Ο καθηγητής, η 24χρονη βοηθός και ένα μπλέντερ που αποκάλυψαν το μυστικό της ζωής

Το μπλέντερ δεν περιέχει φρούτα. Μέσα στο γυάλινο δοχείο βρίσκονται βακτήρια και, προσκολλημένοι επάνω τους, χιλιάδες μικροσκοπικοί ιοί.

Ο κινητήρας τίθεται σε λειτουργία. Οι λεπίδες δεν καταστρέφουν τα βακτήρια, αλλά η βίαιη ανάδευση αποκολλά από την επιφάνειά τους τα εξωτερικά περιβλήματα των ιών. Το μείγμα μεταφέρεται στη φυγόκεντρο, όπου τα βαριά βακτηριακά κύτταρα συγκεντρώνονται στον πυθμένα και τα ελαφρύτερα υπολείμματα μένουν στο υγρό.

Εκεί, μέσα σε δύο διαφορετικά στρώματα ενός δοκιμαστικού σωλήνα, βρίσκεται η απάντηση. Η πρωτεΐνη των ιών έχει μείνει απ’ έξω. Το DNA έχει περάσει μέσα στα βακτήρια.

Δεν είναι απλώς ένα ακόμη εργαστηριακό αποτέλεσμα. Είναι η στιγμή κατά την οποία η επιστήμη αποκτά την ισχυρότερη μέχρι τότε απόδειξη ότι οι οδηγίες για την αναπαραγωγή και την κληρονομικότητα δεν είναι γραμμένες στις πρωτεΐνες, όπως πίστευαν πολλοί, αλλά στο DNA.

Και δίπλα στον ήδη καταξιωμένο γενετιστή Άλφρεντ Χέρσι βρίσκεται μια ερευνήτρια μόλις 24 ετών, χωρίς διδακτορικό και χωρίς διάσημο όνομα: η Μάρθα Τσέις.

Η λάθος απάντηση στο μεγαλύτερο ερώτημα

Στα μέσα του 20ού αιώνα, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι μέσα στα κύτταρα υπάρχει DNA. Δεν έχουν πειστεί, όμως, ότι αυτό είναι το υλικό της κληρονομικότητας.

Το DNA μοιάζει υπερβολικά απλό. Αποτελείται από τέσσερις μόνο χημικές βάσεις. Οι πρωτεΐνες, αντιθέτως, σχηματίζονται από είκοσι διαφορετικά αμινοξέα και μπορούν να πάρουν αμέτρητες μορφές. Στα μάτια πολλών βιολόγων, μόνο ένα τόσο σύνθετο μόριο θα μπορούσε να κρύβει τις οδηγίες για την κατασκευή ενός ζωντανού οργανισμού.

Ήδη από το 1944, οι Όσβαλντ Έιβερι, Κόλιν ΜακΛίοντ και Μάκλιν ΜακΚάρτι είχαν παρουσιάσει ισχυρά στοιχεία ότι το DNA μπορούσε να μεταφέρει κληρονομικά χαρακτηριστικά από ένα βακτήριο σε άλλο. Το ιστορικό τους πείραμα, ωστόσο, δεν έπεισε τους πάντες. Ορισμένοι υποστήριζαν ότι τα δείγματά τους ίσως περιείχαν ίχνη πρωτεΐνης ή ότι το φαινόμενο περιοριζόταν στα συγκεκριμένα βακτήρια.

Το ερώτημα παραμένει ανοικτό: όταν ένας οργανισμός δίνει εντολή για τη δημιουργία ενός νέου, ποιο υλικό μεταφέρει το μήνυμα;

Η απάντηση θα έρθει από έναν οργανισμό τόσο απλό ώστε να αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από τα δύο βασικά «ύποπτα» μόρια.

Οι ιοί που μοιάζουν με μικροσκοπικές σύριγγες

Ο Άλφρεντ Χέρσι εργάζεται στο Τμήμα Γενετικής του Ινστιτούτου Carnegie στο Cold Spring Harbor της Νέας Υόρκης. Το αντικείμενό του είναι οι βακτηριοφάγοι — ιοί που προσβάλλουν βακτήρια.

Ένας τέτοιος ιός είναι στην ουσία μια εξαιρετικά λιτή βιολογική μηχανή: ένα μόριο DNA κλεισμένο μέσα σε πρωτεϊνικό περίβλημα. Προσκολλάται στην επιφάνεια ενός βακτηρίου και εισάγει μέσα του μέρος του υλικού του. Λίγο αργότερα, το κύτταρο έχει μετατραπεί σε εργοστάσιο παραγωγής νέων ιών.

Το ιδανικό πείραμα σχεδόν σχεδιάζει τον εαυτό του. Αν οι ερευνητές μπορέσουν να ανακαλύψουν ποιο από τα δύο συστατικά —η πρωτεΐνη ή το DNA— περνά στο εσωτερικό του βακτηρίου, θα μάθουν ποιο μεταφέρει τις γενετικές οδηγίες.

Το δύσκολο είναι να τα παρακολουθήσουν χωριστά.

Εδώ αρχίζει ο ρόλος της Μάρθας Τσέις.

Η 24χρονη βοηθός που έγινε συνδημιουργός

Η Τσέις έχει αποφοιτήσει το 1950 από το Κολέγιο του Γούστερ και φτάνει λίγο αργότερα στο εργαστήριο του Χέρσι ως βοηθός έρευνας. Δεν είναι ακόμη διακεκριμένη επιστήμονας ούτε διαθέτει πολυετή εμπειρία. Είναι, όμως, εκείνη που θα εργαστεί μαζί του στο πείραμα που θα συνδεθεί για πάντα με τα ονόματά τους.

Στη δημοσίευση δεν εμφανίζεται σε κάποια υποσημείωση ούτε απλώς στις ευχαριστίες. Η εργασία υπογράφεται από δύο συγγραφείς: Α. Ντ. Χέρσι και Μάρθα Τσέις.

Για να ξεχωρίσουν το DNA από την πρωτεΐνη, χρησιμοποιούν δύο ραδιενεργούς «ιχνηθέτες».

Ο φώσφορος υπάρχει στο DNA, αλλά όχι στις περισσότερες πρωτεΐνες. Έτσι, η μία ομάδα ιών σημαίνεται με ραδιενεργό φώσφορο-32. Το θείο, αντιθέτως, υπάρχει σε ορισμένα αμινοξέα των πρωτεϊνών, αλλά όχι στο DNA. Η δεύτερη ομάδα ιών σημαίνεται με ραδιενεργό θείο-35.

Με αυτόν τον τρόπο, το DNA και το πρωτεϊνικό περίβλημα αποκτούν διαφορετικά, αόρατα «χρώματα». Οι επιστήμονες δεν μπορούν να τα δουν, μπορούν όμως να εντοπίσουν τη ραδιενέργειά τους.

Οι δύο ομάδες βακτηριοφάγων αφήνονται να προσκολληθούν σε βακτήρια Escherichia coli και να αρχίσουν τη μόλυνση. Στη συνέχεια, Χέρσι και Τσέις πρέπει να χωρίσουν ό,τι έχει μείνει στην εξωτερική επιφάνεια των βακτηρίων από ό,τι έχει ήδη περάσει στο εσωτερικό τους.

Το εργαλείο που επιλέγουν δεν είναι κάποιο πανάκριβο επιστημονικό όργανο.

Είναι ένα μπλέντερ Waring.

Τα λίγα δευτερόλεπτα που ξεχώρισαν το DNA από την πρωτεΐνη

Η ισχυρή ανάδευση αποκολλά τα πρωτεϊνικά κελύφη των ιών από τα βακτηριακά κύτταρα, χωρίς να διαλύει τα ίδια τα βακτήρια. Ακολουθεί φυγοκέντρηση: τα κύτταρα κατακάθονται στον πυθμένα, ενώ τα αποσπασμένα περιβλήματα παραμένουν στο υγρό.

Εάν η κληρονομική πληροφορία βρίσκεται στην πρωτεΐνη, το ραδιενεργό θείο θα πρέπει να εντοπιστεί μέσα στα βακτήρια. Εάν βρίσκεται στο DNA, εκεί θα πρέπει να βρεθεί ο ραδιενεργός φώσφορος.

Οι μετρήσεις είναι εντυπωσιακά καθαρές.

Περίπου το 75% του ραδιενεργού θείου απομακρύνεται μαζί με τα πρωτεϊνικά περιβλήματα. Αντίθετα, μόλις περίπου το 15% του ραδιενεργού φωσφόρου αποσπάται από τα βακτήρια. Το μεγαλύτερο μέρος του DNA έχει περάσει στο εσωτερικό τους.

Ακόμη σημαντικότερο: τα βακτηριακά κύτταρα συνεχίζουν να παράγουν νέους ιούς. Το υλικό που χρειάζονται για να υπακούσουν στις εντολές του εισβολέα βρίσκεται ήδη μέσα τους.

Στην εργασία που δημοσιεύεται σαν σήμερα στις 20 Σεπτεμβρίου 1952, οι δύο ερευνητές είναι προσεκτικοί. Δεν ισχυρίζονται ότι έλυσαν κάθε μυστήριο της κληρονομικότητας. Καταγράφουν, όμως, κάτι εξαιρετικά ισχυρό: η πρωτεΐνη του ιού παραμένει κυρίως στην επιφάνεια, ενώ το DNA εισέρχεται στο κύτταρο και συμμετέχει στη δημιουργία της επόμενης γενιάς.

Το πείραμα του Χέρσι και της Τσέις δεν είναι η πρώτη ένδειξη ότι το DNA αποτελεί το γενετικό υλικό. Είναι, όμως, εκείνο που μετατρέπει μια αμφισβητούμενη υπόθεση σε επιστημονική βεβαιότητα για ολοένα περισσότερους ερευνητές.

Επτά μήνες πριν από τη διπλή έλικα

Η χρονική στιγμή είναι καθοριστική. Τον Απρίλιο του 1953, μόλις επτά μήνες μετά τη δημοσίευση του πειράματος, οι Τζέιμς Γουότσον και Φράνσις Κρικ θα παρουσιάσουν το μοντέλο της διπλής έλικας, βασισμένοι και στα κρίσιμα δεδομένα περίθλασης ακτίνων Χ της Ρόζαλιντ Φράνκλιν και του Μόρις Γουίλκινς.

Οι δύο ανακαλύψεις απαντούν σε διαφορετικές πλευρές του ίδιου ερωτήματος.

Το πείραμα Χέρσι–Τσέις δείχνει ποιο μόριο μεταφέρει τη γενετική πληροφορία. Η διπλή έλικα αρχίζει να εξηγεί πώς αυτό το μόριο μπορεί να αντιγράφεται.

Η βιολογία περνά έτσι σε μια νέα εποχή. Η ζωή δεν αντιμετωπίζεται πλέον μόνο ως ένα σύνολο οργάνων, κυττάρων και χημικών αντιδράσεων. Διαθέτει έναν κώδικα, ένα υλικό αρχείο οδηγιών που μπορεί να αντιγραφεί, να μεταβιβαστεί και, δεκαετίες αργότερα, να διαβαστεί και να τροποποιηθεί.

Πάνω σε αυτή τη μετατόπιση θα οικοδομηθούν η γονιδιωματική, οι γενετικές εξετάσεις, τα ανασυνδυασμένα φάρμακα, η εξατομικευμένη ιατρική και ολόκληρη η σύγχρονη βιοτεχνολογική βιομηχανία.

Το Νόμπελ και το όνομα που έμεινε στη σκιά

Το 1969 ο Άλφρεντ Χέρσι μοιράζεται το Νόμπελ Ιατρικής με τον Μαξ Ντελμπρίκ και τον Σαλβαδόρ Λούρια για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με την αναπαραγωγή και τη γενετική δομή των ιών, σύμφωνα με την επίσημη αιτιολόγηση της Σουηδικής Ακαδημίας.

Το βραβείο δεν απονέμεται αποκλειστικά για το πείραμα του 1952 και η Μάρθα Τσέις δεν περιλαμβάνεται στους τιμώμενους. Με το πέρασμα του χρόνου, όμως, η δημόσια μνήμη δίνει πολύ περισσότερο χώρο στον διάσημο γενετιστή παρά στη νεαρή συνεργάτιδα που συνυπέγραψε μαζί του την εργασία.

Η Τσέις εγκαταλείπει το Cold Spring Harbor το 1953 και εργάζεται σε άλλα ερευνητικά κέντρα. Αρχίζει διδακτορικές σπουδές στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας το 1959 και αποκτά το διδακτορικό της στη μικροβιολογία το 1964. Η επιστημονική της πορεία θα είναι σύντομη και δεν θα αποκτήσει ποτέ τη φήμη του Χέρσι. Πέθανε το 2003, σε ηλικία 75 ετών, όπως αναφέρει η νεκρολογία της στο Genome Biology.

Ωστόσο, το όνομά της δεν μπορεί να αφαιρεθεί από το πείραμα. Παραμένει στην επικεφαλίδα της δημοσίευσης και στον όρο με τον οποίο διδάσκεται μέχρι σήμερα σε ολόκληρο τον κόσμο: το πείραμα Χέρσι–Τσέις.

Το μήνυμα στον πυθμένα του σωλήνα

Η ομορφιά του πειράματος βρίσκεται στην απλότητά του. Δύο ραδιενεργά σημάδια. Ένας ιός. Ένα βακτήριο. Ένα μπλέντερ και μια φυγόκεντρος.

Ούτε περίπλοκες εικόνες ούτε γιγαντιαίοι υπολογιστές. Μόνο ένα ερώτημα σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε η φύση να μπορεί να απαντήσει σχεδόν με ένα «ναι» ή ένα «όχι».

Όταν το μπλέντερ σταματά, οι πρωτεΐνες έχουν μείνει έξω. Το DNA βρίσκεται μέσα.

Και μαζί του περνά στον σύγχρονο κόσμο μια καινούργια ιδέα: ότι η ζωή διαθέτει ένα υλικό κείμενο, γραμμένο με μόλις τέσσερα χημικά γράμματα.

Ο θόρυβος του κινητήρα διαρκεί λίγα δευτερόλεπτα. Η απάντηση που ανασύρουν ο Άλφρεντ Χέρσι και η 24χρονη Μάρθα Τσέις από τον πυθμένα ενός δοκιμαστικού σωλήνα θα αλλάξει τη βιολογία για πάντα.

Προτιμώμενη πηγή στην Google

Για να εμφανίζονται περισσότερα άρθρα της Ναυτεμπορικής στις αναζητήσεις σας εύκολα και γρήγορα, πρέπει να προσθέσετε το site στις προτιμώμενες πηγές σας. Μπορείτε να το κάνετε πηγαίνοντας εδώ.