Versindaba » DNS Leon Retief
Posts Tagged ‘DNS Leon Retief’
(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
Our baby brother, Roman, was born as pale as dust.
When I say my brother, the people
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?
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.”
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.