Nesėkmės svarba: interviu su Paul Nurse Inspire article

Išvertė Eglė Butkevičiūtė. Paul Nurse nepavykęs eksperimentas įkvėpė Nobelio premijos laureato karjerą.

Seras Paul Nurse
Paveikslėlio autorinės teisės
priklauso: Rosie Hallam

Kai, 1960-aisiais, Paul Nurse buvo studentas, mokslininkai žinojo, jog ląstelės dalijasi sukurdamos savo pačių kopijas. Tačiau atsakymai į kai kuriuos klausimus dar buvo nežinomi: kas skatina ląsteles dalintis? Kas kontroliuoja šį dalijimąsi? Kaip pradedamas DNR kopijavimas? Užkabintas šių mįslių, Nurse paskyrė didžiąją savo karjeros dalį atpažinti esminiams mechanizmams, dalyvaujantiems ląstelės dalijimosi procese – darbui, kuris galų gale jam laimėjo Nobelio premiją. Tačiau dalykai galėjo susiklostyti visiškai kitaip.

„Mokiausi labai gerai pažymiais ir man pasiūlė vietą kiekviename universitete, į kurį stojau“, – sako Nurse, šiuo metu vadovaujantis Francio Kriko institutui (Francis Crick Institute) Londone, JK. „Tačiau pasiūlymas mokytis priklausė nuo to, ar išlaikysiu labai elementarų prancūzų kalbos egzaminą, o aš jo neišlaikiau šešis kartus; ne tai, kad nesistengiau, tiek, kad esu visiškai negabus kalboms.“

Nepaisant aplinkybių

Vis dar vargdamas su prancūzų kalba, Nurse baigė mokyklą ir kurį laiką dirbo techniku vietinės Gineso (Guiness) gamyklos laboratorijoje. Kiekvieną savaitę jis greitai baigdavo darbą, pasilikdamas galybę laiko savo mėgstamiems tyrimų projektams. Tačiau nepaisant pakartotinių bandymų jis tiesiog negalėjo išlaikyti prancūzų kalbos egzamino. Prireikė atsitiktinio susidūrimo su genetikos profesoriumi John Jinks, kad prasidėtų Nurse mokslinė karjera. Jinks įžvelgė jo potencialą ir pasirūpino, kad jis galėtų užsiregistruoti Birmingemo universiteto (Birmingham University), JK, biologijos kurse. „Tačiau medaus statinėje būta deguto, nes universitetas reikalavo, kad pirmaisiais metais mokyčiausi prancūzų kalbą!“ – atsimena Nurse.

Iškilo daugiau problemų. „Iš pradžių domėjausi ekologija, tačiau universitetinė išvyka, per kurią reikėjo rinkti mėginius lediniuose vandenyse, padėjo suprasti, kad man labiau tiko šiltesnė laboratorijos aplinka“, – pasakoja Nurse. Būtent ten, vadovaujant ekscentriškam zoologijos dėstytojui Jack Cohen, jis ėmėsi projekto išmatuoti besidalijančių žuvies kiaušinėlių ląstelinio kvėpavimo greitį.

Paveikslėlio autorinės teisės
priklauso Jirsak /
Shutterstock.com

„Ląstelės dalijimasis yra viso augimo ir vystymosi pagrindas – išsyk tuo susižavėjau“, – atsimena Nurse. Per kelis artimiausius mėnesius jis atsargiai surinko kiaušinėlius iš universiteto akvariumo ir sudėjo mėginius į sandarią kamerą. Tuomet jis išmatavo juos supančio deguonies lygį, per vargus tirdamas skirtingų inhibitorių poveikį. „Greitai pamačiau, kad ląstelinio kvėpavimo greitis svyravo kas penkiolika minučių ar panašiai, maždaug tiek laiko, kiek reikia žuvies kiaušinėliams pasidalyti“, – pasakoja jis. „Kas keisčiausia, šis elgesys išliko, kad ir ką tik bedariau sistemai – jis atrodė neįtikėtinai atsparus.“

Tačiau savaitę prieš Nurse įteikiant darbą, jį nustebino, regis, įprastas kontrolinis bandymas. „Paleidau eksperimentą be kiaušinėlių kameroje ir pastebėjau tą patį tobulą svyravimą“, – pasakoja jis. „Kartojau tą eksperimentą vėl ir vėl, įsitikinęs, kad ten turi būti klaida. Bet galų gale supratau, kad užuot išmatavęs kiaušinėlių ląstelinio kvėpavimo greitį, visą laiką stebėjau savo aparato termostato poveikį. Tai buvo visiška nesėkmė nuo pat pradžių iki pačios pabaigos.“

Kilus grėsmei jo įvertinimams ir likus tik vienai savaitei iki savo tyrimo pristatymo, Nurse susidūrė su didele problema. „Vienintelis dalykas, kurį galėjau sumąstyti, kad išgelbėčiau savo laipsnį, buvo truputėlis vaidybos“, – pamena jis. „Savo pristatyme iš naujo pergyvenau visą studiją nuo jos jaudinančios pradžios iki nelaimingos pabaigos – ir auditorija kažkaip buvo sužavėta. Viena pagrindinių pamokų buvo: atlik savo tyrimų kontrolinius bandymus anksti – išsyk, kai tik jie tampa įdomūs!“

Ląstelės ciklo M fazės metu
chromosomos atskiriamos
formuojantis dukterinėms
ląstelėms.

Paveikslėlio autorinės teisės
priklauso Jan Ellenberg.

Tęsiant

„Sunkiausiu metu svarsčiau apie kitokią karjerą,“ – pasakoja jis, – „tačiau širdyje esu itin linkęs eksperimentuoti, o ir pasisekė savo karjeros metu sutikti labai geranoriškus kolegas.“ Galų gale neatgrasytas nuo mokslo, Nurse sėkmingai baigė savo kursą ir doktorantūrą. Tapęs postdoktorantu, jis žvelgė į ląstelės ciklą kaip į būdą sužinoti apie tai, kas jį žavėjo labiausiai: gyvybės prigimtį. „Ląstelė – paprasčiausias dalykas, demonstruojantis gyvybę“, – sako jis. „Kad ją suprastume, svarbiausia sužinoti, kaip ląstelėje tvarkoma informacija, kad būtų sukuriama tvarka erdvėje ir laike.“

Įkvėptas studijų, parodančių, kaip galima naudoti genetiką tiriant besipumpuruojančiųjų mielių ciklą, Nurse grįžo prie tyrimo temos, su kuria jis pirmiausia susidūrė dirbdamas Gineso (Guiness) laboratorijoje: alaus mielių. „Norėjau paprasto ir efektyvaus organizmo modelio“, – pamena jis. Jis vadovavo darbui, veikiančiam mieles taip, kad mutacijos būtų įterpiamos į genus atsitiktine tvarka visame mielių genome.

Nurse manė, kad ypač lėtai (sukuriančių didesnes ląsteles) ar ypač greitai (sukuriančių mažesnes ląsteles) besidalijančių ląstelių tyrimai suteiktų užuominų, leisiančių atpažinti genus, valdančius mielių ląstelių dalijimąsi. Antroji ląstelių kategorija buvo atrasta atsitiktinai, kai Nurse pastebėjo keletą nepaprastai mažų ląstelių, besidalijančių greičiau, nei augančių. Jis aptiko geno, vadinamo cdc2, mutaciją, kuri, pasirodo, turėjo vaidmenį pradedant esmines ląstelės dalijimosi ciklo stadijas. „Kartais gamta suteikia geriausių užuominų“, – sako jis.

Atradęs, kad cdc2-like genas taip pat buvo ir kitokio tipo mielėse, Nurse susidomėjo, ar šis genas galėtų būti visuose organizmuose – šį klausimą pradėjo nagrinėti JK Imperinio vėžio tyrimų fondo (Imperial Cancer Research Fund) laboratorijose 1984-aisiais. „Kai kurie kilnojo antakius – ką mielių mokslininkas veikė vėžio tyrimų centre?“ – pasakoja jis. Jo komanda paėmė žmogaus genomo biblioteką ir įkėlė ją į mieles, kurioms trūko cdc2 geno. Stebėtina, kai vienas žmogaus genas buvo įkeltas į mieles, ląstelės pradėjo dalintis normaliai. Šis atradimas padėjo Nurse suformuluoti stulbinančią išvadą, kad fundamentalus variklis, varantis ląstelės dalijimąsi buvo toks pats visose rūšyse; mechanizmas, pergyvenęs 1-1,5 milijardo metų evoliucijos.

Šis darbas, kartu su draugu ir kolega Tim Hunt, nuvedė prie ląstelės mesendžerių (ląstelės signalus perduodančių molekulių), vadinamų nuo ciklinų priklausančiomis kinazėmis, atradimo ir kitų įžvalgų apie ląstelės ciklo prigimtį, būtinų suprasti sveikatai ir ligoms. 2001-aisiais Nurse, Hunt ir Leland H Hartwell buvo apdovanoti Nobelio premija fiziologijos ir medicinos srityse už pagrindinių ląstelės ciklo reguliatorių atradimąw1.

„Kad įkvėptume kitą mokslininkų kartą, svarbu žinoti tikrąsias istorijas, slypinčias už mokslo, bei sėkmes ir nesėkmes, esančias mūsų darbo dalimi ir bagažu“, – priduria Nurse. „Mes vis dar nežinome labai daug dalykų apie tai, kaip ląstelės persitvarko erdvės ir laiko atžvilgiu, bet manau, kad per artimiausią amžiaus pusę padarysime ženklią pažangą dėl metodų, kuriuos sukūrėme per pastaruosius penkis dešimtmečius. Ir, žinoma, kaip išmokau iš savo bergždžių žuvies kiaušinėlių ląstelinio kvėpavimo eksperimentų – per beribes nesėkmes stumiamės pirmyn.“

Nurse, Hunt ir Hartwell pritaikė genetinius ir molekulinės biologijos metodus atrasti mechanizmams, valdantiems skirtingas ląstelės ciklo fazes. G1 (tarpinė pirma augimo fazė): ląstelė auga; S (sintezės fazė): chromosomos padvigubinamos DNR sintezės metu; G2 (tarpinė antra augimo fazė): ląstelės ruošiasi dalijimuisi; M (mitotinė fazė): chromosomos atskiriamos mitozės metu ir segreguojamos dukterinių ląstelių.
Paveikslėlio autorinės teisės priklauso Nicolai Graf

Padėka

Originali šio straipsnio versija buvo publikuota EMBLetc, Europos Molekulinės Biologijos Laboratorijos (EMBL) žurnale w2.

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1 – 2001-aisiais Nobelio premija fiziologijos ar medicinos srityse buvo įteikta Leland H Hartwell, Tim Hunt ir serui Paul M Nurse. Daugiau apie serą Paul Nurse skaitykite Nobelio premijos tinklapyje.

  • w2 – EMBL viena tyrimų institucijų, pirmaujančių pasaulyje, užsiimanti fundamentaliais gyvybės mokslo tyrimais. EMBL – EIROforumw3, Science in School leidėjo, narė.

  • w3 – EIROforum bendras aštuonių didžiausių Europos tarpvyriausybinių mokslinių tyrimų organizacijų, derinančių išteklius, infrastruktūrą ir patirtį, projektas, skirtas paremti Europos mokslą, kad jis atskleistų pilną potencialą. Be kitų, švietimo ir plėtros funkcijų, EIROforum leidžia Science in School.

Resources

Author(s)

Adam Gristwood – Europos Molekulinės Biologijos Laboratorijos (EMBL) žurnalistas ir atsakingasis redaktorius w2. Daugiausiai rašantis gyvybės mokslų tema, jis taip pat rašė apie Atakamos dykumą, Didįjį hadronų greitintuvą ir sraigtasparnius.




License

CC-BY