Klukkur og bækur breytta heilum

Maður með úr, maður með bók og heili gengu inn á bar. Seinni hluti brandarans bíður innblásturs.

Í sumar hvíldi ég mig með lestri bóka. Tale of two cities eftir Charles Dickens hentaði mjög vel fyrir útileigu og vísindaveiðiferðir. Hún var reyndar dásamlega langdregin á köflum en málfarið stórbrotið og fléttan vandlega ofin. Persónurnar eru kannski ekki þær eftirminnilegustu sem Dickens hefur skapað, en sögusviðið og atburðarásin vegur upp á móti þeim annmörkum.

Hin bókin sem hreyfði mest við mér í sumar er ekki skáldverk. The shallows, what the internet is doing to our brains eftir Nicholas Carr, fjallar um áhrif nýlegrar tækni á okkur mannfólkið.

Hann kynnir okkur nýjar niðurstöður í sálfræði, sem sýna að heilinn er mjög sveiganlegur. Heilasveiganlegiki (neuroplasticity) er nýtt lykilhugtak í sálfræði, og lýsir því hvernig tengingar í heilum eru síkvikar og ótraustar. Allt sem við gerum hefur áhrif á tengingarnar. Og það sem við gerum ekki hefur líka áhrif, því með þvi að gera ekki ákveðna hluti þá dofna eldri tengingar á milli tauga.

Við erum vön því að líta á tækni og tæki sem verkfæri okkar, sem við hönnuðum, notum og stjórnum. Við gleymum því gjarnan að tækning og tækin geta haft áhrif á okkur. Carr minnir okkur á þetta og það verður kjarninn í umræðu höfundar. Áður en hann ræðir netið og símana, fjallar hann um klukkur og ritmál.

Tíminn sem tækni

Tímanum halda engin bönd. Það er ómögulegt að setja lög sem stöðva tímann, að hlekkja hann með keðjum eða negla hann við vegg. Nú til dags lifum við og deyjum eftir klukku. Allt líf okkar er skipulagt og fylgir takti sem settur er af afgreiðslutíma verslana, vinnustaða og dagatali yfirvalda. Fyrir nokkrum öldum eða árþúsundum var tíminn sannarlega til, en áður en klukkur voru fundnar upp, lifðum við mennirnir í annari veröld. 

Klukkan veldur því að við dönsum flest öll í sama takti, atómklukkunar sem stillir af menn, viðskipti og vísindi um alla jörð. Í bókmenntaverki Tome og Janry er lýst dystopíu þar sem hver einstaklingur er með armbandsúr. Úrin sýna ekki hefðbundinn tíma heldur eru tengd SKONS, stórri vél sem skipar fólki fyrir og stjórnar lífi þess. En framtíðarsýn Tome og Janry er ekki fjarri nútímanum, þar sem við lútum öll valdi klukkunar 60/24/7.

Vitanlega hafa menn alltaf fylgt tímanum, við vöknum á morgnanna og sofnum á kvöldin. Einnig vöktuðu forfeður okkar árstíðir og skipulögðu fiskveiðar, landbúnað og veiðiferðir í samræmi við takta náttúrunnar.

Sólúr eru ævaforn uppfinning en klukkur eins og við þekkjum þær voru fundnar upp á miðöldum. Lengi vel voru klukkurnar samt hver í sínum takti. Margar kirkjuklukkur í sama bæ voru t.d. sjaldnast sammála um tíma, hvað þá um klukkur í ólíkum borgum eða löndum. Undir lok nítjándu aldar og upphafi tuttugustu aldar voru uppfinningamenn að reyna að finna leiðir til að samhæfa klukkur milli bæja.*

En eftir að klukkurnar urðu til og voru samhæfðar þá fóru þær að móta hegðan okkar og hugsanir. Það má spyrja hvort þær breytingar séu allar til batnaðar, eins og með aðrar tækniuppfinningar mannsins.

Önnur tækniuppfinning sem er Carr hugleikin er ritmálið og bókin. Það er óþarfi að lýsa með mörgum orðum því hvernig hugmyndir fæddust eða varðveittust í veröld án bóka. Allt treysti á munnlega geymd, eins og t.d. lagabálkar forfeðra okkar sem lögréttumennirnir þurftu að þylja upp úr minni á Alþingi.

Um leið og ritmálið varð til losnaði stífla, menn gátu skráð hugmyndir sínar og flutt á milli staða og landa. Bækur komu á samtali milli kynslóða og tungumála, hugsuða um alla veröld. Með bókunum urðu mögulegar gríðarlegar framfarir í mannlegri sköpun, frá skáldverkum og heimspeki til fræða, vísinda og tækni. Bókin gerði djúpa hugsun mögulega og gerði fólki kleift að setja sig í spor forfeðra og afkomenda, keisara og kotbónda, og upplifa ferðalög í rúmi, tíma og landslagi tilfinninga og drauma.

The shallows hafði gríðarleg áhrif á mig. Ég t.d. hætti að blogga í margar vikur, og læsti símanum mínum eftir kl 8 á kvöldin, og var alvarlega að hugsa um að banna tölvur í fyrirlestrum mínum í háskólanum. Mig langar til að gera bókinni betri skil hér, en þessi pistill verður að duga sem stuttur formáli að þeirri umsögn. E.t.v. er pistillinn einkenni þess að alnetið hafi eyðilegt hæfileika minn til að rita samfellda hugsun eða koma mér að megin atriðinu. En stundum er það meginatriði í sjálfu sér að gefa sér tíma til þess að vera lengi að koma sér að meginatriðinu. Lifi bókin.

*Albert Einstein starfaði sem ritari á einkaleyfaskrifstofu í Bern í upphafi tuttugustu aldar, og því var fleygt að þetta vandamál samtíma hans hafi leitt hann að afstöðu tíma og rúms.

Fjórðungi bregður til nafns: af uppnefndum genum og sérvisku erfðafræðinga

Fjórðungi bregður til nafns: af uppnefndum genum og sérvisku erfðafræðinga. Greinarkorn þetta birtist í Kímblaði ársins 2016. Það er sérlega ánægjulegt að útskriftarnemendur í líffræði hafa gefið út Kímblað, í fyrsta skipti í mörg ár. Ég naut þeirra forréttinda að fá að skrifa á blaðið. Hér birtist greinin í heild sinni. Til að lesa aðrar greinar í heftinu þarf að hafa ná sér í eintak á háskólasvæðinu og hjá öllum betri tannlæknum bæjarinns.

-----

„Þú skalt heita Skuld“ sagði erfðafræðingurinn. Flugugreyið er forviða. Hún fæddist í ljómandi fínni túbu með systkinum sínum, þar sem hiti er jafn og notalegur, engir afræningjar og næg fæða. Hún veit ekki að hún er leiksoppur örlagavalda, sem kallast James Kennison og John Tamkun. Því síður að þeir voru ekki að nefna hana sjálfa, heldur gen sem hafði áhrif á þroskun (eins og skuld). Þeir einangruðu slatta af genum og höfðu greinilega lesið norræna goðafræði, því þrjú þeirra voru skírð Urdur (urd), verthandi (vtd) og skuld (skd). Örlaganornirnar Urður, Verðandi og Skuld spunnu þræði sem ákvörðuðu örlög manna. Á sama hátt tengjast þessi gen örlögum fruma í þroskun ávaxtaflugna.

Erfðafræðingar rannsaka lögmál erfða og kortleggja gen. Þegar gen finnast er til siðs að gefa þeim nöfn, til að einfalda framsetningu og umræður. Vinnunúmer (t.d. CG10079) geta átt við athyglisverð gen. En um leið og þú veist að CG10079 heitir Egfr getur þú tengt það við þekkingu þína af frumunni. EGF stendur fyrir epidermal growth factor, sem er boðsameind sem frumur nota í samskiptum. Egfr er viðtakinn fyrir þessa boðsameind, sem gerir frumum kleift að skynja hana og bregðast við. En nöfn genanna erum mörg og margvísleg. Altítt er að erfðafræðingar gefi genum nöfn út frá svipgerð eða galla sem fram kemur þegar gen stökkbreytist. T.d. skírði Thomas Morgan fyrsta genið sitt white vegna þess að augu flugunnar sem venjulega eru rauð urðu hvít. Gen uppgötvast oft sem athyglisvert frávik í svipfari, sem erfist. Þannig fundust til dæmis stökkbrigðin Torpedo, sem veldur því að fóstur ávaxtaflugna verður eins og tundurskeyti, faint little ball, sem breytir því í óásjálegan hnoðra og Ellipse sem gerir augu flugunnar sporöskjulaga. Erfðafræðingar sem rannsaka ólíka þætti lífverunnar geta fundið ólíka galla í sama geni, mismunandi samsætur eða allel. Torpedo, faint little ball og Ellipse eru t.d. ólíkar samsætur Egfr gens ávaxtaflugunnar. Það sýnir okkur sértæk áhrif ólíkra stökkbreytinga í sama geni og einnig hversu oft sum gen eru brúkuð í þroskun.

Fyrir sumar lífverur er nafnakerfið nokkuð staðlað. Bakteríuerfðafræðingar nefndu gen gjarnan eftir efnaskiptagöllum, t.d. LacI eða HemeD. Ormaerfðafræðingar greindu nokkra flokka breytinga, lin (e. lineage) sem raska örlagakorti þroskunar, dau (e. dauer) sem raska dvalastigi ormsins og let (e. lethal) sem leiða til örends orms. Blessunarlega leyfa aðrir erfðafræðingar sér örlítið skáldlegri stíl, sérstaklega flugumennirnir. Hér munum við kynna nokkur snaggaraleg genanöfn. Flest genanna eru úr flugum, aðallega vegna þess að ég vann með flugur á námsárum, en ég mun tína til flott nöfn úr öðrum lífverum til að virðast víðsýnn. Merking flestra orðanna skilar sér ágætlega á ensku, en við munum útskýra nöfnin á ástkæra ylhýra eftir megni. Nokkur af mínum uppáhalds genum eru.

Disco: Nafnið gefur til kynna flugur sem stíga svakaleg spor. En afleiðing stökkbreytingar í disco eru liðamótalausir fætur (nafnið er reyndar stytting á disconnected, en það er aukaatriði).

Indy: Flugur með stökkbreytingu í indy lifa mun lengur en aðrar. Nafnið er sett saman úr upphafstöfum frægrar setningar í kvikmynd Monty Python gengisins um hinn heilaga kaleik “I’m not dead yet”.

Doublesex: Stökkbreyting í doublesex leiðir til þess að flugurnar hafa ásýnd tvíkynja veru (kostir slíkrar anatómíu, sem Jeff Murdoch dreymdi um, létu á sér standa).

Tinman: Er gen sem er nauðsynlegt fyrir sérhæfingu sérstakrar afurðar miðlagsins. Vísað er í einn af fylgdarmönnum Dóróteu, í leit hennar að Galdrakarlinum í Oz. Blikk-kallinn var hjartalaus. Eins þroskast ekki forveri hjartans í flugum með gallað tinman gen.

Casanova: Genið var skilgreint í zebrafiskum, og leiddi til þess að hjartað klofnaði í tvennt. Lesanda er í sjálfsval sett hvort túlki beri það sem svo að casanova sé með tvö hjörtu, eða að casanova leiði til þess að hjörtu klofni.

Foi: Nafnið gæti lesist sem foj, upp á íslensk dönsku. En eins og með indy liggur grínið í lengri útgáfu nafnsins fear of intimacy. Svipgerð stökkbreytinga er reyndar ekki tengd atferli, eða því að vilja frekar búa til börn í tilraunaglasi en undir sæng, heldur hefur hún áhrif á eiginleika stofnfruma kímlínu í flugum. Nánari útskýring á nafninu hefur enn minna skemmtanagildi.

Grim, reaper og sickle: Breytingar í þessum genum tengjast reyndar ekki hinum drepleiðinlega enda allra lífa. Heldur stýrðum frumudauða sem er eins og allir þroskunarfræðinemar vita bráðnauðsynlegur (án hans værum við með sundfit og blessaður ormurinn með of margar frumur).

Cabernet, chardonnay og riesling: eru allt gen í zebrafiski sem valda fækkun blóðfruma.

Dracula: Galli í dracula geni zebrafiska veldur því að þeir verða of næmir fyrir sólarljósi. Zebrafiskafóstur eru gegnsæ á fyrstu stigum þroskunar og einkenni stökkbreytingarinnar eru þau að blóðfrumur splundrast ef skín á þær ljós.

Cheap date: Ávaxtaflugur heita í sumum löndum edikflugur, því þær leita í rotnandi ávexti, eða angan af vænni gerrækt. Þær verpa í slíka ávexti, og því þola lirfurnar venjulega heilmikinn styrk af etanóli. Flugur með galla í cheap date finna á sér eftir að hafa innbyrt mjög lítið af etanóli. Nafnið byggir vitanlega á amerískri menningu þar sem stefnumót eru algeng leið fyrir ungt fólk að kynnast, frekar en að fara saman í réttir eða tosa í tíkarspena eins og tíðkast hérlendis.

Ken og barbie: Ytri kynfæri vantar á flugur með galla í þessum genum.

Superman, clark kent og kryptonite: Supermann fannst í vorskriðnablómi (Arabidopsis thaliana), sem er eiginlega ávaxtafluga plöntuerfðafræðinga. Framkvæmd var stökkbreytiskimun fyrir göllum í blómhlutum, þannig að nafnið tengist svipgerðinni ekki augljóslega. Sama skimun skilaði líka geninu clark kent, sem síðar kom í ljós að var allel af superman. Fréttirnar hafa ekki borist til íbúa Metropolis, líklega vegna þess að blaðamaður í lykilaðstöðu situr á tíðindunum. Síðar kom í ljós að stökkbreyting í öðru geni með bælandi áhrif á virkni superman. Það var vitanlega nefnt kryptonite.

Nöfnum og orðum fylgir alvara. Vegna þróunar finnast sambærileg gen í mörgum lífverum. Systurgen tinman finnst í mönnum og heitir því heillandi nafni NKX2.5. Það er einnig nauðsynlegt fyrir þroskun og virkni hjartans í okkur, sem réttlætir að hluta rannsóknir á genum tilraunalífvera. En hnyttin nöfn gena geta orðið til vandræða, fyrir fólk oftar en flugur. Ímyndum okkur að einstaklingur fari í erfðapróf, og í ljós kemur að hann er með alvarlegan galla í tinman, sonic hedgehog eða Antennapedia. Erfðaráðgjafinn þarf að útskýra ástandið, og þá getur nafn gensins verið til trafala. Því nota mannerfðafræðingar oft önnur nöfn, eða skammstafanir til að hlutleysa (að þeirra mati smekklausa) andagift flugufólksins.

Víkjum nú aftur til Kennison og Tamkun. Þeir höfðu áhuga á genum sem tengdust þroskun ávaxtaflugna. Upphafspunktur þeirra voru tvö gen, Antennapedia (Antp) og Polycomb (Pc). Antennapedia er eitt nafntogaðasta gen í heimi, því viss galli í því veldur umbreytingu á þreifurum (antenna) í fætur (pedia). Antp skráir fyrir umritunarþætti, sem stýrir virkni annara gena, og í ljós kom að það tilheyrir „alræmdu“ genagengi, sem kennt er við Hox. Hox genin (oft kölluð einkennigen) hlutu nöfn sín af þeirri staðreynd að breytingar á þeim leiddu til umbreytinga á liðum, en ekki bara breytinga á þeim. Önnur fræg breyting í þeim flokki er Ultrabithorax (Ubx) sem leiðir til þess að flugurnar fá auka par af vængjum. Þroskunafræðilega umbreytist miðbúksliður þrjú í miðbúkslið tvö, þannig að litlu jafnvægiskólfarnir sem finnast venjulega á öðrum lið verða að vængjum. Þróunarfræðilega eru áhrif Ubx mjög merkileg, því að forfeður ávaxtflugna voru einmitt fjórvængjur, ekki ósvipaðar drekaflugum. Pc genið er ekki Hox gen, en það tilheyrir flokki gena sem hafa áhrif á byggingu litnis í frumum, t.d. í ólíkum frumum á meðan þroskun stendur. Kennison og Tamkun tóku flugur með galla í öðru hvoru geninu, og leituðu að nýjum breytingum sem gætu magnað upp eða bælt þessa galla (slík stökkbreytiskimun kallast „modifier screen“). Í þeirri leit fundu þeir fjölda gena sem tengjast stöðugleika litnis og stýringu á þroskun, þar á meðal genin sem nefnd voru eftir örlaganornunum þremur, urdur, verthandi og skuld. En skimanir skila fleiri genum en hægt er að rannsaka ítarlega. Því bíða þessi skemmtilega nefndu gen enn eftir einhverjum sem vill rannsaka þau, byggingu, hlutverk eða þróun. Eru það örlög þín að afhjúpa leyndarmál Urðar, Verðandi og Skuldar?

Höfundur þakkar innilega ritstjórunum Dagnýju Ástu Rúnarsdóttur og Ölvi Styrmissyni yfirlestur og ábendingar um titil greinar.

Vefsíður og heimildir.

Childs S, Weinstein BM, Mohideen MA, Donohue S, Bonkovsky H, Fishman MC. 2000. Zebrafish dracula encodes ferrochelatase and its mutation provides a model for erythropoietic protoporphyria. Current Biology. 10:1001-4.

Bowman JL, Sakai H, Jack T, Weigel D, Mayer U, Meyerowitz EM. 1992. SUPERMAN, a regulator of floral homeotic genes in Arabidopsis. Development. 114:599-615.

Jackson JP, Lindroth AM, Cao X, Jacobsen SE. 2002. Control of CpNpG DNA methylation by the KRYPTONITE histone H3 methyltransferase. Nature. 416:556-60.

Seringhaus MR, Cayting PR, Gerstein MB. 2008. Uncovering trends in gene naming. Genome Biology 9:401.

Kennison JA, Tamkun JW. 1988. Dosage-dependent modifiers of polycomb and antennapedia mutations in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences. 85:8136-40.

Vacek M. 2001. A gene by any other name: whimsy and inspiration in the naming of genes. American Scientist. 89.

Krulwich R. 2009. Fruit Fly Scientists Swatted Down Over 'Cheap Date' NPR (lesið 29. febrúar 2016)

SciCrazy. 2014. Scientist Humor: Funny Gene Names (lesið 29. febrúar 2016)
https://scicrazy.wordpress.com/tag/funny-gene-names/

Iyer S. 2015. 14 of the Funniest Fruit Fly Gene Names (lesið 29. febrúar 2016) http://bitesizebio.com/23221/14-of-the-funniest-fruit-fly-gene-names/

Radford M. 2012. 18 Gene Names that Cover the Gamut, From Movies to Pop Culture to Cartoons. (lesið 29. febrúar 2016) http://mentalfloss.com/article/12880/18-gene-names-cover-gamut-movies-pop-culture-cartoons