Pagirti fundamentinės biologijos tyrimus


Spalvota skenuojanti elektroninė Archaea extremophile mikrografija iš ypač rūgščios aplinkos

Ekstremalioje aplinkoje gyvenantys mikrobai, vadinami ekstremofilais, laboratorijoje naudojami įvairiai.Kreditas: Steve Gschmeissner / SPL

Kaip išsivystė eukariotinė gyvybė – sritis, kuriai priklauso ir žmonės? Maždaug prieš dešimtmetį šis klausimas rūpinosi Thijsu Ettema ir jo kolegomis. Atsakymą jie rado anksčiau neatrastų mikroorganizmų genomuose, surinktuose iš Atlanto vandenyno gelmių1. Šiose sekose slypėjo dviejų skirtingų organizmų tipų – archajų ir eukariotų – ląstelių požymiai. Pirmoji apibūdina vienaląsčių organizmų grupę, kuriai trūksta branduolio; pastarieji – organizmai, kurių ląstelėse yra membrana apribotas branduolys ir kitos organelės. Ettema, dabar dirbantis Vageningeno universitete ir tyrime Nyderlanduose, ir jo kolegos nustebo radę mikrobų, kurie derino abiejų ląstelių tipų savybes.

Mikrobai, kurie susikuria povandenines angas supančiame karštame vandenyje, taip pat naudojami laboratorijoje. Jie davė daugybę atsparių fermentų. Jie yra stabilūs aukštoje temperatūroje ir atsparūs skilimui, todėl visame pasaulyje tapo pagrindiniais molekulinės biologijos laboratorijų ir biotechnologijų įmonių elementais. Kiekvienas naujai nustatytas mikrobas, klestintis ekstremalioje aplinkoje, suteikia naują galimybę atrasti daugiau fermentų, tačiau tai nebuvo Ettema tikslas.

Kai mokslininkai praneša apie esminius atradimus, jų dokumentuose dažnai yra sakinys ar daugiau apie galimą jų darbo pritaikymą. Tai dažnai yra tam tikrų rūšių dotacijų sąlyga. Tačiau net jei taip nėra, finansuotojai (ir žurnalai taip pat) tikisi, kad fundamentiniai mokslai padės praktiškai pritaikyti tiek klinikoje, tiek versle, tiek visuomenėje plačiau.

Tiesa, pagrindiniai atradimai apie ląstelių dalijimąsi mielėse2Pavyzdžiui, galiausiai gali prisidėti prie naujų vėžio gydymo būdų arba kad pradinė mikrobinė imuninė sistema3 gali būti genomo redagavimo įrankio pagrindas. (Abu šie dalykai išsipildė.) Tačiau jei yra riba tarp fundamentinio mokslo ir taikomųjų programų, vargu ar ji bus tiesi. Vietoj to jis tikriausiai bus panašus į labirinto piešinį su daugybe apskritimų, apsisukimų ir aklavietės. Ettema sako, kad niekada nejautė pagundos nuspėti savo mikrobų, kurie galiausiai buvo pavadinti Asgardo archeja, pritaikymą, nes tai būtų tik atitraukę dėmesį. „Manau, kad tai tiesiog žavūs organizmai, galintys ką nors pasakyti apie labai svarbų klausimą, kurį visada sau užduodame“, – sako jis. “Iš kur mes kilę?”

Nekyla klausimas, ar fundamentinis mokslas turi platesnį poveikį. Vienas 2018 m4 nustatė, kad 10 milijonų JAV dolerių padidinus JAV nacionalinių sveikatos institutų (NIH) finansavimą, atsirado daugiau privataus sektoriaus patentų, kuriuose nurodomas NIH darbas, sako tyrimo bendraautorius Pierre’as Azoulay, Masačusetso technologijos institute tyrinėjantis naujoves. Kembridžas.

Kai kurie fundamentalūs tyrimai yra orientyras savo srityje. Paimkite keturis straipsnius, paskelbtus rugsėjį58 aprašoma iškastinių žuvų izoliacija iš Silūro laikotarpio, daugiau nei prieš 400 mln. Dažnai atidengiami tik tokių fosilijų fragmentai, tačiau jie buvo nepažeisti ir tyrėjams suteikė išsamesnį vaizdą apie ankstyvą žandikaulio stuburinių evoliuciją.

Fundamentalūs atradimai taip pat gali sudaryti netikėtus posūkius. 2020 m. komanda atliko išsamų daugiau nei 20 transkripcijos faktorių – baltymų, galinčių prisijungti prie DNR ir įjungti genus, tyrimą. Galima tikėtis, kad bet koks įprastos tam tikro transkripcijos faktoriaus DNR surišimo vietos iškraipymas neigiamai paveiks baltymo prisijungimą prie DNR. Tačiau mokslininkai nustatė, kad tokie iškraipymai kartais pagerina DNR ir baltymų surišimą9, ir šio proceso metu suteikia įžvalgos apie baltymų ir DNR sąveikos energiją. Negalima pakankamai pabrėžti, kad fundamentiniam mokslui reikia laiko ir kantrybės. 2020 m., praėjus penkeriems metams po to, kai Ettema ir jo kolegos pranešė apie Asgardo archėjos atradimą, atlikę DNR seką jūros vandenyje, atskira tyrėjų grupė, rinkusi povandeninius mėginius netoli Japonijos, atskleidė, kad jie tapo pirmaisiais, kurie augino tokius mikrobus kultūroje.10.

Tačiau prireikė ištisų 10 metų, pradedant 2006 m., kad ši komanda užaugintų Asgardo archėjus iki pakankamo kiekio, kad galėtų juos ištirti, o tai reiškia, kad tyrėjai pradėjo savo kultūras dar net nenustačius mikrobų. Tiesą sakant, mokslininkai ieškojo būdų, kaip išskirti anksčiau neaugintus giliavandenius mikrobus, ištirti nežinomybę. Jie daug metų rūpestingai puoselėjo savo kultūras – daugelis giliavandenių mikrobų yra pripratę prie atšiaurių sąlygų ir stokos maistinių medžiagų ir auga skausmingai lėtai – laukdami, ką ras.

Gamta daugiau nei 150 metų publikuoja smalsumo skatinamus tyrimus, todėl skaitytojų nereikės įtikinti kūrinio verte. Tačiau mes prašome kolegų iš platesnės mokslo ekosistemos – politikos formuotojų ir mokslą finansuojančių agentūrų, kurios tikisi pamatyti tiesioginę investicijų į mokslinius tyrimus naudą – atsispirti pagundai siekti greitos grąžos. Vertiname, kad spaudimas tai daryti tik didės, kai šalys susidurs su ekonomikos nuosmukiu ir pragyvenimo išlaidų krize. Tačiau, kur tik įmanoma, šiam spaudimui reikia atsispirti. Pagrindiniams tyrimams turi būti leista klestėti.