Posts Tagged ‘DNS Leon Retief’

Leon Retief. Die DNS-sepie Episode 5

Tuesday, October 17th, 2017

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

 

Leon Retief. Die DNS-sepie Episode 4

Tuesday, October 10th, 2017

Crick se brief aan sy seun

 

DIE DNS-SEPIE EPISODE 4

 

Toe die twaalfjarige kosskoolleerling Michael Crick in Maart 1953 ‘n brief van sy pa oopmaak, was hy die eerste mens ter wêreld wat geweet het dat Francis Crick aan DNS begin dink het as ‘n kode: “It is like a code. If you are given one set of letters you can write down the others.” In kriptografiese terme is DNS in werklikheid ‘n “cipher” en nie ‘n kode nie. Crick het dit besef: “… genetic code sounds a lot more intriguing than genetic cipher.” Ek is nie baie seker wat Afrikaans is vir “cipher” nie maar aangesien almal in elk geval van DNS as kode praat maak dit seker nie saak nie.

Hierdie brief is in 2013 vir $6 miljoen verkoop. Die helfte van die wins is geskenk aan die Salk Instituut vir Biologiese Studies waar Crick professor was. Ek sou wat wou gee om daardie brief (of enige handgeskrewe dokumente uit daardie era) te besit maar helaas, so ‘n bedrag is meer as net so effens bo my vermoëns.

Die twee groot vrae wat nou beantwoord moes word was: Wat is die aard van die genetiese kode en hoe is DNS en RNS betrokke by proteïensintese?

Die flambojante fisikus George Gamow, altyd spiekeries uitgedos (meestal in wit) met ‘n uitbundige humorsin en ‘n liefde vir whiskey, vroue, towerkunsies en sy pienk Cadillac, het die probleem dadelik aangepak. In ‘n brief aan Crick het Watson geskryf: “Gamow was here for 4 days – rather exhausting as I do not live on whisky.”

Gamow het een oplossing na die ander voorgestel. Hy het die kode as ‘n wiskundige probleem benader en nie as ‘n biologiese een nie. Baie ander fisici het dieselfde fout gemaak deur aan te neem dat organismes volgens dieselfde elegante beginsels georganiseer is as die lewelose materie waarmee hulle bekend is. Die genome van lewende wesens is die grootste en mees fassinerende geskiedenisboek op aarde – hulle dra al die deurmekaar bagasie van dermiljoene jare se evolusie met hulle saam en hul binnegoed is nóg logies nóg elegant, maar daai binnegoed werk en dis wat tel.

In the Dooryard

current of air stirring the hostas       cat asleep beneath

the warmth of a star       bees flying about with bouquets

and hypodermics       lazy hours spread out on the grass

like a thin green blanket       discoloured with minor

activities       with my thoughts and their moving pictures

this would be a good day for dogs to finally stand on their

hind legs and speak       for Fate to answer our questions

for the rapture of childhood to occur again       for God to

lift the veil and show us the inner workings of a stone

like I said lazy hours       nothing much happening       so I do

what I always do       watch things get on with their lives

a young sparrow circling the plastic red birdfeeder

toad on the uncut lawn       carrying its underlife and ashes

a millipede performing its custodial duties in the mulch

its legs in Times Roman       typing its message

into the earth as it walks along       always the same one

for over 400 million years       keep your feet on the ground

                                                     keep your feet on the ground

Don Domanski

Ten spyte van sy gebrek aan sukses het Gamow tog ‘n belangrike rol vervul deur vergaderings te organiseer, bioloë op hul tone te hou en gedurig hul aandag op informasie as konsep te bly vestig. Volgens Alexander Rich: “What Gamow did was to bring a kind of enthusiasm to the problem, and an intensity and a focus.”

Crick het begryp dat die meganisme van kodering en die proses van proteïensintese ten nouste verwant moet wees, maar hoe sintese plaasvind en hoe gene daarvoor kodeer was nog heeltemal onbekend. Hy en die briljante jong ekspat Suid-Afrikaner Sydney Brenner (aan wie ook jare later ‘n Nobelprys toegeken is), het tot die gevolgtrekking gekom dat DNS en RNS nie kan dien as direkte template vir proteïensintese nie maar dat daar ‘n tussenganger moet wees: die adaptorhipotese. Dit het nukleïensure reduseer tot draers van informasie maar daar was nog geen manier waarop bewys kon word dat die aminosuurvolgorde van ‘n proteïen deur ‘n geen gekodeer word nie. Oordrag-RNS (tRNA) is in 1958 ontdek en as hierdie tussenganger/adaptor geïdentifiseer.

Nou moes daar gesoek word na ‘n maklik beskikbare proteïen en ‘n variant daarvan wat gekoppel kon word aan ‘n verandering in die geen wat daarvoor kodeer. Crick en Vernon Ingram se eerste keuse was lisosiem, ‘n ensiem wat in eiers en menslike trane voorkom. Dit was nie ‘n sukses nie – hulle kon nie lisosiem van verskillende voëlspesies vergelyk nie en selfs al het Crick uie geskil in ‘n poging om sy traanproduksie te verhoog kon hulle nie positiewe resultate kry nie.

Sekelselanemie, die gevolg van ‘n afwyking in menslike hemoglobien, is in 1917 beskryf. Dit word so genoem omdat die rooibloedselle van mense met hierdie siekte ‘n naastenby sekelagtige vorm aanneem.

Normale en sekelvormige rooibloedselle

In 1949 het James Neel getoon dat hierdie siekte die gevolg is van ‘n mutasie in ‘n enkele geen. Later dieselfde jaar het Linus Pauling se groep vasgestel dat normale diskusvormige rooibloedselle hemoglobien A bevat en sekelselle hemoglobien S. Ingram het hemoglobien S verder ondersoek en gevind dat die twee molekules met ‘n enkele aminosuur verskil: glutamiensuur in hemoglobien A is op een plek in hemoglobien S vervang deur valien. Interessant genoeg was sy voorraad hemoglobien S afkomstig van monsters wat deur ‘n vorige navorser in die laboratorium se vrieskas agtergelaat is. Die kode was steeds ‘n misterie, maar daar is nou ondubbelsinnig getoon dat ‘n mutasie in een geen (DNS) die oorsaak was van ‘n verandering in die aminosuurvolgorde van ‘n proteïen.

Anemie

Seshonderd basisse van die DNS

uit die naald agtermekaar

op een enkele een na

en ek het nie diskusse in my are nie,

net die rooibloedselle

in die vorm van sekels

Pirow Bekker

Alhoewel Gamow, ander fisici en wiskundiges wat aan informasieteorie gewerk het se pogings om die kode te ontsyfer vrugteloos was het dit Crick aan die dink gesit en hy het die sogenaamde “sentrale dogma” geformuleer: “… once information (meaning here the determination of a sequence of units) has been passed into a protein molecule it cannot get out again, either to form a copy of the molecule or to affect the blueprint of a nucleic acid.” Hierdie dogma geld steeds alhoewel baie bioloë wat nie die moeite gedoen het om Crick se oorspronklike formulering te gaan lees nie dit verkeerd verstaan. (As ek nou ‘n vloermoer gegun mag word: Dit gebeur steeds, ook baie dikwels by sogenaamde “wetenskap” joernaliste en mense wat in universiteite se PR-afdelings werk en persvrystellings pleeg.) James Watson is deels verantwoordelik vir hierdie misverstand omdat hy dit in sy andersins uitstekende boek The Molecular Biology of the Gene (1965) verkeerd weergegee het. Dieselfde word ook gevind by die sogenaamde kontroversie oor rommel-DNS waar rommel-DNS en nonkoderende DNS verwar word terwyl hierdie onderskeid al in die 1970’s uitgewys is. Dit wil my voorkom asof Crick die woord “dogma” min of meer op die ingewing van die oomblik gebruik het en later nie so baie daarvan gehou het nie. Maar nou ja, woorde steek vas en bly in gebruik.

Die sentrale dogma het ander insigte tot gevolg gehad. Daar is besef dat ‘n geen nie sommer op ‘n goeie dag ‘n bevlieging kry en sy ding begin doen nie – iets moet instruksies gee en dis hier waar vier navorsers baanbrekende insigte gelewer het: die biochemikus Jacques Monod, die mediese dokter/genetikus Francois Jacob, die mikrobioloog André Lwoff en die fisikus Leo Szilárd.

Monod (hy het ‘n groot belangstelling in eksistensialisme gehad en was bevriend met Camus) was aktief in die Franse weerstand tydens WO2 en later stafhoof van die Franse magte in die vasteland. Voor die Geallieerde inval in Normandië het hy gehelp om Duitse boodskappe te onderskep, informasie te verskaf wat die Geallieerde lugmagte gehelp het om Duitse treine in Frankryk te bombardeer en die verskaffing van wapens deur middel van valskerms aan die weerstandsbeweging te organiseer. Crick het Monod as volg beskryf: “Never lacking in courage, he combined a debonair manner and an impish sense of humor with a deep moral commitment to any issue he regarded as fundamental.” Hy is later die Croix de Guerre en die Amerikaanse Bronze Star toegeken.

Jacob, met ‘n belangstelling in alle vertakkings van die filosofie, was verbonde aan die mediese afdeling van die Franse tweede pantser divisie en is gewond in ‘n Duitse lugaanval. Hy het Frankryk se hoogste toekenning vir dapperheid ontvang, die Ordre de la Libération, sowel as die Légion d’Honneur en die Croix de Guerre.

Leo Szilárd was deel van die Manhattan-projek maar Hiroshima en Nagasaki het hom so gewalg dat hy fisika vaarwel toegeroep het en ‘n aktiewe voorstander van kernontwapening geword het. Monod en Szilárd het mekaar die eerste keer gesien tydens ‘n konferensie by die beroemde Cold Spring Harbor Laboratory in 1947 waar Monod hom as volg beskryf het: “… a short fat man in the front row of the audience, who seemed to be asleep… with his round face and fat belly, (he) looked like a petty Italian fruit-merchant, dozing in front of his shop.”

Monod was verras om na die vergadering te vind dat die skynbaar slapende omie al sy navorsing op die punte van sy vingers geken het. Toe Jacob hom later ontmoet het die fisikus hom in ‘n hoekie vasgekeer, intensief ondervra, elke antwoord in ‘n notaboek aangeteken en die boekie aan Jacob oorhandig met die kortaf bevel: “Jou handtekening onderaan!”

Synde bekend met die wiskundige fondament van informasieteorie het Szilárd ‘n belangrike konsep aan Monod, Jacob en Lwoff tuisgebring: negatiewe terugvoer, ‘n begrip in informasieteorie en ingenieurswese wat spoedig in molekulêre biologie gevestig is. Kortweg gestel, hoe hoër die konsentrasies van die stowwe waarop ensieme inwerk (die substraat), hoe meer aktief word die geen en hoe meer ensiem word vervaardig en andersom: hoe hoër die konsentrasies van die eindprodukte van die ensiematiese reaksie, hoe meer word die geen se aktiwiteit onderdruk en hoe minder ensiem word gemaak. Iets “vertel” die gene wanneer om aan of af te skakel, maar wat? Dit is nie die substraat of eindproduk wat direk hierby betrokke is nie. Daar is gesoek na ‘n onderdrukker wat gene onderdruk en ‘n induseerder wat gene aktiveer, maar sonder sukses.

Leo Szilárd, na ‘n lesing deur Werner Maas, het aan Monod voorgestel dat daar nie ‘n induseerder of onderdrukker is nie maar ‘n anti-induseerder, iets wat ‘n induseerder inhibeer. Ek is seker dat Monod aan homself gesê het: Aha! Terug na die proefbuise! Kort daarna, in ‘n beknopte laboratorium in ‘n solder van die Pasteur Instituut in Parys, het hulle die lac-operon ontdek – die eerste regulerende geen, een wat nie vir ‘n ensiem of strukturele proteïen kodeer nie. Nie baie lank daarna nie is ander regulerende gene ontdek wat vir RNS kodeer, is die onderskeid tussen koderende en nie-koderende gene gemaak en is besef dat dit nie net proteïenkoderende gene is wat funksioneel is nie.

Monod en Jacques in hul solderlaboratorium

Hierdie was ‘n groot konsepsionele deurbraak en die drietal se bydrae tot molekulêre biologie kan met dié van Crick en Watson vergelyk word. Monod is in 1976 aan leukemie oorlede. Jacob het later die volgende oor hul ontdekking geskryf: “Our breakthrough was the result of ‘night science’: a stumbling, wandering exploration of the natural world that relies on intuition as much as it does on the cold, orderly logic of ‘day science.’ ”

The Laboratory Midnight

Science is what the world is, earth and water.

And what its seasons do. And what space fountained it.

It is forges hidden underground. It is the day’s slow salvo.

It is in the closed retort, and it is not yet.

It looks up and counts the perseids in August,

A fire from nowhere like signals in the sky

And it looks for your portents, as redmen on a hill,

In the white stream where Altair swims with the andromedae.

Now you who know what to believe, who have God with you

By desk and bed, blue fire in the stove,

Whom the rains from the northeast alter, but perféct,

Into new powers, and new pities, and new love;

Go look in lava flows for newer elements,

And dismantle the electric shape of matter like a house;

And weigh the mountains in small pocket scales;

Break buds; inquire into the senses of the mouse;

And if you are unpanicked, tell me what you find

On how the sun flies, and the snow is spent;

What blasts and bessemers we live in, that dissolve

All the loam loaned to spine and ligament.

Reuel Denny

Ten spyte van Crick, Szilárd, die drie Franse en ander navorsers was die geheim van die genetiese kode nog steeds… ‘n geheim. Die ontsyfering daarvan het uit ‘n heeltemal onverwagte oord gekom.

 

 

Leon Retief. Die DNS-sepie Episode 3

Tuesday, October 3rd, 2017

Nude Descending a Staircase. Marcel Duchamp

DIE DNS-SEPIE EPISODE 3

“I have never seen Francis Crick in a modest mood.” So begin James Watson se beroemde (en tereg ietwat berugte) boek The Double Helix, waarmee hy heelwat mense die harnas ingejaag het – Watson het nie geskroom om te sê wat hy van mense, instansies of gebeure dink nie. Vir ‘n bietjie balans behoort Crick se kort semi-outobiografie, What Mad Pursuit, ook gelees te word.

 

THE DNA MOLECULE

 

is The Nude Descending a Staircase
a circular one.

See the undersurfaces of the spiral treads
and the spaces in between.

She is descending and at the same
time ascending and she moves around herself.

For she is the staircase
“a protoplasmic framework an internal scaffolding

that twists and turns.”
She is a double helix mounting and dismounting

around the swivel of her imaginary spine.
The Nude named DNA can be constructed

as a model with matches and a ribbon of tape.
Be sure to use only 4 colors on 2 white strands

of twistable tape.
“Only matches of complementary colors

may be placed opposite each other.
The pairs are to be red and green

and yellow and blue.”
Make your model as high as the Empire

State Building and you
Have an acceptable replica of The Nude.

But and this is harder you must make her move in a continuous coil
an alpha-helix a double spiral

downward and upward at once
and you must make her increase

while at the same time occupying the same field.
She must be made “to maintain a basic topography”

changing yet remaining stable if she
is to perform her function which

is to produce and reproduce the microsphere.
Such a sphere is invisible to but

omnipresent in the naked eye
of The Nude.

It contains “a central region and
an outer membrane” making it able to divide

“to make exact copies of itself without limit.”
The Nude has “the capacity for replication

and transcription of all genesis.
She ingests and regurgitates

the genetic material it being
the material of her own cell-self.

From single she becomes double and
from double single.

As a woman ingests the demon sperm and with
the same membrane regurgitates

the mitotic double of herself
upon the slide of time

so the DNA molecule produces with a little pop
at the waistline of its viscous drop

a new microsphere the same size as herself
which proceeds singly to grow

in order to divide
and double itself.

So from single to double and double to single and
mounting while descending she expands while contracts

she proliferates while disappearing
at both of her ends.

Remember that red can only be
opposite green and blue opposite yellow.

Remember that the complementary pairs
of matches must differ slightly in length

“for nature’s pairs can be made only with units
whose structures permit an interplay of forces between the partners.”

I fixed a blue match opposite a red
match of the same length

in defiance of the rules pointed them away
from the center on the double-stranded tape.

I saw laid a number of eggs on eggs on the sticky side
of a twig.

I saw a worm with many feet grow out
of an egg.

The worm climbed the twig a single helix and
gobbled the magnified edge of a leaf

in quick enormous bites.
It then secreted out of itself a gray floss

with which it wrapped itself tail first and so on
until it had completely muffled

and encased itself head last as in a mummy pouch.
I saw plushy iridescent wings push moistly out

of the pouch.
At first glued

together they began to part.
On each wing I saw a large blue eye

open forever in the expression of resurrection.
The new Nude released the flanges of her wings

stretching herself to touch
at all points the outermost rim of the noösphere.

I saw that for her body from which the wings expanded
she had retained the worm.

 

May Swenson

 

Baie fisici was ontsteld oor hul vakgebied se aandeel in die menseslagting van WO2 en heelwat het hulle tot `n vreedsame veld soos biologie gewend. Een was Maurice Wilkins wat hom aangesluit het by John Randall se pas gestigte eenheid vir biofisika te King’s College, Londen, waar hy en sy doktorale student Raymond Gosling die enigste twee was wat oor DNS navorsing gedoen het. Dit was juis daar in King’s College waar `n ontsaglike deurmekaarspul ontstaan het – misverstande, botsende persoonlikhede, vergeetagtigheid en professionele jaloesie als in een pot geroer met dubbele porsies kerrie en rissies by. Glad nie so vreedsaam soos hulle gedink het nie…

Randall het Rosalind Franklin, ‘n briljante kristallograaf, gevra om by sy laboratorium aan te sluit en in ‘n brief aan haar verduidelik dat sy oor DNS navorsing moet doen. Hy het die voorwaardes van Franklin se aanstelling nooit met Wilkins bespreek nie en Wilkins self het eers dekades later van die brief bewus geword. Franklin het daar begin werk terwyl Wilkins met vakansie was en met sy terugkeer was hy verstom om te vind dat die nuwe aankomeling nie net navorsing doen oor die onderwerp wat hy as sy eie beskou het nie maar dat Gosling nou onder haar leiding werk. Nóg Randall nóg Wilkins het ooit oor die aangeleentheid met mekaar gepraat en die hele situasie is vererger deur Wilkins en Franklin se botsende persoonlikhede: Wilkins was taamlik depressief en het konflik ten alle koste vermy; Franklin kon mense dik die donner in maak sonder dat sy dit eers agterkom. Alhoewel beide briljant was het Franklin gou uitgevind haar kristallografiese vermoëns was beter as Wilkins s’n en ek kry die indruk dat sy hom so ietwat geminag het.

Wilkins het op grond van kristallografiese data begin vermoed dat DNS moontlik ‘n heliese struktuur mag hê. Toe hy Franklin daarvan vertel het sy hom woedend toegesnou dat hy nie haar data vir haar mag interpreteer nie. Om die vrede te probeer bewaar het Randall besluit dat Franklin en Wilkins op onderskeidelik die A- en B-vorms van DNS moet konsentreer. Dit het sake egter nie veel verbeter nie.

Intussen het Watson by Crick se kantoor in Cambridge se Cavendish Laboratorium ingetrek. Crick moes navorsing doen oor hemoglobien en Watson oor die tabakmosaïekvirus, maar beide het spoedig besef dat hulle ‘n belangstelling in DNS se struktuur het, waarskynlik omdat Wilkins en Crick vriende was en dikwels oor hierdie onderwerp gesels het.

In November 1951 het Franklin haar resultate aan ‘n vergadering van die King’s Collegegroep voorgedra. Haar data het daarop gedui dat DNS ‘n heliese struktuur mag hê en ook dat dit monoklinies mag wees – ‘n kristallografiese term wat beteken dat die molekuul rotasie-simmetrie moet besit en dat subeenhede, indien teenwoordig, in teenoorgestelde rigtings rondom mekaar moet wentel, soos Swenson in haar gedig geskryf het: “mounting while descending.”

Watson was teenwoordig maar sy kennis van kristallografie was op daardie stadium maar karig. Hy het nie als verstaan wat Franklin gesê het nie, geen aantekeninge gemaak nie en ook baie van haar voordrag vergeet toe hy die volgende dag met sy kantoormaat daaroor gepraat het. Al wat hy onthou het, so wil dit my voorkom, was dat Franklin ‘n heliese struktuur genoem het.

Begeester deur hierdie idee het hulle ‘n model van ‘n driedubbele heliks gemaak. Franklin het dit een kyk gegee en in vlamme afgeskiet – haar voordrag het juis getoon dat so ‘n struktuur nie moontlik was nie maar Watson het dit nie begryp nie. As hy die ander besonderhede van Franklin se praatjie onthou en aan Crick vertel het, sou hulle die struktuur heelwat vroeër ontrafel het. Die atmosfeer by King’s College was teen hierdie tyd so giftig dat Franklin besluit het om oor ‘n paar maande, teen die einde van 1952, na Birbeck College te versit en DNS te laat vaar.

Franklin het haar werk anders benader as die twee by Cavendish. Volgens haar moes die data lei tot die struktuur – dikwels ‘n heeltemal suksesvolle aanslag maar dit het haar tydelik op ‘n dwaalspoor gelei en sy het besluit dat die A-vorm nie helies kan wees nie. Watson en Crick se invalshoek was: Kom ons kyk of die strukture wat ons uitdink by die data pas.

Toe Randall verneem van Crick en Watson se werk was hy taamlik vererg en het gesorg dat sir Lawrence Bragg, die Cavendish Laboratorium se main konyn, ‘n stokkie in die twee se wiele steek. Crick het teruggekeer na hemoglobien en Watson na die tabakmosaïekvirus en hoe om kristallografie te bemeester. Hulle het egter aanhou dink oor DNS. Crick het geweet van die verhoudings tussen A:T en C:G wat ek voorheen genoem het en ‘n chemikus gevra om uit te werk of die basisse met mekaar kan verbind. Toe hy verneem dat dit wel die geval is het hy onmiddellik besef dat dit ‘n meganisme vir DNS-replikasie kan verskaf.

Franklin se resultate is opgesom in ‘n verslag wat in November 1952 aan die Britse Mediese Navorsingsraad verskaf is – essensieel was dit net ‘n duideliker samevatting van haar praatjie van November 1951. Een van die mense wat die verslag ontvang het was Max Perutz van Cambridge.

Linus Pauling, ‘n gedugte chemikus van die VSA (hy het in 1954 ‘n Nobelprys gekry) het intussen begin dink oor DNS en ook ‘n driedubbele heliks voorgestel – anders as dié van Watson en Crick maar ewe verkeerd. Trouens, dit was vir Pauling eintlik ‘n verleentheid, want sy molekule was nie eers ‘n suur nie terwyl die S in DNS tog “suur” beteken! ‘n Onverstaanbare fout deur ‘n briljante gees in die geskiedenis van chemie.

Dit het Bragg egter oorreed om hulle toe te laat om weer aan DNS te werk: Pauling het Bragg se laboratorium ‘n paar jaar tevore die loef afgesteek in ‘n wetenskaplike tydren om die α-heliese struktuur van keratien te ontrafel en Bragg wou nie weer die verloorder wees nie.

Watson het tydens ‘n besoek aan King’s sonder sukses probeer om Franklin te oortuig dat DNS helies moet wees en daarna by Wilkins se laboratorium ingeloer waar hy ‘n foto (foto 51) getoon is van DNS se B-vorm. Hierdie foto is deur Gosling geneem terwyl hy onder Franklin se toesig gewerk het maar dit was nou in Wilkins se besit omdat hy nou weer Gosling se studieleier was. Dit het vir maande in ‘n laai gelê sonder dat iemand daarna gekyk het. Watson het onmiddellik besef dat die X-vorm in die middel net op een ding kan dui: ‘n heliks.

Photo 51

In Cambridge het Perutz die King’s College-verslag aan Crick en Watson gewys. Dit het niks bevat wat Watson nie reeds die vorige jaar tydens Franklin se lesing gehoor (en vergeet en nie verstaan) het nie maar dit het Crick laat besef dat DNS twee inmekaarpassende dele het en nie drie nie. ‘n Kollega, Jerry Donohue, het hom daarop gewys dat hy die verkeerde vorms van die vier basisse gebruik het. Met die korrekte strukture het als mooi inmekaar gepas.

Intussen het Franklin, heeltemal op haar eie, ook tot die besef gekom dat DNS ‘n dubbele heliks moet wees en ook ander eienskappe begin ontrafel maar Watson en Crick het haar met ‘n kortkop geklop. Hulle het ‘n model gebou wat aan al die vereistes van die kristallografiese data voldoen het en Wilkins en Franklin uitgenooi om te kom kyk.

Watson, Crick en die dubbele heliks.

Die twee besoekers het dadelik besef dat hierdie die korrekte struktuur was. Daar is ooreengekom dat dit gepubliseer sou word met Watson en Crick as enigste skrywers terwyl die ondersteunende data van Franklin en Wilkins in ander (maar aparte) artikels met drukkersink sou kennis maak.

Hierdie werk het in 1962 aan Watson, Crick en Wilkins die Nobelprys vir medisyne en fisiologie besorg. Franklin is in 1958 aan ovariale karsinoom oorlede. Baie mense was en is van mening dat sy hierdie prys postuum met hulle moes deel – dit sou moontlik gewees het aangesien die statute van die Nobel komitee eers in 1974 sodanig gewysig is dat dit nie na iemand se dood toegeken mag word nie. Nadoodse toekennings was egter baie skaars – tot op daardie tydstip is dit net twee keer postuum toegeken.

Daar is ook bewerings gemaak dat Franklin se werk deur Watson en Crick gesteel is, wat glad nie die geval was nie. Dit is wel so dat sy moontlik nie bewus was tot watter mate hulle van haar data gebruik gemaak het nie – indien sy dit wel geweet het, het sy nooit enige tekens van ontevredenheid getoon nie. Trouens; sy en Crick het later groot vriende geword.

Watson het in The Double Helix geïmpliseer dat die verslag wat Perutz aan hom en Crick gewys het vertroulik was. Dit het Perutz baie ontstel, want hierdie dokument was openbare besit en vrylik beskikbaar aan enigeen wat dit wou lees. Voorts was die verslag bloot ‘n samevatting van Franklin se lesing, met die inhoud waarvan Watson nie verstaan het nie en baie van vergeet het. Daar is ook beweer dat Wilkins nie foto 51 aan Watson en Crick moes gewys het nie omdat dit deur Gosling geneem is terwyl hy onder Franklin se toesig gewerk het. Teen daardie tyd was Gosling, foto en al, egter weer onder Wilkins se toesig en het die foto dus aan Wilkins behoort. Gosling het inderdaad later gesê Wilkins was heeltemal geregtig daarop om sy foto aan Crick te wys.

Raymond Gosling is in 2015 oorlede en het min of meer in die vergetelheid verdwyn. Hy was wel een van die mede-ontwikkelaars van vaskulêre sonografie, steeds ‘n belangrike tegniek in die arsenaal van moderne medisyne.

Maurice Wilkins het Randall opgevolg as hoof van die eenheid by King’s College waar hy verdere werk oor die heliese struktuur gedoen het en is in 2004 oorlede.

James Watson is nou 89. Hy het relatief min verdere navorsing gedoen, hom later toegespits op die administrasie van navorsing en was vir twee jaar hoof van die Menslike-Genoomprojek van die National Institutes of Health, maar het bedank omdat hy gekant was teen die patentering van gene wat deur lede van hierdie en Craig Venter se projek bepleit is.

Dalk was Francis Crick nie nederig nie, maar om Winston Churchill oor Clement Attlee te parafraseer, hy het baie redes gehad om nie nederig te wees nie. Hy het later nog heelwat belangrike navorsing oor molekulêre genetika gedoen en hom daarna tot neurobiologie gewend waar hy eweneens aansien verwerf het. Hy is in 2004 oorlede aan kolonkarsinoom maar het nog op sy sterfdag afrondingswerk gedoen aan ‘n artikel wat hy oor sy navorsing wou publiseer.

 

The Wonder of It

 

How wild, how witch-like weird that life should be!

That insensate rock dared dream of me,

And take to bursting out and burgeoning –

          Oh long ago – yo ho! –

And wearing green! How stark and strange a thing

That life should be!

 

Oh mystic mad, a rigadoon of glee,

That dust should rise, and leap alive, and flee

A-foot, a-wing, and shake the deeps with cries –

         Oh, far away – yo-hay!

What moony masque, what arrogant disguise

That life should be!

 

Harriet Monroe

Leon Retief. Die DNS-sepie Episode 2

Tuesday, September 26th, 2017

Habsburg lip

(Hiermee die tweede aflewering van 6  waarin Leon Retief die beginsels waarop erflikheid berus ondersoek. Die aflewerings sal weekliks op Dinsdae verskyn – volg gerus die geskiedenis oor DNS in hierdie uiters interessante artikels! – Red.)

DIE DNS-SEPIE EPISODE 2

Die Habsburg lip

Die Oostenrykse fisikus Erwin Schrödinger (van kat-faam) het in 1933 die Nobelprys ontvang vir sy werk oor kwantumfisika. Daarna het hy poste by verskeie universiteite buite sy geboorteland beklee – meestal kortstondig, onder andere omdat sy ietwat eienaardige huishouding, ‘n (hopelik gelukkige) ménage à trois, tesame met die feit dat hy nie sy hande van ander vroue kon afhou nie, wenkbroue laat lig en selfs aktiewe antagonisme ontlok het.

Later het hy ‘n professoraat by die universiteit van Graz aanvaar maar kort na die Anschluss het hy tereg so bedreig gevoel dat hy Oostenryk inderhaas verlaat het sonder om eers sy Nobel-medalje saam te neem. Die Ierse premier Éamon de Valera het hom ‘n pos aangebied by Dublin se pas gestigte Instituut vir Gevorderde Studie. Hierdie keer het hy darem net sy eggenote saamgeneem.

Schrödinger het blykbaar ‘n kat genaamd Milton gehad. Ek het dikwels gewonder wat van die dier geword het – is dit in Graz agtergelaat, saamgeneem na Dublin of was dit gelyktydig in sowel Dublin as Graz? Ons sal nooit weet nie…

Quantumwocky

‘Twas quantized and the de Broglie waves

        Did fade and fission on the glade:

All uncertain were the baryons,

        And the mesons decayed.

 

“Beware the Schrödinger, my son!

        The waves that crash, the scales that meter:

Beware the Heisenberg, and shun

         The luminiferous ether!”

 

He took his HP sword in hand:

          Long time the eigenstates he sought –

So rested he by the Fourier tree,

          And stood in philosophic thought.

 

And as metaphysics befogged his brain,

           The Schrödinger, with initial conditions,

Came tunneling through the complex plane,

            And radiated as it transitioned!

 

Equate, equate, and calculate!

            The Hewlett Packard went click-click-clack!

  He left it solved, its states resolved,

            And went propagating back.

 

“And hast thou answered the Schrödinger?

            Come to my blackboard, my wondrous boy!

O Feynman day! O Faraday!”

             He wrote lecture notes in his joy.

‘Twas quantized and the de Broglie waves

        Did fade and fission on the glade:

All uncertain were the baryons,

        And the mesons decayed.

 

Jerome Malenfant

 

In ‘n kort reeks lesings in Dublin, later uitgebrei en in boekformaat uitgegee as What is Life, het Schrödinger bespreek hoe fisika lig kan werp op biologie. Soos ander wetenskaplikes was hy beïndruk deur die feit dat chromosome oor generasies heen meestal akkuraat kan dupliseer en het hy die voorbeeld van die Habsburg-familie se prognatiese onderkaak, wat oor geslagte gestrek het, gebruik om dit te illustreer. Hy het verkeerdelik bereken dat ‘n geen uit hoogstens sowat ‘n duisend atome bestaan maar dit het volgens die beginsels van kwantumfisika impliseer dat gene nie sulke stabiele gedrag kan vertoon nie.

Dit het hom genoop om met ‘n ander verklaring vorendag te kom: “…(chromosomes) contain in some kind of code-script the entire pattern of the individual’s future development and of its functioning in the mature state.” Hy het verder voorgestel dat ‘n geen ‘n eendimensionele, aperiodieke, nie-repeterende kristal moet wees en dat die kode juis in die nie-repeterende aard van die geen gevestig moet wees, so nie sou dit nie vir al die verskillende fasette van erflikheid kon kodeer nie.

Schrödinger was die eerste persoon wat in die openbaar van gene as kodes gepraat het alhoewel hy na die beste van my wete nooit die woord “informasie” in hierdie konteks gebruik het nie. Die boek is meestal gunstig ontvang en dit was tot onlangs nog in druk, moontlik is dit nog steeds. Paradoksaal genoeg, al het dit ‘n hele generasie bioloë geïnspireer het sy argumente aanvanklik min invloed op daaropvolgende navorsing gehad – selfs sy idee van ‘n geen as ‘n “code-script” het vir ‘n lang tyd nie die sienswyse van latere bioloë betekenisvol beïnvloed nie.

Niemand het egter nog geweet wat die aard van die stof of stowwe is wat erflikheid dra en oordra nie, nog minder hoe dit betrokke is by die kleurvolle en bekoorlike rykdom van voorkoms, gedrag en metabolisme.

 

Biodiversity Is the Mother of All Beauty

 

in memory of Judy Davis

 

when I think of blood drops and little hurts

entering a field       filling the field

when I think of dandelions off their leashes

and the Noh play of dragonflies      airborne

red and metallic blue       light as silk

 

when I think that one sigh was the progenitor

of all life       that the binding of oxygen

and hydrogen is the most erotic calligraphy

that every thought       human and otherwise

                                       is an astronomical unit

that each is star-laced to its very core

 

when I think that inside every genome there

is a line of sight that surrounds the earth

that perception holds the evanescence

                          of all things within itself

that atoms are in a perpetual state of bliss

 

when I think that deer move elegantly between

trees like the great tea master Rikyū

did among his bowls      that a deep-sea coral

off the Hawaiian Islands is 4000 years old

 

when I think of parallel universes colonizing

the edges of birdsong       when I think that

         synaesthesia is the language of God

that flesh covers a wider and deeper pilgrimage

 

when I sit here knowing this is a dying world

nothing could be more effortless       more sacred

than this sleepy forest at dawn.

 

Don Domanski

 

Navorsing oor DNS en RNS het mettertyd meer lig begin werp op die samestelling van hierdie verbindings. Kortweg gestel, daar is gevind dat die DNS van enige gegewe spesie gelyke hoeveelhede A:T en G:C bevat, RNS weer op sy beurt gelyke hoeveelhede A:U en G:C. DNS dra die informasie wat nodig is om proteïene en RNS te sintetiseer, een van RNS se belangrikste take is om informasie na die ribosome te vervoer waar proteïene gesintetiseer word. Hierdie nukleïensuur is egter ‘n aparte bespreking werd en ek gaan geen verdere aandag daaraan gee nie.

Bioloë het meer belang gestel in wat gene doen as in waaruit hulle bestaan en hul reaksie op bogenoemde kennis was: Big whoop (skouerophaling), hierdie verbindings is te eenvoudig om die kompleksiteit van erflikheid te kan hanteer. Die algemene opinie was byna sonder uitsondering dat gene proteïene moet wees en as ek in daardie tydperk navorsing gedoen het instede van jare later sou ek ook so gedink het – proteïene kan geweldige komplekse molekules wees, daar is derduisende van hulle en dit was na my mening ‘n heeltemal redelike aanname.

Aannames sonder data beteken egter niks, en dan moet daardie data nog korrek wees. Wendell Stanley het in 1936 die tabakmosaïekvirus gekristalliseer en dit beskryf as ‘n proteïen. Hy het in 1946 vir hierdie werk die Nobelprys ontvang. Navorsing deur ander wetenskaplikes het later getoon dat sy monsters deur mikroskopiese hoeveelhede RNS besmet was en dat hierdie virus se genetiese materiaal hoegenaamd nie uit proteïene bestaan nie maar uit RNS. Voordat hierdie glipsie vasgestel is het sy werk egter baie bygedra tot teenstand teen die bevindings van ‘n kort, kaalkop, eksentrieke mikrobioloog by die Rockefeller Instituut Hospitaal in New York.

Die teruggetrokke Oswald Avery het die gewoonte gehad om sy oë toe te maak en met een hand oor sy pankop te vrywe wanneer hy oor iets gesels. Sy persoonlike laboratorium was ingerig in die vorige kombuis van ‘n saal vir siekes – nie die eerste of die laaste keer dat opsienbare ontdekkings in so ‘n eenvoudige omgewing gemaak word nie.

Sy spesifieke belangstelling was in die pneumokokkus bakterie wat, soos die naam aandui, pneumonie kan veroorsaak. Dit was reeds bekend dat sommige bakterieë se virulensie afhanklik is van die struktuur van hul kapsels: S (smooth) was dodelik, R (rough) was nie en hierdie gogga was geen uitsondering nie. Avery en ‘n paar medewerkers het gevind dat die S-vorm hul virulensie aan die R-vorm kan oordra deur middel van wat hy ‘n transformerende faktor genoem het. Artikels oor sy navorsing wat hy in die vroeë tot middel 1940’s gepubliseer het, het getoon dat hierdie faktor uit DNS bestaan, nie uit proteïene of RNS nie.

Sy resultate het heelwat teenstand ontlok, veral van Alfred Mirsky wat in dieselfde gebou gewerk het en beskou is as die voorste kenner van die vyf basisse (A, T, G, U en C) wat deel uitmaak van DNS en RNS. Mirsky het herhaaldelik en aanhoudend daarop gehamer dat Avery nie seker kon wees dat sy transformerende faktor geheel en al geen proteïene bevat het nie en sy opinie het baie gewig gedra, veral onder daardie bioloë wat nie veel van chemie geweet het nie. Avery kon destyds inderdaad nie so iets beweer nie maar nadat ander navorsers sy resultate in ander organismes bevestig het en Avery al meer oortuigende bevindings gepubliseer het moes Mirsky later teësinnig toegee dat Avery reg is.

Alhoewel hierdie ‘n reuse stap vorentoe was het daardie bioloë wat hulle op genetika toegespits het en die chemiese aspek so ietwat verwaarloos het nie die implikasies van Avery se ontdekking besef nie. Max Delbrück was, soos altyd, brutaal reguit: “…when people began to realise that it might be DNA, that wasn’t really so fundamentally a new story, because it just meant that genetic specificity was carried by some goddamn other macromolecule, instead of proteins.”

Avery het in 1948 afgetree. Hy is etlike kere vir die Nobelprys benoem –  wat hy dubbel en dwars verdien het – maar is in 1955 oorlede sonder om daardie erkenning te ontvang. In 1949 het die New York Times berig dat ‘n navorser by die Rockefeller Instituut ontdek het dat gene ten minste ten dele bestaan uit “desoxyribonucleic acid” soos dit destyds genoem is. Die naam van die wetenskaplike? Alfred Mirsky…

Ek weet nie wat Avery hiervan gedink het nie. Soos enige wetenskaplike sou hy sekerlik erkenning vir sy werk wou gehad het, maar gegewe wat ek oor sy geaardheid kon vasstel het hy waarskynlik maar net sy skouers opgehaal en voortgegaan met die laaste paar jaar van sy lewe, wat hy deurgebring het by sy broer, wat ook ‘n mikrobioloog was. Sy naam het na sy dood vir ‘n lang tyd grootliks in vergetelheid verval. Dit is nou maar eenmaal in die natuurwetenskappe dikwels so dat dit feite is wat onthou en aan studente geleer word terwyl die name van die ontdekkers daarvan baie keer nie genoem word nie. Dis soos om te praat van “Winternag” en Eugene Marais se naam te verswyg.

 

Song

 

Let it be forgotten, as a flower is forgotten,

Forgotten as a fire that once was singing gold.

Let it be forgotten for ever and ever –

Time is a kind friend, he will make us old.

 

If anyone asks, say it was forgotten

Long and long ago –

As a flower, as a fire, as a hushed footfall

In a long forgotten snow.

 

Sara Teasdale

 

Gelukkig het wetenskaplikes darem later besef dat Avery nie die eer ontvang het wat hom toegekom het nie. Wendell Stanley was een en het in 1970 die volgende geskryf: “I have searched my memory and have failed to find any really extenuating circumstances for my failure to recognize the full significance of the discovery of transforming DNA.”

 

Leon Retief. Die DNS-sepie Episode 1

Tuesday, September 19th, 2017

Terry Thomas

(Hiermee die eerste aflewering van 6  waarin Leon Retief die beginsels waarop erflikheid berus ondersoek. Die aflewerings sal weekliks op Dinsdae verskyn – volg gerus die geskiedenis oor DNS in hierdie uiters interessante artikels! – Red.)
DIE DNS-SEPIE EPISODE 1

 

genetics

 

My mother has a gap between

her two front teeth. So does Daddy Gunnar.

Each child in this family has the same space

connecting us.

 

Our baby brother, Roman, was born as pale as dust.

His soft brown curls and eyelashes stop

people on the street.

Whose angel child is this? they want to know.

When I say my brother, the people

wear doubt

thick as a cape

until we smile

and the cape falls.

 

Jacqueline Woodson

 

Mens kan jouself die volgende scenario indink: ‘n Homo sapiens moeder van lank, lank gelede sit en kyk na haar kroos terwyl die familie kou aan ‘n pas afgeslagte bok. Vir die soveelste keer wonder sy: hoekom het my twee seuns ook daardie gaping tussen hul voortande nes hul pa maar my dogter nie? Het dit dalk te doen met die aandjie wat ek saam met die buurman deurgebring het?

Die beginsels waarop erflikheid berus was tot sowat ‘n eeu gelede heeltemal onbekend en dit het Charles Darwin hoofbrekens gegee. Ook nie verbasend nie, gesien dat die woord “genetika” eers in 1905 vir die eerste keer gebruik is. Mettertyd het die vakgebied van molekulêre biologie ontstaan, deur Erwin Chargaff (nie heeltemal tong in die kies nie) bestempel as “…the practicing of biochemistry without a licence.”

Molekulêre biologie word algemeen beskou as die studie van groot biomolekules soos proteïene en DNS/RNS sowel as hul interaksies. Bietjie van ‘n verkeerde beskrywing na my mening, want biochemici wat kleiner molekules soos koolhidrate, vitamiene, hormone en dies meer bestudeer, wy ook tog hul tyd aan biomolekules. Molekulêre genetika is waarskynlik ‘n beter beskrywing en die twee terme word as ekwivalente gebruik. Maar nou ja, allerhande benamings steek maar soms vas en bly in gebruik – vitamiene word steeds so genoem alhoewel nie almal amiene is nie en wetenskaplikes praat steeds in Afrikaans van walvisse en vlermuise terwyl hulle goed weet dat hierdie diere nóg visse nóg muise is.

Meer wetenskaplikes uit diverse dissiplines het bydraes gelewer tot molekulêre biologie as enige ander rigting in die studie van die materiële werklikheid wat ons omring en waarvan ons ook deel is: evolusionêre biologie, populasiegenetika, fisika, wiskunde, informasietegnologie, rekenaarwetenskap, biochemie, paleontologie, vergelykende anatomie, elektronmikroskopie, selbiologie en kriptografie. Dit is te verstane: daar was nog altyd ‘n onblusbare weetgierigheid oor die aard van lewende organismes oor die algemeen en die mensdom in die besonder – The Proper Study of Mankind is Man, soos Pope gesê het.

Molekulêre biologie het weliswaar nie sy oorsprong gehad met die studie van die mensdom nie, maar dit het met verloop van tyd, en veral in die 21e eeu, aan ons die bekoorlikste en interessantste insigte begin gee oor ons evolusionêre agtergrond, oor wie ons is, oor ons plek in die genestelde hiërargie van die biosfeer en dus ons verwantskap met ander organismes, lewend of uitgestorwe. Die ontdekkingsreis duur steeds voort en is vergelykbaar met die insigte wat Kopernikus aan ons gegee het.

Die name van Jim Watson en Francis Crick is sekerlik aan almal bekend maar die ontdekking van die struktuur van DNS in 1953 het hoegenaamd nie beteken dat die geheime van die genetiese kode eers naastenby ontrafel was nie. Kennis van die struktuur het navorsers wel ‘n stewige wegspringplek gegee maar dit was maar net die begin van dekades se navorsing en steeds is dit het einde niet.

Baie ander wetenskaplikes het uiters belangrike bydraes gelewer, die laaste “woord” van die DNS-kode is eers in 1967 ontsyfer maar daar is nog baie interessante vrae wat wag op antwoorde. Die geskiedenis van molekulêre biologie is byna net so interessant soos die vakgebied self en is besaai met onverwagte bevindings, eksentrieke, hardkoppige karakters, hewige menings- en persoonlikheidsverskille, doodloopstrate, verrassende deurbrake en baie insigte in wat en wie ons as mense is. Deur die jare heen is baie voorspellings gemaak, sommige hopeloos optimisties, ander ewe pessimisties. Die tyd sal leer wat hierdie vakgebied nog sal oplewer. Uit die aard van die saak kan ek net aan enkele aspekte aandag gee maar ek hoop dat die een of twee lesers wat nog tot op die einde van die reeks wakker kan bly dit interessant mag vind. Of dalk ook nie…

Molekulêre biologie, soos alle aspekte van die moderne natuurwetenskappe, het nie sommer eendag in ‘n laboratorium ontstaan nie. Die geskiedenis strek veel verder terug as net die ontsyfering van die struktuur van DNS, belangrik soos dit was.

Selektiewe teling of kweking is natuurlik al deur die eeue deur boere toegepas – dit is per slot van rekening waar onder andere honde vandaan kom – maar mens kan beslis sê dat moderne genetika sy oorsprong gehad het in die tuin van ‘n obskure klooster in Brnö. In 1837 het die skaapboere in daardie omgewing ‘n vergadering belê om te bespreek hoe hulle skape se wolproduksie kan verhoog. Een van die sprekers was ab Napp (hoe mooi rol daai twee woorde nie van die tong af nie!) van die nabygeleë klooster – as groot grondeienaar in daardie omgewing het die klooster vanselfsprekend ‘n belang in hierdie onderwerp gehad.

Tydens sy toespraak het Napp die volgende gesê: “Ons moet nie praat oor die teorie en proses van teling nie. Die vraag moet wees: wat word oorgeërf en hoe?” Die laaste sin is steeds die kern van genetika. Die ab het ‘n aantal intelligente monnike in sy klooster byeengebring om hierdie vraagstuk te ondersoek en dit is seker nie nodig om uit te brei op wat sy opvolger, Gregor Mendel, met ertjies vermag het nie. Ek wonder hoe Mendel sy ertjies geëet het?

 

I Eat My Peas with Honey

 

I eat my peas with honey;

I’ve done it all my life.

It makes the peas taste funny,

But it keeps them on the knife.

 

Anoniem

 

 

Wings

 

We have

a microscopic anatomy

of the whale

this

gives

Man

Assurance

William Carlos Williams

 

We have

a map of the universe

for microbes,

we have a map of a microbe

for the universe.

 

we have a Grand Master of chess

made of electronic circuits.

 

But above all

we have

the ability

to sort peas,

to cup water in our hands,

to seek

the right screw

under the sofa

for hours

 

This gives us

wings.

 

Miroslav Holub

 

Mendel het sy navorsing in 1866 in ‘n obskure joernaal gepubliseer. Sommige lesers het dit in elk geval verkeerd verstaan en dit het vir jare geen aandag getrek nie tot dit in 1900 deur Carl Correns, Hugo de Vries en Erich von Tschermak herontdek is. Darwin was nie van Mendel se werk bewus nie. As hy daarvan geweet het sou sy teorie oor erflikheid (heel tereg in vlamme afgeskiet) waarskynlik baie anders daar uitgesien het.

Drie jaar na Mendel se eksperimente het die Switserse dokter Friedrich Miescher die etter in chirurgiese verbande ondersoek (wat dokters nie als doen nie, né) en afgekom op ‘n substans wat net in selkerne teenwoordig was en dus nukleïen genoem is. Albrecht Kossel het in 1878 die nie-proteïen komponent van nukleïen geïsoleer en dit as ‘n suur identifiseer, nog later het hy die vyf basisse van hierdie substans ontdek: adenien (A), sitosien (C), guanien (G), timien (T) en urasiel (U). Die eerste vier kom net in DNS voor, in RNS word T deur U vervang alhoewel niemand destyds eers van RNS geweet het nie. In 1883 is chromosome die eerste keer waargeneem en ook gevind dat dit alleenlik in selkerne teenwoordig is maar dit is nie met erflikheid verbind nie.

Daarna is heelwat navorsing oor hierdie basisse gedoen, waarskynlik omdat hulle net in selkerne voorkom maar die belang daarvan vir erflikheid was vir dekades onbekend. Theodor Boveri en Oscar Hertwig het in baanbrekende werk getoon dat chromosome hulself kopieer net voordat seldeling plaasvind en voorgestel dat hierdie strukture betrokke is by erflikheid. In 1902 het Walter Sutton, as deel van sy PhD tesis, twee artikels oor sprinkane gepubliseer waarin hy sy eie en Boveri se observasies gebruik het om voor te stel dat “… (chromosomes) may constitute the physical basis of the Mendelian law of heredity” en: “… we should be able to find an exact correspondence between the behaviour in inheritance of any chromosome and that of the characters associated with it in the organism.”

Sutton het nooit sy navorsing voltooi nie en besluit om liewer medisyne te gaan studeer. In 1909 het Wilhelm Johannsen die eerste keer die term “geen” gebruik maar vir hom en baie van sy opvolgers was dit bloot ‘n teoretiese konsep en het hulle gene nie beskou as fisiese objekte nie. Selfs in 1933 het die genetikus Thomas Hunt Morgan, in ‘n toespraak tydens ontvangs van sy Nobelprys, verklaar: “There is no consensus among geneticists as to what genes are – whether they are real or purely fictitious.”

Hermann Muller, ‘n student van Morgan (hulle het glad nie ‘n goeie verhouding gehad nie), die genetikus Nikolai Timoféef-Ressovsky en die fisici Karl Zimmer en Max Delbrück het intussen begin om navorsing te doen oor die effek van bestraling op organismes. Timoféef-Ressovsky was ‘n Rus wat hom in Duitsland gevestig het nadat Stalin aan bewind gekom het. Na Duitsland se nederlaag het hy teregstelling met ‘n haarbreedte vrygespring. Zimmer is na die oorlog deur die Russe gevange geneem om aan hul kernprojek te werk en het eers in 1955 na Duitsland kon terugkeer. Delbrück, wat in 1969 die Nobelprys ontvang het, was so gefassineer deur die ontluikende veld van genetika dat hy sy hele loopbaan aan hierdie vak gewy het.

Die resultate van hierdie vier se werk het onteenseglik daarop gedui dat gene inderdaad bestaan maar (soos die geval behoort te wees met enige goeie navorsing) het dit meer vrae laat opduik as wat dit beantwoord het. Delbrück het in 1935 geskryf: “We will thus leave unresolved the question of whether the individual gene has a polymeric form that arises through the repetition of identical structures of atoms, or whether it exhibits such periodicity.” Die implikasie van Delbrūck se stelling is nie deur almal besef nie.

Oftewel; daar is chromosome en daar is gene, maar niemand het die vaagste benul gehad van wat hulle nou eintlik is of hoe hulle werk nie. Muller en ander se eksperimente het slegs sigbare morfologiese afwykings tot gevolg gehad en geen aanduiding gegee van hoe biochemiese prosesse deur gene beïnvloed word nie. Hierdie probleem is opgelos toe George Beadle en Edward Tatum besef het dat Neurospora, die alledaagse broodskimmel, al hul eie vitamiene sintetiseer en dus nie afhanklik is van ‘n eksterne bron vir hierdie verbindings nie. Met die hulp van X-strale het hulle verskeie muteerde swamme geskep wat nie al die vitamiene kon sintetiseer nie. Verdere ondersoek het getoon dat elke mutasie elke keer ‘n verskillende ensiem in die vitamiene se biosintese buite aksie gestel het, eksperimentele bewys dat gene ensieme produseer. Hulle gevolgtrekking was radikaal vir daardie tyd: “… a single gene may be considered to be concerned with the primary production of a single specific chemical reaction.”

 

 

Chromosomes

 

Older than hate are we, older than time,

Older than God when God was newly spewed

Out of the mind of man; older than slime

Out of which man crawled, dripping, heavy-thewed,

 

With wet hair matted. Old are we – and young:

Young as a squirming babe in a midwife’s hands

Or asleep in a womb; young as words just flung

Out of a mouth; or wispy new-spun strands

 

Of a spider’s web; or crimson butterflies

With wings still damp through breaking painfully

From tightly wound cocoons; young as lies

Untold; and as the next tide of the sea;

 

Younger than grapes just purple; younger than

Tomorrow. Grayly old and young are we.

Guiding the stumbling groping course of man,

We are eternal, and eternity.

 

Thomas W. Duncan