ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Ο μύκητας που μας μεθάει

Την επόμενη φορά που θα απολαύσετε μία γουλιά αλκοόλ, στείλτε τις ευχαριστίες σας σε έναν ταπεινό μικροοργανισμό, που άρχισε να συμπεριφέρεται περίεργα πριν από 80 εκατομμύρια χρόνια. Από το σπιτικό κρασί μέχρι την πιο ακριβή σαμπάνια, η παραγωγή σχεδόν όλων των αλκοολούχων ποτών οφείλεται στις ικανότητες της φυσικής μαγιάς, ενός μύκητα που «τρελάθηκε» στη διάρκεια της κρητιδικής περιόδου, όταν οι τυραννόσαυροι κυριαρχούσαν στον πλανήτη.

Τότε ήταν που ο ζυμομύκητας με το πλήρες όνομα Saccharomyces cerevisiae ανέπτυξε ένα χημικό χαρακτηριστικό που θα μεταμόρφωνε τις ανθρώπινες κοινωνίες. Σύμφωνα με το περιοδικό «Νew Scientist» κάποιοι ανθρωπολόγοι πιστεύουν πως η επιθυμία για αλκοόλ είναι αυτή που έπεισε τους προγόνους μας να γίνουν αγρότες ξεκινώντας την ανθρώπινη ιστορία. Ακόμα κι αν αυτή είναι μία θεωρία λίγο υπερβολική, είναι σίγουρο πως το αλκοόλ έχει παίξει τεράστιο ρόλο στην ιστορία του ανθρώπινου είδους.

Η ιστορία της μαγιάς. Γιατί όμως ο ζυμομύκητας έχει αυτές τις ικανότητες; Πώς μπορεί αυτός ο οργανισμός να μετατρέπει σχεδόν οποιοδήποτε διάλυμα πλούσιο σε σάκχαρα, από λειωμένα φρούτα μέχρι πουρέ δημητριακών, σε μία μεθυστική ουσία που απολαμβάνουν εκατομμύρια άνθρωποι; Οι ντετέκτιβ των γονιδίων ανακάλυψαν τη συναρπαστική ιστορία της μαγιάς και των ταλέντων της.

Οι ικανότητες της μαγιάς είναι εκπληκτικές. Οι περισσότεροι οργανισμοί που παράγουν ενέργεια από σάκχαρα, διασπούν τα μόρια του οξυγόνου σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η ενέργεια αποθηκεύεται σε μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ), το μόριο που χρησιμοποιούν τα κύτταρα ως καύσιμη ύλη. Σε αυτή τη διαδικασία, γνωστή ως αναερόβια αναπνοή, κάθε μόριο γλυκόζης αποδίδει 36 μόρια ΑΤΡ.

Απεχθάνεται το οξυγόνο. Όμως, ο ζυμομύκητας S. cerevisiae απεχθάνεται το οξυγόνο. Έτσι, μετατρέπει σάκχαρα σε αιθανόλη, παράγοντας δύο μόρια αδενοσίνης ανά ένα μόριο γλυκόζης. Τα περισσότερα κύτταρα καταφεύγουν στην αναερόβια αναπνοή μόνο όταν το οξυγόνο δεν είναι αρκετό, αλλά ο ζυμομύκητας παράγει αλκοόλ ακόμα κι όταν υπάρχει άφθονο οξυγόνο, θυσιάζοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας στην πορεία.

Η συμπεριφορά της μαγιάς ξενίζει και για να την κατανοήσει κανείς πρέπει να ανατρέξει στα βάθη της κρητιδικής περιόδου. Τότε τα φυτά άρχισαν να παράγουν φρούτα πλούσια σε σάκχαρα για να προσελκύσουν τα ζώα. Εκείνα τα έτρωγαν και μετά διασκόρπιζαν τους σπόρους τους. Οι πρόγονοι του ζυμομύκητα χρησιμοποιούσαν τα φρούτα για να διασπάσουν το οξυγόνο σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό επιδεικνύοντας μία φυσιολογική συμπεριφορά.

Γενετικές μεταλλάξεις. Τα πράγματα άλλαξαν πριν από 80 εκατομμύρια χρόνια. Κάτι πήγε στραβά στη διαδικασία του διαχωρισμού των κυττάρων ενός από τους προγόνους του ζυμομύκητα. Ένα κύτταρο βρέθηκε με δύο αντίγραφα του γονιδιώματος αντί για ένα. Από εκεί άρχισε μία σειρά γενετικών μεταλλάξεων. Η μαγιά που θα γινόταν αργότερα ο μύκητας S. cerevisiae απέκτησε την ικανότητα παραγωγής αλκοόλ ακόμα και με την παρουσία οξυγόνου.

Χάρη στην ανεξήγητη διπλή αντιγραφή του γονιδιώματος, η μαγιά απέκτησε ένα έξτρα αντίγραφο του γονιδίου για ένα ένζυμο που ονομάζεται αλκοολική αφυγοδρογονάση. Πριν από την αντιγραφή, το ένζυμο μετέτρεπε σε αλκοόλ την ακεταλδεΰδη, το κύριο παράγωγο της διάσπασης των σακχάρων. Αυτό το μάθαμε χάρη στη δουλειά του Τζον Άρις και της ομάδας του στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντας, που κατάφερε να μαντέψει με επιτυχία την πιθανότερη ακολουθία του DΝΑ του αρχαίου ενζύμου και να αναπαράγει στο εργαστήριο την πρωτεΐνη.

Αντίθετα χαρακτηριστικά. Από τη στιγμή που ο ζυμομύκητας απέκτησε δύο εκδοχές του ενζύμου, αυτές αναπτύχθηκαν προς διαφορετικές κατευθύνσεις αποκτώντας αντίθετα χαρακτηριστικά. Η πρώτη εκδοχή εξακολουθεί να μετατρέπει την ακεταλδεΰδη σε αλκοόλ. Η δεύτερη κάνει ακριβώς το αντίστροφο. Τοποθετώντας όλα τα κομμάτια του παζλ μαζί, οι επιστήμονες αποκτούν μία ξεκάθαρη εικόνα. Η αιθανόλη είναι τοξική στα περισσότερα μικρόβια. Ο ζυμομύκητας όμως έχει την ικανότητα να μετατρέπει το σάκχαρο ενός φρούτου σε δηλητήριο για τη δική του προστασία, σκοτώνοντας όλους τους ανταγωνιστές του κι έχοντας παράλληλα αποκτήσει μεγάλη ανοχή στο αλκοόλ.

Γιατί όλοι απολαμβάνουν την ήπια μέθη

ΑΠΟ ΤΗ στιγμή που η μαγιά απέκτησε την ικανότητα να παράγει αλκοόλ, άρχισε να αλλάζει τα γονίδια πολλών οργανισμών, ανάμεσά τους και του ανθρώπινου. Πολλοί ερευνητές πιστεύουν ότι οι πρόγονοί μας ανέπτυξαν την αγάπη για τη μυρωδιά του αλκοόλ, ώστε να βρίσκουν εύκολα τα ώριμα φρούτα, που ήταν μία από τις βασικές τους τροφές. Για αυτό ενδεχομένως απολαμβάνουμε και την ήπια μέθη. «Αυτή η απόλαυση ίσως αναπτύχθηκε εξελικτικά για να ενθαρρύνει την κατανάλωση ουσιών πλούσιων σε αιθανόλη», εξηγεί ο Ρόμπερτ Ντάντλεϊ, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ, που μελετά την εξέλιξη της κατανάλωσης αλκοόλ. Ο ίδιος κάνει πειράματα για να απαντήσει στο ερώτημα πόση αιθανόλη καταναλώνουν τα ζώα στη φύση.

Λαοί επιρρεπείς. Τη στιγμή που κάποια γονίδια μας ενθαρρύνουν να αναζητούμε το αλκοόλ, κάποια άλλα ασχολούνται με τις επιπτώσεις. Το αλκοόλ διασπάται στο σώμα από μία σειρά ενζύμων, ένα από τα οποία ονομάζεται αλδεΰδη αφυδρογονάση. Αυτό απομακρύνει την ακεταλδεΰδη από τον οργανισμό, ένα από τα τοξικά παράγωγα του αλκοόλ. Το 80% των Ιαπώνων, των Κινέζων Χαν και των Κορεατών έχουν τουλάχιστον ένα αντίγραφο ενός μεταλλαγμένου γονιδίου που κάνει το συγκεκριμένο ένζυμο πολύ πιο αργό στον καθαρισμό του σώματος από τα τοξικά. Γι΄ αυτό είναι ιδιαίτερα επιρρεπείς στις επιπτώσεις της κατανάλωσης αλκοόλ, το οποίο μαθαίνουν να αποφεύγουν. Περιέργως, αυτή και άλλες παρόμοιες γονιδιακές μεταλλάξεις που λιγοστεύουν την ανοχή μας στο αλκοόλ φαίνεται πως εξελίχθηκαν αφού κατάφερε ο άνθρωπος να δαμάσει την τέχνη της ζυθοποιίας.

Τα όπλα της Ιατρικής του 2007

Γενετικά εμβόλια για την καταπολέμηση της γρίπης των πτηνών, ελπίδες για την αποκατάσταση της όρασης σε ανθρώπους με βλάβες στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού, προηγμένα φάρμακα για την καταπολέμηση βακτηρίων ανθεκτικών στα ήδη υπάρχοντα αντιβιοτικά και επιδιόρθωση τραυμάτων στον νωτιαίο μυελό με τη βοήθεια βλαστικών κυττάρων είναι μερικές από τις εξελίξεις στην Ιατρική που αναμένονται φέτος.

Ομάδα Βρετανών ειδικών- μεταξύ των οποίων ο δρ Κόλιν Μπλέικμορ από το Ιατρικό Ερευνητικό Συμβούλιο (ΜRC), ο δρ Μαρκ Μόρισον από το Ίδρυμα Νανοτεχνολογίας και ο δρ Στίβεν Μίνγκερ, ειδικός σε θέματα βλαστικών κυττάρων από το Κολέγιο Κing΄s του Πανεπιστημίου του Λονδίνουυπενθυμίζει τι συνέβη τη χρονιά που έφυγε και προβλέπει τι θα συμβεί αυτή που μόλις άρχισε.

DΝΑ εμβόλια για τη γρίπη των πτηνών

ΟΙ ΤΙΤΛΟΙ για μια πανδημία γρίπης κυριάρχησαν στα εξώφυλλα των εφημερίδων, με πολλούς ειδικούς να προβλέπουν ότι ο πλανήτης βρίσκεται πολύ κοντά στην καταστροφή. Η όλη υπόθεση είχε μια πολύ θετική πλευρά: η επιτακτική ανάγκη για άμεση επινόηση ενός εμβολίου έφερε στο προσκήνιο την τεχνολογία του DΝΑ που βασίζεται στην έγχυση μικροσκοπικών ποσοτήτων ιικού DΝΑ στο σώμα, ώστε το ανοσοποιητικό σύστημα να ενεργοποιήσει τις άμυνές του εναντίον του ιού. Η μέθοδος αυτή αρχικά απορρίφθηκε, αλλά επειδή λίγα γραμμάρια ιικού DΝΑ θα ήταν αρκετά για να εμβολιασθεί μια ολόκληρη χώρα, οι υγειονομικές αρχές ανά τον πλανήτη εργάζονται πλέον προς αυτήν την κατεύθυνση.

Γιγαντιαίο μικροσκόπιο εναντίον Αλτσχάιμερ

ΕΝΑ γιγαντιαίο μικροσκόπιο θα αρχίσει σύντομα να λειτουργεί στη Βρετανία. Το όνομά του είναι «Diamond Synchrotron» και έχει το μέγεθος πέντε γηπέδων ποδοσφαίρου. Χρησιμοποιεί πολύ έντονο, εξαιρετικά εστιασμένο φως για να αποκαλύψει τη δομή των βιολογικών μορίων, παρέχοντας έτσι μια μοναδική ευκαιρία στους επιστήμονες να μάθουν περισσότερα για μόρια που ήδη γνωρίζουν αλλά και να δουν τη δομή όσων αποτελούσαν μυστήριο έως τώρα. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι με τη βοήθειά του μπορεί να ανοίξει ο δρόμος για την επινόηση νέων θεραπειών για διάφορες ασθένειες, ιδίως για τη Νόσο του Αλτσχάιμερ, τη Νόσο του Πάρκινσον και την οστεοπόρωση.

Μικροτσίπ: κίνηση με τη δύναμη της σκέψης

ΜΕΧΡΙ πρότινος κάτι τέτοιο έμοιαζε με αποκύημα επιστημονικής φαντασίας, αλλά έχει ήδη αρχίσει να γίνεται πραγματικότητα! Στον εγκέφαλο δύο τετραπληγικών ανθρώπων εμφυτεύθηκαν τα πρώτα μικροτσίπ, που τους επέτρεψαν να χειρισθούν ηλεκτρονικούς υπολογιστές με τη δύναμη της σκέψης τους. Τώρα, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Μπράουν, στο Ρόουντ Άιλαντ, προσπαθούν να «συνδέσουν» την ίδια τεχνολογία με τα άκρα ανθρώπων, ευελπιστώντας ότι οι παράλυτοι ασθενείς με τη σκέψη τους και μόνο, μέσω ενός ηλεκτροδίου που θα έχει εμφυτευθεί σε ένα μυ τους, θα μπορούν να κινούν το χέρι ή το πόδι τους.

Επιδιόρθωση βλαβών στον νωτιαίο μυελό

ΟΙ ΕΙΔΙΚΟΙ αναμένουν μιαν εκπληκτική χρονιά όσον αφορά την επιδιόρθωση του νωτιαίου μυελού. Η εταιρεία Geron Corporation, που εδρεύει στις ΗΠΑ, έχει ζητήσει άδεια για την πρώτη κλινική μελέτη στην οποία θα χρησιμοποιηθούν εμβρυικά βλαστικά κύτταρα για την επιδιόρθωση του νωτιαίου μυελού ανάπηρων ανθρώπων. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι εγχέοντας τα κύτταρα αυτά στους ασθενείς θα μπορέσουν να επιδιορθώσουν τις βλάβες, επειδή τα βλαστικά κύτταρα είναι αυτά από τα οποία προέρχονται όλα τα κύτταρα του οργανισμού- άρα και εκείνα του νευρικού συστήματος. Στο δε University College του Λονδίνου, επιστήμονες πιστεύουν ότι ένα είδος κυττάρων από τη μύτη (οσφρητικό κύτταρο) μπορεί να βοηθήσει τα κύτταρα του νωτιαίου μυελού να αναγεννηθούν. Σε έναν τομέα που συχνά όπου συχνά οι όποιες ελπίδες στο τέλος διαψεύδονται, κατά το 2007 μπορεί πραγματικά να σημειωθούν ουσιαστικές εξελίξεις.

Βλαστικά κύτταρα: ελπίδες για τους τυφλούς

ΑΦΟΥ χρησιμοποίησαν βλαστικά κύτταρα για να αποκαταστήσουν την όραση ποντικιών που είχαν γεννηθεί χωρίς κύτταρα όρασης στους αμφιβληστροειδείς χιτώνες των ματιών τους, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ο ιστός που αποκατέστησε το πρόβλημα δεν ήταν επακριβώς τα αρχέγονα βλαστικά κύτταρα αλλά μια μετέπειτα μορφή τους, δηλαδή κύτταρα που είχαν μπει στην «εφηβική φάση» τους. Πρακτικά αυτό σημαίνει ότι για να μετατραπούν τα βλαστικά κύτταρα σε κάθε είδος κυττάρου του σώματος περνούν από μιαν ενδιάμεση εφηβική φάση, κατά την οποία αποκαλούνται πρόδρομα κύτταρα. Οι ερευνητές διεπίστωσαν ότι αυτά τα πρόδρομα κύτταρα ενδείκνυνται περισσότερο για την επιδιόρθωση ιστών με βλάβες απ΄ ό,τι τα αρχέγονα βλαστικά κύτταρα. Φέτος λοιπόν οι επιστήμονες προβλέπουν ότι θα μάθουν πολύ περισσότερα γι΄ αυτά τα πρόδρομα κύτταρα και θα μπορέσουν να τα μεταμοσχεύσουν σε τυφλούς ανθρώπους, για να τους χαρίσουν ξανά την όρασή τους.

Νανομόρια σιδήρου εναντίον καρκίνου

ΤΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ πεδία και ο καυτός σίδηρος δεν θυμίζουν και πολύ αντικαρκινικές θεραπείες, αλλά επιστήμονες από τη Γερμανία πιστεύουν ότι είναι. Όταν εγχέονται νανομόρια σιδήρου κοντά σε έναν όγκο, αυτά προσκολλώνται στα καρκινικά κύτταρα.

Όταν ο πάσχων εκτεθεί σε ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, τα νανομόρια του σιδήρου θερμαίνονται και επειδή τα καρκινικά κύτταρα είναι πολύ ευαίσθητα στη θερμότητα (περισσότερο απ΄ ό,τι τα υγιή) καταστρέφονται. Αν και η μέθοδος εξακολουθεί να αποτελεί αντικείμενο μελέτης, δεν αποκλείεται να αρχίσει να εφαρμόζεται φέτος.

Έξυπνες πρωτεΐνες εναντίον καρκίνου

ΠΕΡΙΠΟΥ το ένα τρίτο των αντικαρκινικών θεραπειών που βρίσκονται στο στάδιο της ανάπτυξης χρησιμοποιούν αντισώματα- και ορισμένες από αυτές αναμένεται να αρχίσουν να εφαρμόζονται εντός του έτους. Είναι πρωτεΐνες του ανοσοποιητικού συστήματος, οι οποίες προσκολλώνται στα κύτταρα-στόχους και τα καταστρέφουν, αφήνοντας στην πορεία ανέπαφα τα υγιή κύτταρα. Με αυτόν τον τρόπο δεν προκαλούν τις δυσάρεστες, ανεπιθύμητες ενέργειες της χημειοθεραπείας, η οποία σκοτώνει και υγιή κύτταρα. Τα πρώτα φάρμακα με αντισώματα έχουν ήδη κυκλοφορήσει.

Η γενετική αλληλουχία που θα εξολοθρεύσει τα σούπερ μικρόβια

ΠΟΛΛΑ μικρόβια, όπως ο χρυσίζων σταφυλόκοκκος, μεταλλάσσονται ασταμάτητα για να προστατευθούν από την επίθεση των αντιβιοτικών. Η μετάλλαξή τους σημαίνει ότι φέρουν γονίδια που τα υπερασπίζονται και η ανακάλυψη της αλληλουχίας των διαφορετικών δομικών λίθων αυτών των γονιδίων- των βάσεων, όπως ονομάζονται- έχει ζωτική σημασία για να καταστεί δυνατή η εξολόθρευσή τους. Το 2007 αναμένεται να τεθούν στη διάθεση των ειδικών εξαιρετικά προηγμένα μηχανήματα που θα αποκωδικοποιούν ταχέως την αλληλουχία των βάσεων διαφόρων βακτηριακών γονιδίων και θα αποκαλύπτουν τα μυστικά της ανθεκτικότητάς τους στα αντιβιοτικά.