Leon Retief. Die DNS-sepie Episode 5

Cold Spring Harbor Laboratorium

DIE DNS-SEPIE EPISODE 5

Die mooiste laboratorium ter wêreld is sekerlik by Cold Spring Harbor, New York. Gedurende die laat 1950’s en vroeë 1960’s was dit saam met Cambridge, Harvard en Parys een van die bekendste plekke vir navorsing oor molekulêre biologie. Marshall Nirenberg, ‘n onbekende wetenskaplike van die National Institutes of Health (NIH) in Maryland, het aansoek gedoen om ‘n byeenkoms daar in Junie 1961 by te woon. Die betrokke persone het waarskynlik iets gesê soos “Marshall wie?” en sy aansoek het in die snippermandjie beland.

Tydens die kongres het swaargewigte koppe bymekaargesit oor die DNS-kode, salig onbewus dat die betekenis van die eerste “woord” ‘’n paar weke tevore deur die einste Nirenberg en sy medewerker Heinrich Matthaei ontsyfer is. Matthaei het die deurslaggewende eksperiment om 03h00 op 27 Mei 1961 begin.

Matthaei se drie-uur-in-die-oggend-notaboek

Daardie tyd van die nag hoor ek iemand vra, het hy aan insomnia gely? Nie so ver ek weet nie, maar biochemiese eksperimente kan soms baie lank neem om voor te berei en/of uit te voer en ek onthou baie middernagtelike ure alleen in my laboratorium, jaloers op my vriende en vriendinne wat iewers fliek of vry of vleis braai of wat ook al. Ek is seker Matthaei het dieselfde gevoelens ervaar terwyl hy die natuur se geheime probeer ontrafel.

Footsteps on Black Water

May blowing against the martyrdom

of the other side       against all the spirits

we’ve designed to carry us over       licensed

to lift us out of the body at the end

a few stars holding forth       pinned up high in the west

and the quarter moon airtight

like a jigsaw piece

fitted into the branches of a red pine

galaxies turning up there in the far corners

of an old ache       moving in circles

like fish crossing land       each sigh a world of dust

each song closed by singing

all night paradise drifts along as melancholia

on black water       it enters our hearts at 3 a.m.

it enters before we wake       before we begin

to make our daily pilgrimage to the door

not a word to guide us while in the world

no phrases to be séanced out of the ashes

of the delphiniums

no lettering across the unknown       no annotations

the apple trees stand unwritten in the orchard

their blossoms turn their pages and fall

nowhere for us to go       no journey       except

to follow our dark beginnings      pursue emptiness

mountains and cities placed across our path

dew scattered across exile like Pharaoh’s wheat

and each horizon resplendent in its revelation

and each grave in the cemetery a child’s grave

and every mother listens for us among the weeds.

Don Domanski

Nirenberg en Matthaei wou hul resultate so gou moontlik in PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) publiseer. Hulle was nie lede van hierdie organisasie nie en iemand wat nie ‘’n lid is nie moes deur ‘n lid geborg word voordat publikasie kan geskied. Nirenberg het Szilárd genader, wat hom glad nie geken het nie en onwillig was. Uiteindelik het iemand anders ingestem, die twee artikels is in Augustus aan die joernaal voorgelê en het in die Oktober-uitgawe verskyn. Ek moet byvoeg dat Nirenberg geen probleem sou gehad het om in ‘n ander gerekende joernaal te publiseer nie, maar om een of ander rede het hy PNAS verkies.

Dit lol maar soms om ‘n geheim te bewaar. Gordon Tomkins van die NIH was bewus van hierdie resultate. Toe Matthaei ‘n maand later, voor publikasie, ‘n kursus by Cold Spring bywoon, is hy versoek om oor sy navorsing te praat, wat hy half teësinnig gedoen het deur net die absolute minimum besonderhede te verskaf. Max Delbrück, wat die kursus aangebied het, het egter onmiddellik die belang daarvan besef en ander wetenskaplikes vertel. Binne ‘n kort tyd het almal vae gerugte gehoor oor gedeeltelike ontsyfering maar niemand het meer as dit geweet nie. Tomkins is deur baie mense gekontak, maar soos Matthaei wou hy nie besonderhede gee nie.

In Augustus 1961 het die vyfde Internasionale Biochemiekongres in Moskou plaasgevind. Die onbekende Nirenberg het vir tien minute ‘n voordrag in ‘n klein saaltjie gelewer, maar toe Crick, wat die volgende dag die voorsitter van ‘n voltallige sessie sou wees, van sy resultate hoor, het hy gesorg dat Nirenberg ‘n ordentlike spreekbeurt kry waar hy voor ‘n geesdriftige gehoor vertel het hoe hy en Matthaei die “betekenis” van hierdie eerste “woord” ontsyfer het en dat dit kodeer vir die aminosuur fenielalanien.

Hierdie kongres het ‘n interessante en vir my ook baie mooi nadraai gehad. Harold Varmus, ‘n nagraadse student in Engelse letterkunde, het sy biochemikus-vriend Art Landy na die kongres vergesel omdat hy gedink het dat dit ‘n goeie geleentheid sou wees om Moskou te sien. Sy vriend se entoesiastiese vertelling van Nirenberg se voordrag het sy lewe verander: “Listening to Art Landy’s excited report… I began to understand that something of fundamental importance had occurred, and I felt that a seed of professional envy had been planted. Scientists seemed likely to discover new, deep, and useful things about the world, and other scientists would be excited about those discoveries and eager to build on them.” Varmus het letterkunde vaarwel toegeroep, medisyne gaan studeer en in 1989 is die Nobelprys vir medisyne en fisiologie aan hom toegeken.

The Experiment

Late in the day, way after the last bell’s rung

and the choir has tired of its well-learned songs,

and all the teachers have gone home but him,

he sometimes wanders into the science wing

and dreams the dreams of an old concoction:

two parts love to one part time, the reaction,

hot as a Bunsen burner, that would connect

a positively charged pair. So sweet and tragic

how their eyes first met through a test-tube’s glass,

how they’d observed all those strange changes.

If only he could teach that in English Lit,

make all of them understand they’re good at it.

Gary J. Whitehead

Houston, we have a problem, soos Apollo 13 glo gesê het. Almal het nou geweet wat hierdie een ontsyferde “woord” beteken, maar niemand het geweet uit hoeveel “letters” daardie woord bestaan nie. Die volgorde van DNS se vier basisse (A, C, G en T) is die “letters” wat die aminosuursamestelling en -volgorde van proteïene bepaal; RNS word vanaf DNS gesintetiseer en besit dieselfde basisse in dieselfde volgorde behalwe dat T deur U vervang word. As mens RNS se basisvolgorde ken, dan weet jy dus ook wat DNS se volgorde is.

Dit was op daardie tydstip nie moontlik om DNS se basisse te manipuleer om te kyk watter proteïene dit sintetiseer nie. Om hierdie probleem te bowe te kom het Nirenberg en Matthaei ‘n slim plan bedink: Hulle het ‘n sintetiese RNS berei (op sig self geen geringe prestasie nie) wat net die letter U bevat het – bekend as poli(U) – en gevind dat ‘n klein proteïen gevorm word wat net uit fenielalanien bestaan. ‘n Hele klomp molekulêre bioloë het hul eie gatte kon skop omdat hulle nie aan hierdie skynbaar eenvoudige benadering gedink het nie, alhoewel daar darem ter versagting gesê kan word dat Nirenberg en Matthaei eers baie tegniese probleme te bowe moes kom voordat hul eksperiment gewerk het.

Die Amerikaanse pers het wye publisiteit aan hierdie prestasie gegee en net soos vandag het baie koerante se berigte oor die natuurwetenskappe die kat aan die stert beetgehad. In ‘n brief aan Crick het Nirenberg die wrang opmerking gemaak: “… the American press has been saying that this type of work may result in (1) the cure of cancer and allied diseases (2) the cause of cancer and the end of mankind, and (3) a better knowledge of the molecular structure of God. Well, it’s all in a day’s work.”

Iemand anders was net ‘n kortkop agter Nirenberg en Matthaei. Severo Ochoa, ‘n Spaansgebore biochemikus van New York aan wie reeds in 1959 ‘n Nobelprys toegeken is vir navorsing oor oksidasie en energie-oordrag in biologie, het dieselfde idee gehad en navorsers in sy laboratorium het reeds probeer om poli(A) te oorreed om proteïene te produseer, maar van die chemikalieë wat gebruik is het vals resultate tot gevolg gehad sonder dat hulle dit besef het – ‘n verskynsel waarvoor biochemici gedurig op die uitkyk moet wees. Ochoa, uiters mededingend van aard, was glad nie van plan om Nirenberg met die louere te laat wegstap nie. Hy het sy laboratorium se byna twintig wetenskaplikes en ruim finansiële ondersteuning ingespan en binne die bestek van ‘n paar maande resultate begin publiseer: poli(UA) – dws RNS wat sowel U as A bevat maar in onbekende volgordes – kodeer vir fenielalanien sowel as tirosien en poli(UC) vir fenielalanien, serien en leusien. Nirenberg, skynbaar ‘n taamlik naïewe persoon, het ‘n tydjie geneem om te besef dat hier ‘n wedloop aan die gang is. Hy het darem later ‘n Nobelprys gekry, om een of ander rede het Matthaei nie daardie prys gedeel nie.

Die vraag oor hoeveel letters ‘n woord bevat was steeds onbeantwoord. Ooglopend kan ‘n kode nie net uit een letter/basis bestaan nie want daar is twintig aminosure wat natuurlik voorkom en so ‘n sisteem sal net vir vier kodeer, twee basisse sal kodeer vir sestien aminosure – vier te min. Die kode moet dus uit ‘n minimum van drie basisse bestaan wat dan 64 verskillende moontlikhede beteken. In Desember 1961 het Crick en Brenner ‘n teoretiese artikel gepubliseer met vier gevolgtrekkings wat steeds geldig is: groepe van drie basisse kodeer vir een aminosuur elk; die kode oorvleuel nie; die basisvolgorde word vanaf ‘n gefikseerde beginpunt gelees; die kode is oortollig, dws enige gegewe aminosuur kan deur meer as een kode gekodeer word. Hierdie driebasis kodes is later kodons genoem.

Optelsom

 

‘n Formule sedert jy in vrugwater

aan ‘n naelstring hang

waar strelende musiek of ‘n moerderlike skok

jou lewensloop bepaal.

Geneties ingebed, elke spikkel DNS

deel van ‘n optelsom.

Stampe en stote op ‘n grafiek,

die kontinuum

van liefde, haat, ekstase

word in ‘n eindelose tabel

sorgvuldig bymekaargetel

vir ‘n berekende resultaat waarvoor geeneen

die verantwoordelikheid wil dra.

Hendrik J. Botha

Verdere navorsing het mettertyd die besonderhede van die kode ontsyfer: elke kodon bestaan inderdaad uit drie “letters”, dit is wel oortollig, dit word in een rigting gelees en daar is kodons wat instruksies gee om te begin lees en om te stop. Nie een van die hipotetiese kodes wat deur fisici en wiskundiges voorgestel is was korrek nie – hulle aanname dat die kode so ekonomies moontlik sal wees en dat dit volgens logiese beginsels moet werk was, in die lig van evolusie, net eenvoudig verkeerd. Watter logika, indien enige, aanvanklik kon bestaan het is geheel en al verdwerg deur dermiljoene jare se evolusie en lukrake veranderinge waarvan sommige as gevolg van onder andere natuurlik seleksie bly voortbestaan het en ander nie; baie van hierdie fossiele is steeds in elke organisme se genoom te vind. Soos Jacob dit gestel het: natuurlike seleksie ontwerp nie, dit timmer met dit wat beskikbaar is. Niks in biologie benodig perfeksie nie, dit moet net werk, en dan verkieslik beter as dit wat die buurman het. Evolusie, met ander woorde, is die perfekte agterplaasmekkêniek.

Agterplaasmekkêniek

 

Bookmark and Share

Los kommentaar