3 książki za 34.99 oszczędź od 50%

Jak żyć w zgodzie z genami

Tekst
0
Recenzje
Przeczytaj fragment
Oznacz jako przeczytane
Jak czytać książkę po zakupie
Czcionka:Mniejsze АаWiększe Aa

Ukierunkowana agresja

Rozbuchany garnek hormonów musi znaleźć ujście w działaniach fizycznych. Choćby porąbaniu zapasu drewna, wrzuceniu węgla do piwnicy czy... rywalizacji sportowej. Sport to najlepsze lekarstwo na wojnę hormonalną wieku dojrzewania. A z drugiej strony, bez choćby odrobiny agresji, nie ma mowy o sukcesach w uprawianej dziedzinie. Sportowa rywalizacja od zawsze wzbudzała zainteresowanie rzesz. Używam celowo tego pejoratywnego określenia, gdyż skłonność do oglądania rywalizacji (bezkrwawej w czasie Igrzysk Greckich, jak i krwawej w Imperium Rzymskim), często była wykorzystywana jako spust do obniżenia wysokiego poziomu emocji w społeczeństwie.

Co tam, panie, w polityce?

Czepiec 10 zadaje pytanie, którego czasami lepiej unikać nawet w gronie znajomych, a już na pewno w trakcie spotkań rodzinnych. Zacietrzewienie sprawami politycznymi można związać z różnymi przykazaniami, głównie ze znajdź i opanuj terytorium, określ swoje miejsce, zdobądź jedzenie, ale również z powielaj się. Skoro jednak objawia się niekontrolowaną agresją, warto o niej wspomnieć w tym przykazaniu. Za wyborami politycznymi idzie polepszenie lub pogorszenie warunków bytowych, bez możliwości wolnego wyboru, ale za to w poczuciu bezpieczeństwa, ustalenie granic obrony koniecznej terytorium, możliwości powielania. Czyli wszystko to, co jest istotne w najważniejszych prawach genów. Dlatego pytanie „co tam, panie, w polityce” może wzbudzać takie emocje.

Rasizm

Jeżeli czujemy się niepewnie pośród inaczej wyglądających ludzi, kłócących się, wyznających miłość w nieznanym nam języku, a nawet jedzących obrzydliwe dla nas potrawy – nie dziwmy się temu. Dla genomu odmienny organizm jest przede wszystkim organizmem wrogim, konkurentem do zdobycia ograniczonych zasobów pożywienia. A jeżeli nawet zajmuje inną niszę ekologiczną, to jest najwyżej obojętny. Może nie trzeba się go bać, nie ma konieczności walczyć z nim o jedzenie – ale i nie ma potrzeby mu pomagać. Prawo genów, odpowiadające za powielanie naszego kodu, jest silniejsze niż sprawiedliwość społeczna (narzucona w ostatnich ledwo tysiącach lat – wobec setek tysięcy lat ewolucji).

Podsumowanie

Ślady pierwszych dwóch przykazań odnajdziemy w każdym następnym przykazaniu. Przykazanie twój genom jest najważniejszy w dużym uproszczeniu można nazwać przykazaniem „samolubnego genu” Dawkinsa. A porównując do przykazań dekalogu, najbliższe mu jest pierwsze przykazanie: „Nie będziesz miał bogów cudzych przede mną”. Lecz nie chodzi o samolubność genomu czy pychę boga, a konieczność zachowania integralności i niezmienności kodu. Która jednak nie musi być zawsze tak rygorystycznie przestrzegana – o czym świadczą zachowania wynikające z następnego przykazania.

Przykazanie III.
Wykorzystaj kod innych dla własnego dobra

Gdyby ewolucja zdała się jedynie na mutacje genów, nie wiem, czy pisałbym te słowa, a nawet czy życie na ziemi rozwinęłoby się ponad poziom bakterii. Na szczęście genom jest otwarty na zmiany i pomimo konieczności utrzymania integralności kodu, z chęcią przyjmuję pomoc z zewnątrz.

Prywatne doświadczenia

Miałem szczęśliwe dzieciństwo, nieograniczone nadopiekuńczością rodziców. Mogłem bawić się w kałużach, a gdy byłem głodny, pobiec do ogródka i zjeść wyrwane z grządek, ledwo otrząśnięte z gleby, marchewki, rzodkiewki lub szczypiorek.

W moim przewodzie pokarmowym, w komfortowych warunkach, żyje nieprzebrana liczba bakterii. Niektóre mieszkają tam od mojego urodzenia, inne wpadają z krótkimi wizytami wraz z posiłkiem. Wszystkie jednak pomagają mi wydobyć energię z pożywienia, jako zapłatę pobierając niewielki jej ułamek (lub nawet bezużyteczne dla mnie odpady). Ale oprócz bakterii pomocniczych, mam w przewodzie pokarmowym sporą gromadkę, których z chęcią bym się pozbył, gdyż przynoszą więcej bolesnych i niebezpiecznych strat, a żadnych korzyści. Nie jest to jednak łatwe, nawet kuracje antybiotykowe nie umożliwiają mi przegonić je na dobre 11 . Wciąż wracają, a ja muszę przechodzić na dietę, pić duże ilości mleka, aby złagodzić objawy działania uciążliwych lokatorów (na szczęście moi przodkowie zdobyli gen umożliwiający trawienie laktozy zawartej w mleku).

Obserwacje w przyrodzie

Symbioza jest jednoznaczna, gdyż niesie korzyść obydwu stronom, natomiast przeciwstawne zachowania – pasożytnictwo – już nie. Dla wykorzystywanych jest zawsze złe, natomiast dla organizmów wykorzystujących to sposób zdobywania pożywienia i przestrzeni do życia – często jedynym, im znanym sposobem – i w żaden sposób nie można go ocenić jako zły czy niemoralny, chociaż dla żywiciela zawsze jest co najmniej uciążliwy, a często prowadzący do śmierci.

Z powodu tej dwoistości oceny zachowania organizmu realizującego przykazanie wykorzystaj kod innych dla swojego dobra, o obydwu aspektach opowiem w tym rozdziale, chociaż o pasożytnictwie mógłbym już wspomnieć przy przykazaniu twój genom jest najważniejszy, lecz byłoby to spojrzenie tylko z jednej strony.

Symbioza

Do symbiozy dochodzi na poziomie komórkowym (endosymbioza, gdy komórki jednego organizmu znajdują miejsce do bytu w komórkach innego) oraz współpracy między organizmami różnych gatunków. Być może bez pierwszego rodzaju współpracy nie powstałyby komórki eukariotyczne, gdyż według niektórych teorii mitochondria i plastydy (wciąż z własnym DNA) to struktury różnych mikroorganizmów, połączone w jedną całość.

Przyjrzyjmy się najpierw tym niewidocznym formom współpracy.

***

Bez bakterii nie byłoby również człowieka. Dzięki nim nasza baza programowa wzrasta 130-krotnie – z 25 tysięcy do ponad 3 milionów 300 tysięcy genów. A należy pamiętać, że za każdym genem stoją określone umiejętności, bez których często nie przetrwalibyśmy. Najwięcej odnajdziemy ich w naszym przewodzie pokarmowym (chociaż nie wszystkie są tam potrzebne), ponadto na skórze (zwłaszcza rąk), w jamie ustnej, narządach płciowych.

Badania ostatnich lat wykazały, że większość z nich jest nam przyjazna, a nawet niezbędna i powinniśmy dbać, aby poprzez leki, pokarm czy styl życia nie pozbawiać się ich, zmieniając korzystne dla ich egzystencji warunków siedlisko w niekorzystny ugór.

„Częste mycie skraca życie” – uważa się, że to usprawiedliwienie brudasów i przyjmowane jest jako wymówka uzasadniająca brak higieny. A jednak powiedzenie może być prawdziwe... Zbyt częste korzystanie z mydeł antybakteryjnych nie pozwala naszemu układowi odpornościowemu zwalczać infekcji. Dotyczy to organicznego związku chemicznego Triklosan, używanego do produkcji mydeł, past do zębów, jak również przedmiotów niezwiązanych z higieną, lecz często używanych: długopisów, toreb na pieluchy i sprzętu medycznego. Stwierdzono, że używanie mydła z tym środkiem częściej wywołuje alergie.

Czasem jeszcze trudniej wyjaśnić przyczynę naszego złego samopoczucia lub choroby (jak biegunka), gdyż za te objawy odpowiedzialne są... lekarstwa. Antybiotyk przepisany przez lekarza, przy okazji wyleczenia objawów biegunki, niszczył siedlisko bakterii korzystnych dla organizmu. Wykorzystały to inne bakterie Clostridium diffcile, które zaczęły niszczyć wyściółkę jelita grubego.

Z wieloma bakteriami współżyjemy od początku istnienia naszego gatunku (a zapewne odziedziczyliśmy je od gatunków, z których wyrósł nasz pień). My im dajemy miejsce do rozwoju oraz dostarczamy pożywienia – one wspomagają nasze procesy życiowe oraz utrzymanie dobrego stanu zdrowia. To bakterie symbiotyczne. Ale nasze ciała zamieszkują również bakterie komensalne, obojętne dla naszego zdrowia, żyjące w błonach śluzowych, na skórze i nabłonku niektórych organów wewnętrznych. Dopóki żyjemy z nimi w zgodzie, pomagają nam w walce z innymi bakteriami oraz wypełniają inne funkcje. Kłopot zaczyna się, gdy staramy się ich pozbyć. Przechodzą wtedy w stan pasożytnictwa lub nasilają działania dla nas chorobotwórcze. I dopiero ostatnią, najmniej liczną grupę, stanowią bakterie chorobotwórcze. No cóż, w każdym stadzie owiec znajdziemy jedną czarną. Poza tym, z naszej gościnności korzystają: priony, wirusy, bakterie riketsje, chlamydie, mikoplazmy, grzyby, pierwotniaki. Jak widać, jesteśmy dobrą pożywką.

***

Kontakt z bakteriami zaczyna się od chwili narodzin. Gdy noworodek wydostaje się na świat przez kanał rodny – po raz pierwszy styka się z bakteriami komensalnymi (macica w prawidłowych warunkach nie zawiera bakterii). Później otrzymuje je wraz z siarą i mlekiem matki. W gęstej wydzielinie gruczołów mlecznych, jakim jest siara, można odnaleźć 700 gatunków bakterii. Wraz z mlekiem, niemowlak otrzymuje również bakterie występujące w jamie ustnej. Wszystkie są potrzebne do prawidłowej pracy układu trawiennego oraz wspomagają rozwój układu odpornościowego, zmniejszając podatność na alergię czy astmę. Badania hiszpańskich naukowców wykazały, że dla zdrowia niemowlęcia ważne jest, w jaki sposób nastąpił poród (cesarskie cięcie ogranicza kontakt noworodka z bakteriami) oraz w jakim stanie zdrowia były matki (mające nadwagę dostarczają mleko uboższe we florę bakteryjną). Potwierdzają to również badania Roba Knighta z University of Colorado Boulder oraz Marii Gloria Dominguez-Bello z New York University. Osoby przychodzące na świat w wyniku cesarskiego cięcia oraz karmione modyfikowanym mlekiem, a więc pozbawione dostępu do bakterii w okresie zanim dojrzeją ich jelita oraz układ odpornościowy – w większym stopniu narażone są na alergię, wypryski skórne, jak również otyłość.

 

W przypadku przedwczesnego porodu noworodek również otrzymuje uboższy skład flory bakteryjnej. Co więcej – to właśnie flora bakteryjna może wpływać na wczesny poród. Obserwacje Kjersti Aagaard z Texas Children’s Hospital w Houston, potwierdziły, że kobiety z krwawiącymi ustami (jak w przypadku przeziębienia, ułatwiającymi dostęp do organizmu patogennym bakteriom), częściej rodziły przedwcześnie dzieci. Czyżby organizm matki, broniąc się przed zmasowanym atakiem bakterii, podejmował decyzję o chronieniu płodu poprzez wcześniejszy poród?

***

W późniejszym okresie wciąż doświadczamy spotkań z bakteriami. I chociaż czasami nie są one korzystne, to w większości przypadków, nie zdając sobie z tego sprawy, zyskujemy dobre samopoczucie – gdyż „w zdrowym ciele, zdrowy duch”.

Dzięki Becteroides thetaiotaomicron zyskujemy zdolność rozkładania złożonych węglowodanów na cukry proste, przyswajalne przez nasz organizm. Nasz genom nie przechowuje przepisu, jak to robić, więc korzystamy z zasobów informacyjnych bakterii. W jej genetycznej bibliotece znajdują się sposoby produkcji 260 enzymów, pozwalających wydobyć energię odżywczą z jabłek, pomarańczy czy ziemniaków.

Natomiast Becteroides fragilis, występująca u czterech piątych ludzi, utrzymuje nasz układ odpornościowy w równowadze. Dokładniej, rzecz dotyczy równowagi limfocytów prozapalnych do przeciwzapalnych – równowagi nadzorowanej przez limfocyty regulatorowe. Kluczowa w utrzymaniu tej równowagi jest jedna z cząsteczek produkowana przez bakterię – polisacharyd A. Sarkis K. Mazmanian z California Institute of Technology, zajmujący się badaniem Becteroides fragilis, komentuje to tak: „Bakterie te kooperują w różny sposób z układem odpornościowym – przejmując nad nim dowodzenie”. A bez tej regulacji, przewaga limfocytów prozapalnych doprowadza do tego, że zaczynają one atakować własne tkanki. Według Mazmaniana obserwowany wzrost (niemal ośmiokrotny) przypadków takich schorzeń, jak choroba Cohna, cukrzyca typu 1 oraz stwardnienie rozsiane, są wynikiem naszej ingerencji, w trwającą od 200 tysięcy lat, równowagę między naszymi komórkami odpornościowymi, a zamieszkującymi nas gośćmi.

Okazuje się, że nawet moja, uciążliwa bakteria Helicobacter pylori, nie jest do końca zła, a jej negatywne dla mnie zachowania to raczej skutek zbyt dużej wrażliwości (już na pewno uwarunkowanej genetycznie), a nie jej złośliwości. Jeśli nasz żołądek produkuje zbyt duże ilości kwasu solnego, szczepy bakterii H. pylori zawierającegen cagA, wszczynają alarm, produkując białka sygnalizujące żołądkowi, aby zmniejszył jego wydzielanie. I tylko u osób wrażliwych na białka genu cagA, jak u mnie, wywołuje to negatywny skutek w postaci owrzodzenia jelit. Dowiodły tego, ponad 25-letnie badania, Martina Blasera, który po ogłoszeniu wyników badań w 1998 roku, nie poprzestał rehabilitować bakterii i w dalszych publikacjach przedstawił kolejne dowody uniewinniające.

Za uczucia głodu lub sytości odpowiedzialne są dwa hormony produkowane przez żołądek. Wysłanie do mózgu informacji zawierających grelinę to alarm braku pożywienia; natomiast leptyna sygnalizuje, że żołądek jest wypełniony i ma nad czym pracować. Nawet w regulacji apetytu ma swój udział H. pylori – zmniejszając stężenie greliny, nie wyzwala w nas uczucia wiecznego głodu. Brak tego mikroorganizmu, na przykład w wyniku przyjmowania antybiotyków, powoduje zwiększenie apetytu i... przybieranie na wadze.

Czyżby za otyłość społeczeństwa, zwłaszcza w USA, odpowiadały bakterie? „Mamy całe pokolenie pociech, które dorastają bez H. pylori regulującego wydzielanie greliny w żołądku” – zauważa Blaser, dodając: „jeszcze nie wiemy, jaki duży był jej rozdział w historii otyłości, ale idę o zakład, że niebagatelny”. I zapewne ma sporo racji, gdyż jeszcze 2-3 pokolenia wstecz, tylko jedna piąta obywateli USA nie była zarażona tą bakterią. A jeśli nie H. Pylori, to zapewne skuteczne pozbycie się innych bakterii, może stać za plagą otyłości. Potwierdzają to badania duńskich naukowców, którzy badając florę bakteryjną żołądka grupy otyłych i szczupłych, odkryli brak niektórych gatunków pożytecznych bakterii u tych z nadwagą.

Rehabilitacja H. Pylori nie jest jednak pełna. Ostatnie badania zespołu z University of Cincinnati w USA ujawniły, że utrudniają one gojenie się ran wysiółki żołądka. Nie wiadomo jeszcze, w jaki sposób bakterie wyczuwają uszkodzenie nabłonka, lecz zauważono, że szybko przemieszczają się w pobliże rany. Ich obecność wydłuża czas gojenia się rany, gdyż blokują one dostęp do rany innym, nieszkodliwym bakteriom, jak bakteriom kwasu mlekowego Lactobacillus. Być może pomocniczym w procesie naprawy nabłonka, o czym może świadczyć fakt, że w czasie nadmiernej aktywności H. Pylori, jedynym dla mnie ratunkiem jest picie dużych ilości mleka.

***

Kotlety z soi nie dla wszystkich są strawne. Nie tylko z powodu braku smaku, również z powodu nieposiadania odpowiednich bakterii jelitowych, niezbędnych do ich strawienia. Jeremy Nicholson z Instytutu Medycyny Biomolekularnej w Imperial College London, zajmujący się również badaniem mikroflory naszego przewodu pokarmowego, uważa, że będziemy mogli stosować skuteczniejsze terapie, idąc w odwrotnym od przyjętego kierunku – zaszczepiając brakujące nam geny, używając odpowiednich szczepów bakterii. Nicholson, „grzebiąc” w treści pokarmowej w poszukiwaniu metabolitów, jest w stanie określić, jakich bakterii nam brakuje do ich przetworzenia w źródło energii. W tym kotletów sojowych dla wszystkich...

Zespół Zhanga Wang, Daniela E Kadouri oraz Martina Wu z University of Virginia oraz University of Medicine and Dentistry of New Jersey, pracuje natomiast nad wprzęgnięciem bakterii Micavibrio aeruginosavorus w obronę przed patogenami odpornymi na antybiotyki. Ta bakteria nie potrafi pobierać składników pokarmowych z otoczenia, ale za to przytwierdza się do ścianek komórkowych innych organizmów, aby z nich wyssać białka, węglowodany, a nawet DNA. Wiadomo już, że nasza flora bakteryjna jej nie zainteresuje, więc naukowcy pracują nad sposobem dostarczenia ich do naszych organizmów, aby pasożytowały na szkodliwych dla nas bakteriach.

***

Notatka na marginesie: Jedzenie sushi zmienia genom

Na czerwonych wodorostach nori służących do owinięcia surowego mięsa ryb, żyją bakterie wytwarzające enzym porfiranazę. Ten enzym pozwala bakteriom rozłożyć ściankę komórkową wodorostów. W jelitach Japończyków, największych smakoszy sushi, odkryto ten enzym. Bakterie z wodorostów przekazały bakteriom zamieszkującym ludzkie jelita sposób wytwarzania podobnego enzymu, pomocnego w trawieniu. Jedzenie sushi zmienia więc genom bakterii w ludzkim jelicie.

Jedzmy jednak tylko świeże sushi. Te dostępne w supermarketach jest sterylizowane wysoką temperaturą, zabijającą pożyteczne bakterie.

***

Podsumowując naszą symbiozę z drobnoustrojami, zacytuję jeszcze raz Mazmaniana „Tworząc bariery między ludźmi a patogennymi drobnoustrojami, prawdopodobnie zaburzyliśmy także relacje z pożytecznymi mikroorganizmami”. Ale to nie jedyny czynnik zaburzający te relacje. W Stanach Zjednoczonych jedna trzecia, a w Chińskich aglomeracjach miejskich dwie trzecie porodów odbywa się poprzez cesarskie cięcie – co oznacza, że coraz więcej dzieci nie ma szansy „spotkania się” z korzystnymi dla dalszego rozwoju szczepami bakterii. Decydujący może być nawet tak – wydawałoby się – odległy czynnik, jak zmniejszanie się liczby rodzeństwa, będącego w pierwszych latach, w trakcie mało higienicznych, wspólnych zabaw, wspaniałą okazją do wymiany drobnoustrojów. Może żyjemy w bezpieczniejszym zdrowotnie świecie, ale odbierając dzieciom dostęp do drobnoustrojów, sami sprowadzamy na nie kłopoty. 12

Symbioza w świecie roślin i zwierząt

Również rośliny korzystają z genomów licznych mikroorganizmów, aby posiąść umiejętności im niedostępne. Genetyczny potencjał, zwiększający od 3 do 6 rzędów wielkości jej możliwości, pomaga roślinom wydobywać składniki odżywcze, zwalczać choroby, a nawet... decydować o przejściu rośliny w fazę dojrzałości. Zespół Jeffa Dangla, z University of North Carolina w Chapel Hill, w dziko rosnących roślinach z rodziny krzyżowych, takich jak kapusta i kalarepa, odnalazł bakterię glebową Streptomycetes13, która wpływa na ustalenie czasu kwitnienia roślin. Już trwają próby wykorzystania tej obserwacji do zwiększenia plonów...

***

Czy to rośliny owadożerne z Azji – dzbaneczniki – przywiodły ludzi do budowania większych pojemników, zwanych dzbankami? Nie wiadomo. A z wielu zastosowań naszych naczyń, tylko jedno jest podobne do wykorzystywanej przez te rośliny. Jeszcze do niedawna podobne naczynia można było odnaleźć pod łóżkiem – to nocnik. Bowiem ewolucja preferowała u części z dzbaneczników taki kształt kielichów, który pozwoliłby im wykorzystać odchody innych zwierząt.

Borneański dzbanecznik Lowiego (Nepenthes lowii) wydziela pod spodnią częścią pokrywy sedesu (jak można by nazwać górną część liścia) słodki nektar, ściągający małego gryzonia pożywiającego się głównie mrówkami tupaja górskiego (Tupaia montana). Gdy łasuch siada na dolnym liściu – który ewolucja idealnie przygotowała pod właśnie jego zadek – i zaczyna ucztę, roślina czeka na efekty jego metabolizmu. Gdyż powodem, dla którego dzbanecznik Lowiego tak upodobał sobie tupaja, ukryty jest w krótkim przewodzie pokarmowym zwierzęcia. Oddając się deserowi, równocześnie wypróżnia się. Do sedesu trafiają bogate w azot odchody, pozwalając roślinie pozyskiwać od ponad połowy do całości zapotrzebowania, pierwiastka potrzebnego do budowy tkanek.

Dzbanecznik radży (Nepenthes hemsleyana), do zdobycia odchodów bogatych w azot, buduje wygodne schronienie dla nietoperzy Kerivoula hardwickii; natomiast dzbanecznik beczułkowaty (Nepenthes ampullaria), łapiący w dzbanki opadające liście, korzysta z odchodów żabki Microhyla borneensis – pozwalając nawet na wylęganie się kijanek w dzbankach; a dzbanecznik Nepenthes bicalcarata podkarmia mrówki Camponotusschmitzi, utopionymi w swoim dzbanie innymi owadami i pająkami.

***

Rodzina storczyków liczy około ćwierć tysiąca gatunków i rośnie na niemal wszystkich kontynentach. Wydawałoby się więc, że nie mają dużych potrzeb – aż okazało się, że podobna ekspansja bez grzybów mikoryzowych nie byłaby możliwa.

Czteroletnie badania zespołu Melissy McCormick z Smithsonian Maryland Research Center w Edgewater nad zagrożonymi gatunkami storczyków, wykazały ścisłą zależność kondycji kwiatów od bogactwa grzybów w leśnej ściółce. Słabym punktem storczyków jest sposób rozmnażania – ich pyłki nasion 14 kiełkują tylko wtedy, gdy mogą pobrać substancje odżywcze od grzybów. A im las jest starszy, tym więcej znajdziemy w nim gatunków grzybów. Niektórym storczykom, jak Tipularia discolor o fioletowych kwiatach, wystarczają grzyby z młodszego lasu; innym, jak Goodyera pubescens o białych kwiatach, konieczne są grzyby występujące jedynie w 120-150-letnich lasach.

***

Przyzwyczailiśmy się postrzegać biedronki jako niewinne, bezbronne zwierzątka, może jedynie jesienią stające się trochę natrętnymi w chęci przezimowania w naszych ocieplanych pomieszczeniach – a tak nie jest.

Ciekawym przypadkiem wykorzystania kodu innych organizmów do własnych celów jest azjatycka biedronka (Harmonia axyridis), nazywana arlekinem lub harlekinem, która nauczyła się do obrony siebie, złożonych jaj oraz wyklutych larw wykorzystywać... grzyby. W płynach ustrojowych tych owadów żyje zarodnik grzybów, wywołujących nawet u człowieka alergię, a dla mniejszych organizmów, próbujących pożywić się arlekinem lub jego jajami, stanowiący śmiertelne zagrożenie. Oczywiście, posiadaczowi tej niezwykłej broni biologicznej grzyby nie wyrządzają szkody – jest na nie uodporniona.

To koniec darmowego fragmentu. Czy chcesz czytać dalej?