Hrdinové laboratoří

Co mají společného roztomilý hlodavec, akvarijní rybka, průhledný červík, muška hodující na hnijícím ovoci, pekařská kvasinka a primitivní bakterie? Všem se dostalo té (možná pochybné) cti, že si je oblíbili vědci a zjistili o nich téměř vše, co se zjistit dá.
Jsme jedné krve, ty i já. Citát z Kiplingovy Knihy džunglí neplatí jen mezi lidmi a pralesními zvířaty. Vyjadřuje základní pravdu o živé

přírodě. "Pokrevními příbuznými" odvozenými od společného předka jsou všechny organismy obývající tuto planetu - včetně těch, které žádnou krev nemají. Důkazem jsou podobnosti mnohem hlubší než složení krve. Všichni - od bakterií po člověka - používáme stejný kód pro šifrování genetické informace a při životě nás udržují stejné základní biochemické pochody.

UŽITEČNÁ PODOBNOST

Proto má smysl zaměřit se na několik málo organismů a z jejich studia činit obecně platné závěry - samozřejmě s vědomím, že určité rozdíly přece jen existují. Člověk má například o něco méně křídel než octomilka a lidský způsob rozmnožování se přece jen trochu liší od toho, "jak to dělaj" bakterie. I když rozdílů je možná méně, než byste čekali.

PROČ ZROVNA JÁ?

Tak by se mohla ptát myš nebo octomilka. Proč zrovna já mám sloužit jako modelový organismus? Protože jsi k tomu jako stvořená, mohli bychom odpovědět. Když se vědci rozhodovali, které druhy zkoumat, řídili se několika základními kritérii. Vybrané organismy musí být snadno a levně chovatelné v laboratorních podmínkách. Genetici potřebují, aby se jimi zkoumaní živáčci rychle množili a měli početné potomstvo, aby mohli sledovat osud genů napříč generacemi. Biology zkoumající vývoj organismu od oplozeného vajíčka po dospělce zase zajímá, zda je embryo dostatečně velké a zda dobře snáší různé zásahy zvenčí. Je-li navíc ještě průhledné, takže je vidět i do jeho útrob, nezná nadšení vědců mezí.

NENÍ CESTY ZPÁTKY

Jakmile se nějaký organismus v laboratoři osvědčí, má o pozornost vědců postaráno nadlouho dopředu. Každý začínající badatel má dobrý důvod pracovat s druhem, kterým se zabývali už jeho starší kolegové, i kdyby náhodou narazil na nějaký nový, ještě lepší. Nezačíná od nuly, může se opřít o obrovskou zásobu informací získaných v minulosti. Nové poznatky pak zasadí jako další střípek do stále se zvětšující mozaiky vědomostí.

POKUSY NA ZVÍŘATECH

Ano, vědci u zvířat úmyslně vyvolávají nejrůznější nemoci, vystavují je působení chemikálií, operují je a zabíjejí. Na to lze reagovat zdánlivě jediným možným způsobem: "Ne, nikdy, za žádnou cenu! Nevinná zvířata nesmějí trpět kvůli bádání hrstky vědců." Jenomže např. pokusy na myších vedou k lepšímu pochopení nemocí a k vývoji léků, které zachrání miliony lidských životů. Máme se pokusů vzdát? Nikdo netvrdí, že vědci mají nebo by měli mít při pokusech volnou ruku. Zacházení s laboratorními zvířaty se řídí zákony i nepsanými pravidly. Zodpovědný badatel by měl ctít princip tří R (podle anglických slov replace, reduce, refine - nahraď, omez, vylepši): 1. Vyhni se použití zvířat, můžeš-li zvolit jinou metodu. 2. Omez počet pokusných zvířat na nezbytné minimum. 3. Postarej se, aby zvířata měla co nejlepší možné životní podmínky.

***

Moucha alkoholička

Drosophila melanogaster, octomilka obecná. Tuto tři milimetry velkou mušku určitě znáte. Objeví se všude, kde zůstane zapomenutá slupka od banánu nebo jablečný ohryzek. Živí se kvasící ovocnou šťávou - alkohol v ní obsažený jí podle všeho nesmírně šmakuje. Patří k nejstarším modelovým organismům, pro genetiku ji objevil už v roce 1908 Thomas H. Morgan (viz článek v ABC č. 20/2001, pod názvem Malá velká moucha k dohledání i na www.iabc.cz). Studium mutací, dědičnosti i tělesného vývoje bychom si bez ní vůbec nedovedli představit.

KNOKAUTOVANÉ MYŠI

Knokaut je v boxerské hantýrce výraz pro sražení protivníka tak, že už není schopen pokračovat v boji. Knokautovaným myším vědci nedávají do čenichu, to by bylo zbabělé. Ze hry vyřazují jejich geny. Je to nesmírně složitá, ale také nesmírně užitečná metoda, kterou lze v myším těle "vypnout" jeden pečlivě vybraný gen. Podle toho, jak tzv. knokautovaná myš vypadá nebo jak se chová, lze usuzovat na funkci, kterou gen v těle plní. A protože většina myších genů má své blízké příbuzné v buňkách člověka, dozvíme se mnohé i o nás samých. Touto metodou také umíme u myší vyvolat stejné geneticky podmíněné nemoci, jakými trpí lidé, a testovat na nich nové způsoby léčby.

O myších a lidech

Mus musculus, myš domácí. Z modelových organismů je člověku nejbližší, jen každý stý myší gen nemá svou obdobu v buňkách člověka. Myš je nenáročná na potravu i prostor, pohlavně dospívá za pouhé čtyři týdny a má až 15 mláďat v jednom vrhu. Po člověku byla druhým savcem, jehož úplná genetická informace byla písmenko po písmenku přečtena. Genetici s ní provádějí nejrůznější kousky - klonují ji, vnášejí do ní cizí geny, nebo naopak její vlastní geny "vypínají" (viz rámeček Knokautované myši), testují na ní nové léky, poznávají fungování buněk... V některých výzkumech jí konkuruje příbuzný potkan.

Obyvatelka člověka

Escherichia coli, bakterie, české jméno nemá. Bydlí ve střevech každého z nás, je to zřejmě nejprozkoumanější organismus vůbec. Bakterie jsou nesrovnatelně jednodušší než všechny ostatní organismy, rozdíl mezi Escherichií a kvasinkou je mnohem větší než rozdíly, které stojí mezi kvasinkou a člověkem. Výzkum Escherichie nám umožnil pochopit životní děje na úrovni molekul. Mnohé z nich probíhají stejně nebo podobně i u vyšších organismů včetně člověka. Ale i kdyby tomu tak nebylo, měla by Escherichia své místo v dějinách biologie jisté. Pomáhá nám odhalit taktiku jiných bakterií, z nichž mnohé způsobují vážné nemoci nebo dělají nějakou jinou neplechu.

Žabí tlouštík

Xenopus laevis, drápatka vodní. Pro genetický výzkum se příliš nehodí, její životní cyklus je přece jen nepříjemně dlouhý. Ale má velká vajíčka a zárodky, které se navíc vyvíjejí mimo matčino tělo, takže není problém je pozorovat a případně do jejich vývoje zasahovat. Vydrží opravdu hodně. Díky drápatce jsme se dozvěděli mnohé o vývoji zárodku, o zakládání orgánů a o komunikaci buněk v době, kdy se rozhoduje o jejich budoucím osudu. (Na obr.
drápatka s nadbytečnou zadní nohou.) V posledních letech dostává přednost příbuzná Xenopus tropicalis, která je použitelná i pro genetiky.

Živé droždí

Saccharomyces cerevisiae, jeden z mnoha druhů kvasinek. Už Louis Pasteur roku 1857 objevil, že kvašení je biologický, a nikoli pouze chemický proces. Mají ho na svědomí jednobuněčné organismy množící se pohlavně i pučením, Saccharomyces cerevisiae je z nich mezi vědci nejoblíbenější. Alespoň pokud je řeč o výzkumu. Bez ohledu na to, že výsledků práce těchto živých chemických továren si mnozí užívají i v soukromí. Bez kvasinek by neexistovalo pivo ani víno. A ostatně ani kynuté pečivo a koláče. Kvasinka je opravdový drobeček, na kávovou lžičku by se jich vešly čtyři miliardy. I v takto primitivním organismu se však najde kolem 200 genů, jejichž příbuzní způsobují choroby u člověka, včetně 23 genů souvisejících se vznikem rakoviny.

V pruhovaném mundúru

Danio rerio, danio pruhované. Běžná, sotva třícentimetrová akvarijní rybka původem z jihovýchodní Asie vplula do laboratoří relativně nedávno. Roku 1982 se ji jako prvního obratlovce podařilo naklonovat. Oblíbená je hlavně mezi biology zkoumajícími vývoj zárodku, nabízí jim podobné možnosti jako drápatka. Zárodky dania jsou sice menší, zato jsou průhledné. (Na obr.)

Bídný červe!

Caenorhabditis elegans, háďátko, přesné české jméno nemá. Tento červík patřící mezi hlístice vůbec není bídný, to on jen tak vypadá. Měří pouhý milimetr, je zcela průhledný, žije v půdě a živí se pouze bakteriemi. Vděčíme mu však za mnohé. Caenorhabditis je zajímavý mimo jiné tím, že všichni jedinci mají tělo složeno ze stejného počtu buněk - je jich 959, dalších 131 během vývoje zaniká. Známe osud každé z nich, žádný jiný mnohobuněčný druh takto podrobně zmapovaný nemáme. Červ v sobě spojuje jednoduchost s vyspělostí - je dost jednoduchý, aby ho bylo možno snadno a podrobně studovat, a dost složitý, aby bylo CO studovat. Není to pouhý uzlíček buněk, má vyvinuty všechny "lidské" orgánové soustavy včetně nervové.