var besta námskeið sem ég hef nokkurn tíman tekið. Það var í umsjá Einars Árnasonar sem kynnti okkur fyrir Darwin, lífshlaupi hans, samtímamönnum og stöðu náttúrufræðinnar á nítjándu öld. Hluti námskeiðsins snerist um ferðalag Darwins á skipi hennar hátignar Hvutta (HMS Beagle) og þær uppgötvanir sem Darwin gerði á ferðinni. Höfuðáhersla var á "Um uppruna tegundanna", og hvernig hugmyndir Darwins mótuðust á árunum eftir siglinguna á Hvutta. Við lásum bókina í þaula og ræddum í umræðutímum, sem oft á tíðum voru mjög líflegir.

Í tilefni afmælis Darwins og bókarinnar finnst okkur tilefni að endurtaka þetta námskeið. Það verður kennt haustið 2009 (undir númerinu LÍF515M og nafninu Sérsvið þróunarfræði) og er aðgengilegt nemum í HÍ.

Við erum einnig að velta fyrir okkur að setja saman námskeið hjá endurmenntun HÍ um Darwin og uppruna tegundanna sem kennt yrði sama haust. Það væri gaman að vita hvort slíkt námskeið hafi hljómgrunn?

Svindl í svefnrannsóknum

Í flugvélinni á leið heim af flugufundinum gafst mér tími til lestrar. Í heimsókn minni í East Lansing, þar sem ég heimsótti vini mína Ian, Judith, Shinhan og Melissu, keypti ég eintak af It takes a genome : How a Clash Between Our Genes and Modern Life Is Making Us Sick. Bókin er skrifuð af Greg Gibson, áströlskum erfðafræðingi sem var leiðbeinandi minn í doktorsnámi. Sú staðreynd skiptir reyndar takmörkuðu máli, en mér fannst samt tilefni til að geta þess í flumbrukenndri tilraun til sjálfupphafningar í gegnum tengsl við virtan vísindamann. Vissulega get ég ekki talist hlutlaus aðili, en bókin er dásamleg aflestrar og býður upp á mjög heilbrigða sýn á mannerfðafræði nútímans. Greg leggur áherslu á þá staðreynd að við finnum fullt af genum en þau útskýra bara nokkur prósent af sjúkdómstilfellum. Samspil umhverfis og erfða er rauði þráðurinn í bókinni, sem verður gert betri skil síðar.

Í vélinni náði ég einnig að lesa pappírsútgáfuna af NY Times. Þar rakst ég á athyglisverða frétt um Scott S. Reuben svefnlækni við Baystate Medical Center, sem hefur birt ítarlega um svæfingar og haldið á lofti þeirri hugmynd að það sé jafngott að gefa sjúklingum aspirín (eða skyld lyf) eftir uppskurð (venjulega eru deyfilyf eins og morfín notuð).

Nú kemur í ljós að hann hafði falsað niðurstöður og lyfjapróf sem hann birti greinar um voru aldrei framkvæmd. Í það heila þarf að draga til baka niðurstöður 21 slíkra plat-lyfjaprófa. Þótt það sé alltaf jákvætt að sjá berrassaða keisara afhjúpaða, er einnig brýnt að koma í veg fyrir að slíkir svindlarar nái EKKI að dæla út bulli í ár og áratugi. Það hljóta að verða settar kröfur á að vísindaritin staðfesti að birtar niðurstöður séu úr lyfjaprófi sem fór í raun fram.

Ben Goldacre sem heldur út síðunni www.badscience.net er mun dómharðari í the Guardian, Medical scumbags masterclass in fraud. Hann lýsir því yfir að ef fólk vill leggja fyrir sig vísindasvindl, þá sé læknisfræði sérstaklega heppilegur leikvöllur. Hann vitnar líka í tölur úr Nature, sem benda til þess að um 6% vísindamanna birti ekki niðurstöður sem stangast á við þeirra eigin ályktanir. Slíkt er auðvitað svindl líka, því slíkar niðurstöður gera okkur kleift að afsanna tilgátur (þannig verða framfarir í vísindum!).

Ben Goldacre hefur líka rætt annan flöt á þessu máli, það að lyfjapróf fyrirtækja birtast iðullega í virtari ritum en venjulegar rannsóknir á lyfjum og virkni þeirra. Sjá pistil hans, pay to play?

Vísindi eru iðkuð af fólki, sem er breyskt og mannlegt. Við verðum að gæta þess að umhverfi vísindamanna ýti ekki undir svindl og hagsmunaárekstra.

Ítarefni.

Doctor Admits Pain Studies Were Frauds, Hospital Says, eftir GARDINER HARRIS í New York Times.

Medical scumbags masterclass in fraud eftir Ben Goldacre í the Guardian.

Tilraunastofa á háalofti

Fyrir tæpum mánuði var kynning á haskólanámi fyrir framhaldskólanema og aðra í leit að menntun. Við í líffræðinni vorum með opinn dag í Öskju, þar sem fólk gat fengið að kíkja á froskana, körtur, sjá hauskúpur og klónaðar plöntur, DNA örflögur og stökkbreytta sveppi. Á Háskólatorgi vorum við með lifandi krabba og hreinsuðum DNA úr lauk. Það er alveg frábærlega einfallt að einangra erfðaefnið úr lauk, m.a. vegna þess hversu mikið DNA er í hverri frumu. Til þess atarna þarf blandara (til að mauka laukinn), sápu, kjötmýkingarefni, og alkahól. Ein ferð í Hagkaup og ríkið dugir. DNA er hvítt og þráðkennt efni, sem leitar inn í alkahólfasann, og það er hægt að vinda það upp á tannstöngul. Margir höfðu gaman að því að sjá DNA en merkilega fáir vildu fá sýnishorn í túbu með sér heim. (leiðbeiningar á ensku má nálgast hér á pdf formi)

Í hádeginu las ég bráðskemmtilega grein í the Guardian um fólk í bandaríkjunum sem hefur komið sér upp aðstöðu heimavið til rannsókna í sameindalíffræði (The geneticist in the garage). Það er einfallt að einangra DNA, og með réttum græjum er hægt að klippa saman og einangra ákveðin gen og rannsaka forvitnilegustu hluti. Ein manneskjan sem rætt er um í fréttinni er að reyna að þróa geril sem gefur frá sér grænt ljós ef eiturefni eru í umhverfi hans. Hugmyndin er að gerillinn skynji eiturefnið melamín í jógúrt (efnið er stórhættulegt en sumir kínverskir framleiðendur bættu því út í mjólkurafurðir, til að ýta undir mat á prótíninnihaldi).

í gamla daga voru vísindin framkvæmd í hlutastarfi, fólk með brennandi áhuga fann sér tíma að kvöldi eða um helgar til að spyrja knýjandi spurninga og leita svara við þeim. Nú til dags er til heil stétt atvinnuvísindamanna (sem ég tilheyri víst) en það þýðir ekki að aðrir geti ekki haft heilmikið til vísindalegra framfara að leggja. Ég hlakka til að heyra um forvitnilega líffræði, sem einhver uppgötvaði með tilraunum sínum á háaloftinu.

Erindi: Heilablóðfall og Turing

Ég vildi benda fólki á tvö erindi sem eru á döfunni. Í hádeginu í dag, fimmtudaginn 19 mars kl 12:20, mun Birkir Þór Bragason halda erindi um starfsemi prótínsins Cystatin C sem í stökkbreyttu formi veldur heilablæðingu. Erindi hans kallast Rannsóknir á frumulíffræði og genatjáningu fíbróblasta úr arfberum með L68Q cystatin C stökkbreytingu og er unnið í samstarfi við Ástríði Pálsdóttur á Keldum. Erindið fer einmitt fram í fyrirlestrasal Tilraunastöðvarinnar í meinafræði á Keldum. Frekari upplýsingar í fréttatilkynningu. Dagskrá fræðslufundanna má sjá á heimastíðu Tilraunastöðvarinnar.

Á laugardaginn 21 mars fer fram þriðji fyrirlesturinn um byltingarmenn vísindanna. Alan Turing, hin alræmda Turing vél hans og áhrif hennar verða kynnt af Kamillu Rún Jóhannsdóttur. Erindi hennar heitir Alan Turing: Turing vélin og áhrif hennar á framfarir og takmörk hugfræðinnar, og fer fram kl 13:00 í sal 2 í Háskólabíói. Turing og tölvunarfræðin gáfu okkur athyglisverða leið til að hugsa um starfsemi heilans og lífvera. Tölvunarfræðilíkingar eru orðnar mjög algengar í líf og læknisfræði, en eins og alltaf verður fólk að passa sig á að láta líkinguna ekki móta um of tilgáturnar. Nánari upplýsingar um fyrirlestraröðina og má nálgast á Fésbókinni.

Genastjórn undir hettu

Rannsóknirnar mínar snúast um genastjórn og þróun hennar. Ég hef sérstakan áhuga á röðum sem hafa áhrif á það hvar, hvenær og hversu mikið er myndað af mRNA viðkomandi gens, þetta er hinar eiginlegu stjórn og efliraðir. Slíkar raðir eru sérstaklega mikilvægar í þroskun því þær eru oft notaðar til að ákvarða hvaða genum er kveikt á í viðkomandi vef (t.d. aktín og mýósín í vöðva) og það sem er álíka mikilvægt, hvaða genum er slökkt á (það getur ekki verið heppilegt að mynda of mikið af meltingarensímum í höfðinu).

Ian Dworkin, vinur minn og samstarfsmaður, sendi mér tengil á "njarðarlegasta" rap sem til er. Ástæðan fyrir því að ég deili því með ykkur er ást mín á genum, þótt vissulega sé líklegt að einungis nemendurnir okkar kunni að meta herlegheitin (þeir syngja nefnilega ekkert sérstaklega vel!).

Sjá umfjöllun og myndband á Tiernylab, Rappin´ for science.