Leyndardómar gena, baktería og uppruna lífs

Leyndardómar gena, baktería og uppruna lífs

Rannsóknir á erfðum, frumum og lífefnum gátu af sér sameindaerfðafræðina á fyrstu áratugum síðustu aldar. Á þeim árum nam Guðmundur Eggertsson í Kaupmannahöfn og kynntist rannsóknum sem lögðu grunninn að sameindaerfðafræðinni. Rannsóknir Guðmundar snerust um gen baktería og kerfin sem þýða erfðatáknmálið, og síðar um erfðir hitakærra baktería. Í nýlegu ritgerðasafni, Ráðgáta lífsins, fjallar Guðmundur um nokkur lykilatriði sameindaerfðafræðinnar og tilgátur og rannsóknir á uppruna lífsins.

(Við rituðum stutta rýni um nýlega bók Guðmundar Eggertssonar, Ráðgáta lífsins, sem Bjartur gaf út 2014. Greinarstúfurinn kom út í Náttúrufræðingnum nú í desember og hefst svo.)

Bókin er tvískipt. Í fyrstu fjórum þáttunum rekur Guðmundur sögu erfðafræðinnar, kynnir hugmyndir um genið, segir frá erfðum baktería og veira þeirra og útskýrir loks líkanið um byggingu erfðaefnisins DNA. Síðan eru hugmyndir og tilraunir tengdar uppruna lífsins raktar í þremur þáttum. Umræðan um uppruna lífs sprettur náttúrulega úr sameindaerfðafræðinni og er samofin grunnatriðum hennar, enda þurfa tilgáturnar að skýra tilurð gena, prótína og kerfa frumunnar. Í lokin dregur Guðmundur efnið saman og tekst á við ráðgátur lífsins.

Leyndardómar gena og sameindaerfðafræði
Rétt eins og erfðaefnið er byggt upp af tveimur samofnum þáttum eru rætur sameindaerfðafræði aðskildar en samtvinnaðar, úr örverufræði, erfðafræði, lífefnafræði og tilraunalíffræði. Viðfangsefni sameindaerfðafræði eru fjölbreytt. Hún ber upp spurningar á borð við: Hvernig virkar fruman, hvað er gen, hvernig hafa gen og breytingar í þeim áhrif á svipfar, hvernig verða stökkbreytingar og hví hafa ólíkar breytingar í geni missterk áhrif? Vísindamenn með bakgrunn í ólíkum fræðum, jafnvel eðlisfræðingar og læknar, tókust á við stórar spurningar og hjálpuðust að við að svara þeim. Framfarir í rannsóknum á byggingu gensins urðu fyrir tilstuðlan vísindamanna á sviði bakteríuerfðafræði, en þegar þá rak í strand nýttust niðurstöður fengnar með öðrum aðferðum, svo sem lífefnafræði. Guðmundur lýsir þessu í samantekt kaflans um bakteríuveirur.

Það er líka ástæða til að benda á að margar af tilraunum bakteríuveiruskólans voru með sérstökum glæsibrag. Flestar snertu þær erfðir veiranna. Lífefnafræðin var lengi vel sniðgengin en þrátt fyrir það fengust skýrar niðurstöður sem hlutu þegar fram liðu stundir að höfða til lífefnafræðinga og beinlínis kalla á afskipti þeirra. Þannig urðu rannsóknir á hinum örsmáu bakteríuveirum einn helsti hvati þess samruna erfðafræðilegra og lífefnafræðilegra rannsókna sem gengið hafa undir nafninu sameindalíffræði. (68)

Í fyrsta kafla bókarinnar er kynnt genið og eðli erfða. Hvernig flytjast eiginleikar frá foreldrum til afkvæma? Hvers vegna eru afkvæmi stundum stærri eða rauðhærðari en foreldrarnir? Tilraunir Gregors Mendels (1822–1884) og fyrstu erfðafræðinganna sýndu að einhverjar eindir fluttust frá foreldrum til afkvæma. En úr hverju voru erfðaeindirnar sem Wilhelm Johannsen (1857–1927) kallaði gen? Það reyndist erfitt að finna byggingarefni gensins og enn í dag er erfitt að rannsaka virkni þeirra. Í öðrum og þriðja kafla bókarinnar rekur Guðmundur sögu rannsókna á erfðum baktería og veira þeirra. Grundvallarlögmál erfða  afhjúpuðust með rannsóknum á plöntum og dýrum. …