Liška, pablb, nebo pampeliška?

Kdybyste měl genetiku charakterizovat, našel byste něco, čím se odlišuje od ostatních přírodních věd?

Řekl bych, že v této době je to věda, která rozšiřuje naše poznání světa a přírody nejvíce. V první polovině minulého století něco takového prožívala fyzika, pak chemie. Když se dnes podíváte na obsah článků v renomovaných vědeckých časopisech, jako jsou Science nebo Nature, dominují v nich práce o genech. Země, které se dívají dopředu, do molekulární genetiky v posledních letech masívně investují. O nás to bohužel neplatí.

O genech se říká, že to jsou základní stavební kameny života. To zní tajemně...

Gen je sled několika set až tisíců chemických sloučenin zvaných nukleotidy.Jsou to poměrně jednoduché sloučeniny,jsou jich čtyři typy a jsou spojené do dlouhého řetězce zvaného DNA. Důležité je pořadí a kombinace těchto sloučenin. V jejich pořadí je zapsána dědičná informace, podobně jako je informace obsažena v psaném textu. Jen místo písmen v knize máme v DNA nukleotidy.DNA je v každé buňce všech živých organismů. Některé části DNA vyšších organismů, například člověka, ale nenesou informaci. Ve skutečnosti u člověka jen asi pouhá dvě až tři procenta mají smysl. To jsou právě geny.Ovlivňují stavbu našich buněk a tkání, řídí látkovou výměnu, odpovídají za náš vzhled a vrozené vlohy.

Kód života jako text smysluplný jen z nepatrné části? Není tohle přirovnání příliš literární?

Je naopak dost výstižné. Týká se to ale jen vyšších organismů. Například o bakteriích to neplatí, ty mají genetickou informaci uchovávanou velmi ekonomicky. Písmen mají řádově jen milióny a skoro bychom mohli říci, že tam není písmeno, které by něco neznamenalo. U člověka je mnohem víc "balastu". Lidskou molekulu DNA, onen dlouhý řetězec, který představuje celou naši dědičnou výbavu, tvoří asi tři miliardy nukleotidů. Genů - částí, které kódují nějakou funkci - je zhruba jen třicet tisíc. A ty jsou tvořeny právě těmi přibližně 100 milióny písmen - tedy třemi procenty. Přirovnání k textu proloženému dlouhými úseky nahloučených písmen beze smyslu považuji za velice výstižné. Všimněte si, že příroda zjevně nevymyslela pro uchová ní informace nic lepšího než lineární řazení znaků za sebou - stejně jako naše civilizace.

Jak poznáte, kde smysluplné slovo nebo věta začínají a končí?

Zrovna tohle není nic složitého. Podobně jako v textu máte na začátku věty velké písmeno a na konci věty tečku, na začátku i na konci každého genu je typické pořadí několika nukleotidů. Horší je to s prostředkem. Balast je nejen mezi slovy a větami, ale i uvnitř slov. Představte si, že čtete: PAXFBLMPEBXWLICOŠKA. Je tím správným slovem LIŠKA, PABLB,nebo PAMPELIŠKA? Ve skutečnosti je situace ještě složitější, protože mezi funkčními slabikami správného slova je zbytečných znaků tisíckrát víc než v uvedeném příkladu. Některé geny se skládají až ze čtyřiceti částí proložených dlouhými řetězci nukleotidů, které nic neznamenají.

Třeba jsou zálohou pro budoucí dobrodružství a jejich čas teprve přijde ...

To je možné. Ale spíš se zdá, že tyto nesmyslné úseky DNA, nebo bych spíš měl říct úseky DNA, o jejichž smyslu zatím nic nevíme, jsou pozůstatky evoluce - vývoje nových funkcí, které umožnily organismům stávat se složitějšími a přizpůsobivějšími. Mimochodem, s interpretací přečtené lidské dědičné informace ještě nejsme u konce - na Internetu si můžete vsadit na konečný počet genů. Když to před dvěma lety nějací doktorandi zorganizovali, byla sázka za dolar.Jak se ale výsledky zpřesňují, tipování je stále dražší. Dnes si můžete přisadit za 20 dolarů.

Materiál pro četbu lidského genomu se sbíral anonymně. Genetik Sydney Brenner před lety ironicky napsal, že půjde o genom neznámého vojína. Jenže ve skutečnosti ani nevíme, jestli jde o muže, nebo o ženu. Jak tedy získaná data interpretovat?

Geny různých lidí se od sebe liší vlastně jen málo. Například zjevných rozdílů mezi ženou a mužem je spousta a vznik jednotlivých odlišností řídí celá řada genů. Jenže každý z nás má geny potřebné pro obě pohlaví. A muže od žen snad odlišuje jen jeden nebo několik málo genů, které spustí činnost jen genů vedoucích k mužskému nebo ženskému pohlaví. Samozřejmě - znalost genomů konkrétních osob bude užitečná a americká firma CeleraGenomics jich dokončuje pět.

Laboratoře stále častěji hlásí nálezy genů odpovědných za kdeco. Píše se o genu agresivity, genu dlouhověkosti, genu nízkého růstu, dokonce i o genu smíchu. Je to trochu podezřelé. Opravdu je život jen mechanickou stavebnicí z bílkovin?

Naprosto ne. Geny jsou základem osobnosti, ale plnohodnotná osobnost se vytvoří až výchovou, vzděláním, zkušenostmi, příležitostmi apod. Většinu našich vlastností stejně jako i náš vzhled ale geny ovlivňují - o tom nelze pochybovat. Projevy osobnosti jsou však zpravidla určeny ne jedním, ale skupinou genů a důležitá je jejich souhra. Zdá se, že právě tato souhra, spíš než nějaké geny navíc, odlišuje třeba člověka od lidoopů. Proto výměnou nebo úpravou jednotlivých genů budeme snad moci měnit vlastnosti organismu, ale jen velmi omezeně.

Můžete uvést konkrétní příklady?

V praxi se nejvíc pokročilo s užitkovými plodinami. Podařilo se už upravit rajčata, aby méně podléhala hnilobě, sóju a obiloviny odolné proti škůdcům, rýži, která oproti původní obsahuje vitamín A. Pracuje se také na jejím zmenšení, aby ji nelámal vítr,uvažuje se o kávových bobech bez kofeinu, o banánu obsahujícím vakcínu proti hepatitidě.

Ochránci přírody však varují. Nedávno zakročili také v České republice, na poli, kde pro jednu americkou firmu pěstujeme geneticky upravenou kukuřici. Co byste jim řekl?

Že většina jejich argumentů je scestná. A že bych rád věděl, kdo všechny ty jejich pobočky a aktivity platí.

Některé námitky znějí rozumně ...

Tak mi schválně nějakou řekněte.

Třeba že do okolní přírody pronikne gen, který by se tam jinak nedostal, a časem něco natropí?

Rozumná předběžná opatrnost je plně na místě, o nějaké zamoření přírody upravenými geny nikdo nestojí. Ale upřímně řečeno, já takovou hrozbu nevidím. V přírodě jsou genové mutace a přenos genů mezi organismy časté. Luštěniny například obsahují gen pro protein zvaný leghemoglobin. Ten byl do rostlin asi přenesen ze živočicha hmyzem. Plánované genetické modifikace jsou ve skutečnosti bezpečnější než leccos, co může v přírodě vzniknout náhodným procesem.

Proč?

Protože víte, co děláte. Máte přesný gen, přesně víte, kam a pod jaký regulátor jste ho vsunul, kdy bude aktivní a kdy nikoli.

Dobře, tak tedy jinak: konzumenti potravin chtějí vědět, zda potraviny, které si kupují, mají cizorodé geny. Bojí se, že by jim mohly uškodit.

Co je svět světem, dostáváme do sebe milióny cizorodých genů denně. Když jíme hovězí, jíme geny krávy,když jíme salát, jíme geny salátu. Přesto pořád ještě nebučíme ani jsme nezezelenali. Ten jeden gen navíc nám také nemůže uškodit. Koneckonců geneticky pozměněné jsou všechny plodiny.Kukuřice byla původně tráva, banán měl zrníčka a vypadal docela jinak než ten dnešní.

Proč tedy země Evropské unie trvají na tom, aby byly označeny potraviny obsahující víc než procento geneticky modifikovaných organismů?

Protože jsou pod tlakem odpůrců, kteří tomu buď nerozumějí, nebo spíš rozumět nechtějí. A znovu se ptám: kdo financuje a v zájmu koho všelijaké ty nátlakové akce? EU nemůže americkým zemědělcům konkurovat už teď. A ještě bude vymýšlet další omezení? Nechápu to. Do rajčete odolnějšího vůči hnilobě třeba nikdo ani žádný gen nevsunul, pouze se vyřadily z funkce geny odpovědné za hnití. Ať mi někdo vysvětlí, jak nám to ublíží.

Ale EU to zdůvodňuje tím, že genetické změny v upravených potravinách prý mohou vést k alergiím.

To je ale něco jiného. To se týká produktů cizorodých genů, a ne genů samotných. Cizí geny prostě ze žaludku do člověka nepřeskočí! Případná alergie na produkt takového genu je sice možná, ale to platí o mnoha jiných složkách potravy.Vezměte si jen, kolik lidí je alergických na jahody nebo na papriky.To by bylo třeba testovat na alergie všechno. Například u nás pěstujeme různé plodiny po staletí a jsme na ně zvyklí. Zdánlivě stejné plodiny pěstují třeba v jihovýchodní Asii, ale tyto plodiny se určitě už geneticky rozrůznily a obsahují pozměněné proteiny.A k těm můžeme být alergičtí. Přesto se k nám běžně dovážejí produkty se složkami bůhví odkud a nikdo se nad tím nepozastavuje.

Jak vidíte uplatnění genetického inženýrství na živočichy?

Úspěchy přicházejí hlavně v medicíně. Dobrým příkladem je inzulín. Ještě před několika lety museli diabetici dostávat hovězí nebo vepřový inzulín. Dnes máme lidský inzulín, protože se podařilo izolovat lidský gen odpovědný za jeho produkci, vsunout ho do bakterií a kvasinek a ty ho levně produkují. U nás byl například vložen do králíka gen pro lidský erytropoetin a ten je možné izolovat z králičího mléka. Erytropoetin je neocenitelný pro podporu krvetvorby.

Na co se můžeme těšit, až se naučíme pracovat s geny podle potřeby?

Především na léčbu dědičných chorob.Dnes víme, že dědičných chorob nebo dispozic k dědičným chorobám je mnoho. K jejich léčbě, nebo dokonce trvalé nápravě musíme znát jejich příčinu. A tu nepoznáme bez znalosti příslušných genů. Dále se můžeme těšit na dostatek vyvážených a zdravějších potravin. Na nové materiály a dokonalé bezodpadové technologie, jež nakonec možná povedou i k náhradě fosilních paliv.Čímž nemyslím jen nahrazení nafty řepkou olejkou. Fotosyntéza a vůbec celé energetické hospodaření organismů jsou mnohem účinnější než nějaké spalovací motory.

Můžeme během života sami změnit svou genetickou výbavu? Třeba pomocí nějakého tréninku nebo vývoje psychiky?

To možné není. Během života se žádné nové geny samy nevytvoří a staré nezmizí. U některých můžeme jen ovlivnit jejich funkci, zapnout je nebo naopak vypnout. Co by možné bylo, ne ale tréninkem, je vsunout nové geny do lidských buněk.

Až skoncujeme s vážnými chorobami a najdeme všechny geny dlouhověkosti, o nichž se dnes spekuluje, mohli bychom žít věčně?

Nemohli. Smrt je jediná jistota, kterou v životě máme. Ale život si prodloužit můžeme už dnes - správnou životosprávou.

Bakterie se rozmnožují štěpením na dva díly, které jsou ihned schopné samostatného života. A nezbude nic, co bychom mohli označit za mrtvolu. Smrt vešla na scénu relativně pozdě - až když život na své vývojové cestě dost pokročil. Nemůže jít jen o přechodnou etapu?

Geny dlouhověkosti - připusťme ten zjednodušený termín - skutečně existují. Opravují chyby v DNA a zpomalují jejich kumulaci, jež nakonec vede ke smrti. Některé zabraňují úbytku DNA, ke kterému dochází při dělení buněk vyšších organismů. To všech no ale ještě není nesmrtelnost.

Buňky z našeho těla lze pěstovat v živném prostředí libovolně dlouho. Proč bychom tedy jako celek měli mít k nesmrtelnosti nějak nepřekonatelně daleko?

Takhle to není. Jen rakovinné buňky se dělí v tkáňové kultuře neomezeně dlouho. Normální zdravé buňky vyšších organismů mají naprogramován svůj zánik. Je to přirozený proces. A daleko víc se to týká celých organismů. Geny,které se na smrti buňky podílejí, mohou být pozměněny a program se zpomalí. Ale to je vše.

Světoznámý fyzik Stephen Hawking koncem loňského roku vyzval k rozsáhlým genetickým úpravám člověka. Brzy prý budou možné, respektive nutné. Máme-li prý obstát v soutěži s umělou inteligencí, nic jiného nezbývá ...

Co je v tomhle případě brzy? Desetiletí? Století? Snad by se mohlo někdy v budoucnu podařit zlepšit geny pro inteligenci, eliminovat geny pro agresivitu a podobně. Ale než by se takové změny rozšířily natolik, aby to ovlivnilo celé lidstvo, uplynulo by několik set nebo snad tisíce let.

Někde jsem četl, že přírodovědci jsou většinou věřící. Platí to i o vás?

Nemyslím, že by jich byla většina. Pokud jde o mě, věřím v řád, který se projevuje souborem přírodních zákonů platných v celém vesmíru. Na to, jak vznikl, ale zatím odpověď neznáme.

* * *

Prof. RNDr. Václav Pačes, DrSc., vystudoval biochemii na Přírodovědecké fakultě UK a s výzkumem začal v Ústavu organické chemie a biochemie. V letech 1968 - 70 pracoval na univerzitách v USA a Kanadě. Od roku 1977 pracuje v Ústavu molekulární genetiky. V současné době tento ústav řídí a současně vede i Centrum molekulární genetiky na VŠCHT. Od roku 1990 je předsedou České společnosti pro biochemii a molekulární biologii. Přednášel v USA, Japonsku a ve většině evropských zemí. Byl zvolen členem Evropské akademie věd a umění, Evropské molekulárněbiologické organizace a Učené společnosti ČR. V letech 1994 - 97 byl místopředsedou Akademie věd. V minulosti se věnoval syntéze umělých genů a genovému inženýrství, v poslední době ho zajímá především genomika - luštění dědičné informace různých organismů.