Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1985. január-június (18. évfolyam, 1-26. szám)
1985-05-24 / 21. szám
~ ÚJ szú 17 1985. V. 24. TUDOMÁNY TECHNIKA N apjaink egyik sűrűn emlegetett tudománya a genetika, vagyis az örökléstan, melynek művelői az utóbbi három évtized során számos korszakalkotó felfedezéssel lepték meg az emberiséget. E felfedezések alapján e jelentős tudomány, s a hozzá csatlakozó szakterületek, elsősorban a biotechnológia sokat Ígérő fejlődése várható. Habár a genetika a legfiatalabb tudományok közé tartozik, a tulajdonságok öröklődésének a kérdése évszázadokon át foglalkoztatta a kutatókat. Már Arisztotelész idejében is tanulmányozták, hogy miért hasonlítanak az utódok tulajdonságai szüleikre, ám a megfigyelések alapján, megfelelő vizsgálati eszközök hiányában csak különböző téves nézetekre jutottak. A növények keresztezésére vonatkozó első feljegyzések a 16. századból származnak. A 18. században már az állatok céltudatos keresztezése is ismert volt, s ebből az időszakból elég sok gyakorlati eredmény maradt meg. Gyakori volt a hibridizáció a házi- és a vadon élő állatok között is, s bár az ilyen jellegű tenyésztői munka sokat segített az állatok tulajdonságainak javításában, a magyarázat még sokáig váratott magára. A 19. század elején Charles Darwin is szorgalmasan tanulmányozta az öröklődés problémáját, a fajok közötti rokonságot és különbségeket, s tapasztalatai alapján előterjesztette evolúciós elméletét. Már ő is felhívta a figyelmet a hibridizációból származó második és későbbi nemzedékek nagyarányú változatosságára. Darwin ,,A fajok eredete“ című, 1859-ben megjelent könyvében, s az evolúció fogalmának kifejtésével tulajdonképpen az addig felhalmozódott tapasztalatokat összegezte. Genetikai vonatkozású tanulmányait Gregor J. Mendel (1822-1884), az első elismert genetikus fejlesztette tovább, aki kísérleti módszereivel és következtetéseivel már a korszerű génelmélet kialakulásához nyitotta meg az utat. A cseh származású Mendel főiskolai tanulmányait szülei nem tudták anyagilag támogatni, ezért Brnóban az Ágoston-rendbe lépett, ahol szerzetesként, később apátként élt és dolgozott. Természettudományi, mezőgazdasági érdeklődése vezette őt a növényekkel folytatott hibridizációs kísérletekhez, s közben középiskolai tanárként is működött. Kutatási eredményeit 1865-ben „Kísérletek növényi hibridekkel“ című munkájában fogalmazta meg. Habár ö maga nem tett rá utalást, hogy az öröklődés kérdéseit tanulmányozza, ma már tudjuk, hogy ezzel a munkával új korszak kezdődött a biológiában. Mendel 1856-tól 1863-ig végezte borsókísérleteit, s az eredményeket előadásokban ismertette. Kutatási eredményei azonban az évszázad végéig feledésbe merültek. A 20. század elején a Mendel által kidolgozott törvényeket újból felfedezték. A szak- irodalom ezzel kapcsolatban számos tudóst említ, közöttük főleg De Vries, Correns és Tschermak nevét emeli ki. A századforduló után a kutatás annyira meggyorsult, hogy 1903-ban már sikerült megfogalmazni az öröklődés kromoszómaelméletét, amely „Sutton-Boveri hipotézis“ néven vált ismertté. A hipotézis a kromoszómák struktúrájával, viselkedésével, s a sejtosztódás folyamatával foglalkozott. Megállapították, hogy: 1. A szomatikus sejtekben két, hasonló kromoszóma-csoport van, az egyik apai, a másik anyai eredetű. 2. A sejtosztódás folyamán a kromoszómák megőrzik morfológiai egyediségüket. 3. Minden kromoszómának határozott szerepe van az egyed életében. Egy Johannsen nevű tudós Mendel feltételezett faktorait géneknek nevezte el, s a genetika fogalmát Mendel követője és pro- pagátora, Bateson vezette be 1906-ban. A gének és a kromoszómák kapcsolatát Morgan tanulmányozta, aki kísérleteit gyümölcslégyen (Drosophila melano- gaster), a gyorsan szaporodó, közismert muslicán végezte. Ez a kis muslica sokat segített a genetika előrehaladásában. Morgan és még sokan mások rajta mutattak ki sok öröklődési alapmechanizmust. Századunk negyvenes éveiben sikerült bebizonyítani, hogy az öröklődés hordozói nukleinsavak. Kétféle nukleinsavat ismerünk, az egyik a dezoxiribonukleinsav (DNS), a másik a ribonukleinsav (RNS). Az élő szervezetek nagyrészének genetikai információhordozója a DNS, de vannak esetek, amikor a DNS-t RNS helyettesíti. A nukleinsav tanulmányozásánál - egyszerűségük miatt - baktériumok szolgáltak kísérleti objektumként. Ebben az időben kezdett kialakulni a mikrobiális genetika, amely ma már nagyon szorosan összekapcsolódott a jelenleg gyorsan fejlődő biotechnológiával. A genetika történetében igen jelentős esemény volt, amikor 1953-ban Watson és Crick kidolgozták a DNS molekuláris szerkezeti modelljét. Létrejött a molekuláris genetika, amely nagy iramban kezdett fejlődni. Az ötvenes évek végén már robbanásszerűen megnőtt a genetikai ágazatokra vonatkozó információk tömege. A genetika elméleti fejlődésének igen sokoldalú a gyakorlati jelentősége. A hibridizáció ma is fontos szerepet játszik a kultúrnövények, főleg a kukorica, a búza, a szója és a gyümölcsfélék nemesítésében. A hibridizáció célja olyan tulajdonságok kialakítása, mint a nagyobb .termőképesség, a nagyobb fehérjetartalom, a betegségekkel szembeni ellenállóképesség, a tápanyagok jobb hasznosítása stb. Nemrég új lehetőség nyílt meg a növénynemesi- tök előtt, az úgynevezett „sejthibridizáció“. Ez abban tér el az eredeti keresztezéstől, hogy a keresztezés két sejt között jön létre, és a két sejt különböző növényekből származhat. A nemesitök más eljárást is alkalmaznak, mégpedig a kromoszóma-alapszám növelését, amit szaknyelven poliploidiá- nak neveznek. A poliploid növényeknél a normális diploid növényekhez viszonyítva növekszik a szénhidrát-, a fehérje- és a zsírtermelés. Eddig már nagyon sok kultúrnövénynél kísérleteztek - poliploidizációval. A kísérletek folyamán az is kiderült, hogy az előállított új poliploid növényeknek nemcsak előnyös, hanem hátrányos tulajdonságaik is lehetnek, mint például a megter- mékenyülés csökkenő mértéke. A legismertebb poliploid növények a tetraploid vörösherefajták, a trip- loid cukorrépa és a búza különböző poliploid változatai. A mezőgazdasági termelés egyik nagy hátránya, hogy a termesztett kultúrnövények képtelenek közvetlenül hasznosítani a levegőben levő nitrogént. Csak a talajban kötött nitrogént tudják gyökérrendszerük segítségével felvonni. A levegő szabad nitrogénjének megkötésére csak egyes baktériumok képesek. Ezek közül egyes fajok a pillangós virágú növények gyökérzetén élósködnek, s mivel a gazdanövényt nitrogénnel látják el, ezt a kapcsolatot együttélésnek, szimbiózisnak nevezzük. A növénynemesités nagy sikere lenne, ha sikerülne ezeket a baktériumokat arra kényszeríteni, hogy például a kukorica vagy a búza gyökerein „élösködjenek“. Ebben az irányban már vannak bizonyos laboratóriumi eredmények. A másik megoldás az lenne, ha sikerülne a génsebészet segítségével átvinni a nitrogénkötést biztosító géneket az említett baktériumokból a növényi sejtekbe, akkor az Így megváltozott növény már baktériumok nélkül is képes lenne a levegőben levő nitrogén megkötésére. A problémának ez a megoldása rendkívül jelentős lenne, hiszen kevesebb energiára lenne szükség a nitrogéntrágyák gyártásához, s a létszámában gyarapodó emberiségnek egyre nagyobb szüksége van fehérjedús terményekre. A fehérjetermeléssel kapcsolatban a biotechnológiai eljárásokat is meg kell említeni. A biotechnológia már régóta szolgálja az emberiséget. Gondoljunk csak a sajtok, a bor és- a sör előállítására. Ezeknek az egyszerű termékeknek az előállítása mikroorganizmusok nélkül elképzelhetetlen lenne. A biotechnológia a 20. század új termelési módszere, s az ezredfordulóig a kutatók számos fontos cél elérésére szándékozzák felhasználni. A biotechnológia összevontan alkalmazza a mikrobiológiát, a genetikát és a biokémiát. Jelentős biotechnológiai eljárások érvényesülnek a mezőgazdaságban, az élelmiszer- iparban, a gyógyszer- és a vegyiparban, s nagy jelentőségük lesz a hulladékhasznosításban és az energiatermelés területén is. Az elmúlt évtizedben a genetikai manipulációk segítségével sikerült megváltoztatni egyes mikroorganizmusok tevékenységét, úgy is mondhatjuk, hogy sikerült előállítani fáradhatatlan, „háziasított“ baktériumokat, *amelyek az ember kívánsága szerint dolgoznak. Az 1983-as év tavaszán Japánban egy kutatócsoport Escherichia coli baktériumok segítségével olyan hormont állított elő, amely növeli a szervezet ellenállóképességét. Nemrég arra sikerült kényszeríteni egy bizonyos baktériumtörzset, hogy emberi inzulint termeljen. Az utóbbi '15-20 évben végzett kutatások eredményei azt is bizonyítják, hogy különböző mikroorganizmusok segítségével sokféle fehérje állítható elő, ami hozzájárulhat a világméretű proteinhiány enyhítéséhez. Erre egyaránt fel- használhatók az algák, az élesztő- gombák és a baktériumok. Szénforrásként keményítő, élelmiszer- ipari melléktermékek, szénhidrogének, alkoholok (metanol, etanol) szolgálhatnak. Néhány évtized alatt hatalmasat lépett előre a genetika, kihasználva a fizika, a kémia, a biokémia és a matematika kutatási eredményeit is. Ebből is látható, hogy nem elszigetelten, hanem a többi tudományág legújabb felfedezései segítségével tör előre a fejlődés útján. Ma már jóformán naponta kerül sor újabb felfedezésekre, amelyek nagy változásokhoz vezetnek a tudomány világában és mindennapi életünkben egyaránt. OLDRICH DITMAR A sokat ígérő genetika A Csehszlovák Tudományos Akadémia és az NDK Tudományos Akadémiája közötti együttműködés egyik hagyományos területe a mikrobiológia. Az egyik kutatási irányzat a sejtek fehérjeszerkezetének a tanulmányozására összpontosul. A CSSZTA Mikrobiológiai Intézete számára a jénai ZIMET intézettel (Zentralinstitut für Mikrobiologie und experimentelle Therapie) folytatott együttműködés lehetővé teszi az elektronmikroszkópikus vizsgálatok egyes csúcs- eredményeinek a kihasználását, amelyek területén az NDK-beli partnernek gazdag tapasztalatai vannak. A sejtosztódás mechanizmusának pontosabb megismerése elősegíti a daganatos betegségek lényegének a megértését, s az ilyen betegségek okszerű kezelését. A felvételen Dr. Éva Steiblová kanditátus és Jirí Hasek mérnök az NDK-ban gyártott fluoreszcens mikroszkóp segítségével vizsgálják a sejtpreparátumokat. Érdekességek, újdonságok DNS ANATÓMIA Az örökitöanyag biokémiai szerkezetének felderítésében jelentős lépéseket tett már a tudomány. A DNS-molekulák újabb lehetséges térszerkezeteinek felismerése közelebb vihet a szabályozás, illetve a szabályozási rendellenességek megértéséhez is. Alig 30 éve, hogy James Watson és Francis Crick megszerkesztették a genetikai örökitöanyag, a DNS modelljét. A kettős spirálszerkezet felismerése révén az emberiség jelentős lépést tett az élővilág molekuláris biológiai megismerése felé. A legutóbbi években a DNS szerkezete ismét a figyelem középpontjába került. A hetvenes évek végén több kutatócsoportnak sikerült rövid, 4-12 bázispár hosszúságú DNS darabot szintetizálni, majd kristályosítani. Míg Watson és Crick állati sejtekből kivont, ismeretlen bázissorrendü DNS-szálak kémiai elemzése és röntgen-diffrakciós képe alapján szerkesztették meg a kettős siprálmodellt, napjainkban a kémiailag teljesen egyöntetű felépítésű, pontosan ismert bázissorendú kristályokkal dolgozhatnak a kutatók. Az ezekről készült röntgen-diffrakciós képek alapján a molekula minden ^gyes atomjának meghatározható a Jjelye. A legújabb kutatások tükrében ma már árnyaltabb, részletesebb képet kaphatunk a DNS felépítéséről, s remélhetjük, hogy ennek ismeretében a működését is jobban megérthetjük. ALKOHOL ÉS GYÓGYSZER EGYÜTT: VESZÉLYES! Ausztria, az NSZK és Svájc gyógyszerész-szövetségei a közelmúltban jegyzéket készítettek az olyan gyógyszerekről, amelyek „nem bírják" az alkoholt. Az új jegyzék alapján a patikusok felvilágosítással szolgálhatnak az olyan veszélyes kölcsönhatásokról, amelyek betegséget vagy autóvezetésre való alkalmatlanságot idézhetnek elő a pácienseknél. A „kockázatos“ tabletták közé tartoznak elsősorban a nyugtatószerek és az altatók, az étvágygerjesztők és a vérnyomáscsökkentő szerek. Az ilyen orvosságokkal együtt fogyasztott szeszes ital zavaró hatással van bizonyos májenzimekre, ezért kábító hatásuk növekszik. Az ópiumtartalmú fájdalomcsillapítókat szedő pácienseknél, akik ugyanakkor alkoholt is fogyasztottak, nemegyszer már haláleset is előfordult. Aki tehát ilyen tablettákat szed, az mondjon le a borról, sörről, pálinkáról. A szeszfogyasztás veszélyességére vonatkozó figyelmeztetés mégis sokszor hiányzik az NSZK-ban a gyógyszerekhez mellékelt használati utasításokból. A Szlovák Tudományos Akadémia Fiziológiai Kutatóközpontja általános fiziológiai osztályának dolgozói nagy figyelmet fordítanak a membránfiziológiai kutatásokra, főleg az izom- és az idegsejtekben terjedő elektromos impulzusok keletkezését és terjedését tanulmányozzák. Az utóbbi időben előtérbe került az ingerérzékeny sejtfalakat alkotó fehérjék genetikai eredetének a vizsgálata. A kutatási eredmények gyakorlati hasznosításának egyik területét a civilizációs betegségek felismerésénél és gyógyításánál alkalmazott új módszerek kifejlesztése képezi. A felvételen Miloslav Karhá- nek és Ivan Stavrovsky mérnökök a biomatematikai laboratóriumban az elektrofiziológiai kutatásoknál alkalmazott SM 4 - 20-as számítógépet kezelik. (A ŐSTK felvételei)
