Γενετική

Τo κεντρικό δόγμα της σύγχρονης βιολογίας υποστηρίζει ότι οι γενετικές πληροφορίες κληρονομούνται με τη μορφή DNA, μεταγράφονται στο RNA και εκφράζονται ως πρωτεΐνες· την εξέχουσα θέση δε την κατέχει το DNA. Η θεαματική, ωστόσο, ανακάλυψη ότι ένα είδος φυτού είναι σε θέση να συγκεντρώνει γονίδια που είχαν απολέσει οι γονείς του, εξαίρει την αυξανόμενη από μέρους των βιολόγων αναγνώριση ότι το RNA αντιπροσωπεύει αυτό καθαυτό ένα σπουδαίο μόριο με όλο και περισσότερες πολλαπλές χρήσεις.

Το RNA ήδη καταλαμβάνει ιδιαίτερη θέση μεταξύ των βιομορίων. Μπορεί να λειτουργεί ως αποθήκη γενετικών πληροφοριών, όπως άλλωστε και το DNA, αλλά μπορεί επίσης και να υιοθετεί σύνθετες τρισδιάστατες διαμορφώσεις και να καταλύει πάνω του χημικές αντιδράσεις, όπως συμβαίνει και με τις πρωτεΐνες. «Το RNA είναι ένα άλλο DNA που “σηκώνει βάρη και δεν κλατάρει”» λέει ο Robert Reenan, γενετιστής στο Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ. «Μπορεί να εκτελεί σχεδόν τα πάντα». Η ζωή ίσως ξεκίνησε ως ένας «κόσμος RNA», όπου κατά σειρά συνδέσεις μορίων RNA (αλυσομερή) είλκυσαν τη διπλή αρμοδιότητα του γενετικού εκμαγείου-προτύπου και της αναπαραγωγικής μηχανής.

Το σταυρανθές Arabidopsis thaliana ίσως αποκαλύπτει και έναν άλλο τρόπο διά του οποίου η ζωή αξιοποιεί την ιδιότητα του RNA να χρησιμεύει ως γενετική αποθήκη. Η Susan Lolle και ο Robert Pruitt, του Πανεπιστημίου Purdue (Ιντιάνα, ΗΠΑ) μελετούν φυτά Arabidopsis των οποίων τα πέταλα είναι ενωμένα μεταξύ τους. Τα φυτά αυτά φέρουν δύο μεταλλαγμένα αντίγραφα ενός γονιδίου που καλείται HOTHEAD, και η διαφορά των τελευταίων από το φυσιολογικό γονίδιο εντοπίζεται σε ένα μόνο ζεύγος αζωτούχων βάσεων. Το περίεργο είναι ότι, σε ένα μικρό ποσοστό των απογόνων που προκύπτουν από αυτά τα μεταλλαγμένα φυτά των Lolle και Pruitt, το ένα αντίγραφο του HOTHEAD αυθόρμητα επαναφέρεται στη φυσιολογική εκδοχή της αλληλουχίας, έπειτα από ακριβή επιδιόρθωση της χαρακτηριστικής σημειακής μετάλλαξης. Με εξαίρεση τις γρήγορα πολλαπλασιαζόμενες αποικίες των βακτηρίων, ακόμη και ένα τέτοιο συμβάν είναι στατιστικά απίθανο. Οι ερευνητές συστηματικά απέκλεισαν εξηγήσεις όπως το ενδεχόμενο επικονίασης ενός μεταλλαγμένου φυτού από ένα φυσιολογικό, το ενδεχόμενο υψηλού μεταλλακτικού ρυθμού ή ακόμη και της παρουσίας ενός άλλου κρυμμένου αντιγράφου τού HOTHEAD.

Επίσης, τα μεταλλάγματα HOTHEAD εμπεριείχαν αλλαγές σε άλλα τμήματα του DNA τους, μόνο που όλες τους ήταν πανομοιότυπες με τις αλληλουχίες των προγονικών («παππούδων» και «προπαππούδων») και όχι των γονικών φυτών. Από την ταύτιση αυτή φάνηκε ότι κάποιο εφεδρικό αντίγραφο του γονιδιώματος των προγονικών φυτών μεταβιβαζόταν μέσω κάποιου τρόπου στις επακόλουθες γενιές, αναφέρουν οι δύο ερευνητές σε πρόσφατη δημοσίευσή τους στο Nature. Αν κάτι τέτοιο ισχύει, ένα άλμα αυτού του τύπου θα καταστρατηγούσε τους συνήθεις κανόνες της γενετικής που καθιέρωσε ο Gregor Mendel το 1865. Επειδή στην ιστορία αυτή οι ερευνητές δεν μπορούσαν να εντοπίσουν κάποιο ρόλο για το DNA, έχουν προτείνει ότι το εφεδρικό εκμαγείο-πρότυπο είναι RNA δίκλωνης φύσης (το οποίο κανονικά διαθέτει, ως γνωστό, μόνο έναν κλώνο). «Τα δίκλωνα μόρια RNA είναι εντυπωσιακά, διότι συνιστούν ό,τι ακριβώς χρειάζεται η παρέμβαση RNA», έναν κοινό τρόπο απενεργοποίησης γονιδίων, παρατηρεί ο Richard Jorgensen, ειδικός των φυτών στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνας, «αλλά δεν υφίσταται και κανένας λόγος που δεν θα μπορούσε να είναι κάποιο μόριο DNA, όπως δεν υπάρχει λόγος ότι πρέπει να είναι δίκλωνο».

Παρά ταύτα, το RNA ως μηχανισμός θα βόλευε, διότι έχουν αποκαλυφθεί αρκετοί τρόποι με τους οποίους τροποποιεί την έκφραση ή τη δομή τού DNA, και θα μπορούσε να εξηγήσει τη μυστήρια παραγωγή μορίων RNA που δεν απολήγουν σε πρωτεΐνες. Σε πολλά είδη, συμπεριλαμβανομένων της Arabidopsis, του ρυζιού, του ποντικού και του ανθρώπου, αντιγράφεται μια σημαντική ποσότητα RNA από τον «λάθος» (μη κωδικοποιό ή μεταγραφόμενο) κλώνο DNA, δηλαδή τον κλώνο που βρίσκεται απέναντι εκείνου (κωδικοποιός αλυσίδα) που καθορίζει κάποια πρωτεΐνη. «Ίσως σε αυτή την περιοχή να εντοπίζεται η προέλευση του εν λόγω εκμαγείου» λέει ο Joseph Ecker, φυτοβιολόγος στο Ινστιτούτο Βιολογικών Σπουδών Salk στη Λα Χόια της Καλιφόρνιας. Τα φυτά διαθέτουν αρκετά ένζυμα ικανά να δημιουργούν αντίγραφα του RNA, σημειώνει ο Ecker, καθώς επίσης και ένα σύστημα για τη μεταφορά του μεταξύ των κυττάρων.

Η ομάδα στο Purdue εικάζει ότι ένα ξεχωριστό γενετικό αρχείο ίσως χρησιμεύει ως «προστατευτικός φράχτης» κατά των δυσμενών συνθηκών, όπως μια παρατεταμένη ξηρασία, με το να επιτρέπει σε ένα φυτό να έχει πρόσβαση σε γονίδια που βοήθησαν τους προγόνους του να διατηρηθούν. Υπό αυτή την έννοια, η άγνωστη λειτουργία θα είχε κοινά γνωρίσματα με μια άλλη παράξενη ιδιότητα του RNA που καλείται επανακωδικοποίηση.

Το επόμενο βήμα στην έρευνα αυτή είναι να προσδιορισθεί πόσο διαδεδομένη είναι η ισχύς του φαινομένου. Σε γενετικές νόσους του ανθρώπου εμφανίζονται ανεξήγητα περιστατικά με αυθόρμητες επαναφορές στη φυσιολογική αλληλουχία, μολονότι παραμένει ασαφής η φυσική συχνότητα τέτοιων συμβάντων. Για τον Pruitt, τουλάχιστον, θα αποτελούσε έκπληξη αν ο μηχανισμός περιοριζόταν μόνο στα φυτά: «Δυσκολεύομαι να πιστέψω ότι κάτι τόσο γενικό δεν θα διατηρούνταν και σε άλλους οργανισμούς.»

Επιστημονικά Νέα - Ιούλιος, 2005