Znajdź zawartość

Komercyjne systemy pozwalające na precyzyjną regulację aktywności (ekspresji) genów są zwykle niezwykle drogie. Istnieją jednak znacznie prostsze rozwiązania, o czym świadczy wynalazek opracowany na University of California. Prototyp ten nie tylko radzi sobie doskonale z kontrolowaniem aktywności metabolizmu bakterii w zależności od ich położenia na płytce hodowlanej, lecz także, co najważniejsze, oparty jest o... drukarkę wartą ok. 100 dolarów. Nowatorską maszynę opisali na łamach czasopisma PLoS ONE Daniel Cohen oraz Michel Maharbiz. Sercem urządzenia jest popularna drukarka atramentowa Epson R280, zaś organizmem modyfikowanym z jej wykorzystaniem były pospolite bakterie Escherichia coli. Metabolizm bakterii modyfikowano z wykorzystaniem tzw. operonu laktozowego. Jest to układ kilku ściśle współpracujących ze sobą genów, pozwalających bakterii na dostosowanie ilości wytwarzanych enzymów do stężenia dwóch ważnych cukrów, glukozy oraz laktozy, w otoczeniu. Operon laktozowy reaguje osobno na stężenie obu węglowodanów. Preferowanym pokarmem jest glukoza - enzymy potrzebne do jej wykorzystania wytwarzane są zawsze wtedy, gdy cukier ten znajduje się w otoczeniu bakterii. Dzieje się tak nawet wtedy, gdy pożywka zawiera oba cukry jednocześnie, obecność glukozy powoduje bowiem zablokowanie produkcji białek rozkładających cukier mleczny. Jeżeli jednak laktoza jest dostępna, a dostęp do glukozy jest ograniczony, bakteria "przestawia się" na konsumpcję laktozy, zaś enzymy odpowiedzialne za przetwarzanie glukozy nie są syntetyzowane. Operon może też zostać całkowicie wyłączony - dzieje się tak w przypadku braku obu cukrów w środowisku. Aby wpływać na działanie operonu laktozowego, Cohen i Maharbiz zmodyfikowali drukarkę i dostosowali ją do "plucia" roztworami obu badanych cukrów. Aby wytworzyć dwuwymiarową mapę rozkładu tych substancji na płytce hodowlanej, badacze użyli kolejnego popularnego narzędzia - programu Adobe Photoshop (oczywiście możliwe byłoby też wykorzystanie prostszych aplikacji). Po 15 godzinach od "drukowania" bakterie poddano obserwacji. Jak się okazało, badaczom udało się wytworzyć na płytce oddzielne strefy, w których bakterie dostosowywały swój metabolizm do rodzaju nałożonego w danym miejscu pokarmu. Jednocześnie na granicach pomiędzy poszczególnymi sektorami zaobserwowano interesujące, dynamicznie zmieniające się zachowanie bakterii, świadczące o mieszaniu się roztworów obu węglowodanów. Eksperyment zaprojektowany przez Cohena i Maharbiza to tylko skromny przykład możliwości opracowanego przez nich systemu. Bardzo podobne rozwiązania mogą już niedługo posłużyć np. do precyzyjnej kontroli ekspresji genów w hodowlach komórek ssaków. Można by w ten sposób dokładnie sterować genetycznym programem rozwoju pojedynczych komórek rozwijającej się tkanki. Możliwe zastosowania takiej metody byłyby wprost nieograniczone.

Naukowcy, którzy przeanalizowali DNA ludzi żyjących w neolicie znaleźli dowód na to, iż ludzie ewoluują dostosowując się do warunków, w jakich przyszło im żyć. Okazuje się, że jeszcze 7000 lat temu dorosły mieszkaniec Europy nie był zdolny do trawienia mleka. Obecnie trawi je 90% populacji. Mark Thomas z University College London mówi, że w ludzkim genomie musiało dojść do gwałtownych zmian, które pozwoliły nam na trawienie mleka. Większość ludzi przed osiągnięciem dorosłości traci zdolność do trawienia mleka. Dzieje się tak, ponieważ enzym laktaza, odpowiedzialny za trawienie laktozy (cukru zawartego w mleku), zostaje w pewnym momencie naszego życia dezaktywowany. Brak zdolności do trawienia mleka objawia się wzdęciami i biegunkami. Jednak ponad 90% osób zamieszkujących północ Europy posiada taki rodzaj laktazy, która pozostaje aktywna przez całe życie. Thomas i jego zespół przeanalizowali 55 fragmentów DNA należących do ośmiu osób, które żyły w neolicie. Szkielety, z których pobrano próbki, były datowane na lata 5840-5000 p.n.e. Z każdej z próbek wyodrębniono gen odpowiedzialny za kodowanie laktazy. Okazało się, że w żadnym ze zbadanych fragmentów kodu genetycznego nie odkryto mutacji, która pozwala na trawienie laktozy, a która jest obecna u współczesnych Europejczyków. Thomas wysnuł wniosek, że mutacja pojawiła się w ciągu ostatnich 7000 lat i zmutowany gen bardzo szybko się rozprzestrzenił. Ta szybkość była związana z faktem, że osoby zdolne do trawienia mleka miały większe szanse na przeżycie: mleko krowie jest wolne od pasożytów, czego nie można powiedzieć o wodzie. Ponadto jest dostępne przez cały rok. Thomas zauważa także, że mniejsza ilość słońca na północy Europy oznacza, że w czasie zimy ludzie mają obniżoną zawartość witaminy D, a tym samym mniejszą zdolność do absorbowania wapnia. Mleko rozwiązuje ten problem, gdyż dostarcza i wapnia, i witaminy D. Uczony mówi, że przeprowadzone przez niego porównanie materiału genetycznego ludzi neolitu i współczesnych mieszkańców Europy to, pierwszy dowód wprost na to, że ludzie zmieniają się w odpowiedzi na selekcję naturalną. Clark Larsen, bioarcheolog z Ohio State University uznaje badania Thomasa za bardzo ważne, ale podkreśla, że aby potwierdzić teorię o niezdolności ludzi neolitu do rozkładania laktozy konieczne jest przeprowadzenie szerszych badań.

Amerykańska Akademia Pediatrii wystosowała ostatnio nowe stanowisko w sprawie jedzenia nabiału przez dzieci z nietolerancją laktozy. Zrzeszeni w niej eksperci uważają, że maluchy mogą pić mleko czy jeść sery. A oto nowe wytyczne: Popieramy podawanie nabiału, ponieważ jest on ważnym źródłem nie tylko niezbędnego dla zdrowia kości wapnia, ale także innych składników odżywczych ułatwiających wzrost dzieci i młodzieży. Nie zalecamy eliminowania nabiału, by leczyć nietolerancję laktozy. Dr Melvin B. Heyman, jedna z osób opracowujących przewodnik dla specjalistów, podpowiada rodzicom maluchów z nietolerancją laktozy, by w porozumieniu z pediatrą wypróbowali, jakie ilości mleka, sera czy lodów są tolerowane przez ich dziecko. Heyman, który jest profesorem pediatrii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco, twierdzi, że naukowcy mają więcej dowodów na to, co ludzie mogą tolerować. Wiemy, że dzieci z nietolerancją laktozy wykazują tendencję do tolerowania niektórych produktów mlecznych. Aby jako starsze osoby dzieci te nie miały problemów z kośćcem, muszą jeść tak dużo nabiału, jak to tylko możliwe. Artykuł ze szczegółowymi danymi opublikowano we wrześniowym wydaniu Pediatrics. Laktoza jest cukrem zawartym w mleku (nazywa się ją nawet inaczej cukrem mlecznym). Jej nietolerancja objawia się zaburzeniami trawienia: wodnistą biegunką, mdłościami, nagromadzeniem gazów (wzdęciami, kurczowymi bólami brzucha) i bólami żołądka. Za stan ten odpowiada zbyt mała ilość lub brak enzymu, który rozkłada laktozę. W Polsce nietolerancja laktozy dotyczy 1,5% niemowląt oraz dzieci i 20-25% dorosłych.