Velika naučna otkrića nastaju često na prezrenim stvarima – na nekoj buđi, mušicama – ili crvima. 2002. južnoafrički naučnik litvansko-ruskog porijekla Sydney Brenner podijelio je Nobelovu nagradu za medicinu ili fiziologiju s Robertom Horvitzom i Johnom Sulstonom za rad na genetičkim mehanizmima kontrole razvoja organa. U suštini, njihova Nobelova je omaž jednom neuglednom crviću iz grupe nematoda, koji ima naučni naziv Caenorhabditis elegans.

Brenner je rođen 13. januara 1927. godine kao sin jevrejskih imigranata u Južnoafričku republiku.

Kao mladić, bio je izuzetno vrijedan, talentovan i radoznao – i oduvijek ga je privlačila oblast biomedicinskih nauka. U vrijeme njegove mladosti, pojavila se jedna nova grana biologije – molekularna biologija i molekularna genetika i on je odlučio da baš to treba biti njegova sfera djelovanja… Zašto? Pa to mu je bilo sasvim novo, nepoznato i činilo mu se da se tu mogu otkrivati nove svari. I bio je u pravu.

Vratimo se na nematodu – elegantnog crva Caenorhabditis elegans. Njegovo ime bi otprilike značilo “elegantni štapić”. Radi se malenom valjkastom crvu, ne dužem od 1mm, koji, za razliku od dosta drugih valjkastih crva, nije parazit, nego je slobodno živući. Hrane se bakterijama koje žive na stvarima koje trunu. 

1963. Sydney Brenner počinje koristiti ove crve kao model-organizam za istraživanje razvoja nervnog sistema. Od tog momenta, Caenorhabditis postaje diva biomedicinskih istraživanja i jedan od omiljenih modela u ovoj oblasti. 

 

Šta znači model-organizam? 

To su organizmi koji služe za intenzivno proučavanje nekih bioloških fenomena, odnosno laboratorijski organizmi. Osnovne stvari i procesi u živim organizmima su evolutivno očuvani i ne moramo mnoge stvari proučavati na ljudima, a često to nije ni moguće. 

U biomedicinskim istraživanjima potrebno je da organizmi ne budu preveliki, da se mogu lako uzgajati i da se brzo razmnožavaju kako bi se pratili neki fenomeni i osobine kroz generacije. Thomas Hunt Morgan je uveo vinske mušice kao jedan čest model, a Sydney Brenner će to učiniti s Caenorhabditis elegans, i crvić će 2002. godine – iste godine kada je i Brenner dobio Nobelovu – postati prvi višećelijski organizam čiji je cijeli genom sekvenciran. 

Također, napravljena je i mapa morfogeneze C. elegans, od oplođenog jajeta do odraslog crva i to je prva mapa morfogeneze jednog živog organizma. Utvrđeno je da u razvoju ovog organizma bude formirano tačno i uvijek 1090 ćelija, a od toga 131 umre u procesu “programirane smrti” (apoptoza). 

 

Šta je to Brenner otkrio na ovim crvima?

Jedan od razloga što ih je odabrao da mu budu model za istraživanja, bilo je to što ih je mogao uzgajati u velikim populacijama, a kada imate veliku populaciju nečega, onda lakše možete pronaći divergencije – odstupanja u razvoju. Tako je Brenner u masi crvića pronašao one koji se nisu normalno kretali, bili su nekoordinisani. Njih je izdvajao i pokušavao naći koji to genetički defekt imaju. 

Ovi izdvojeni crvi su, ispostavilo se, imali defektne proteine ULC koji imaju važnu ulogu u normalnoj funkciji nervnih aksona. 

 

Zašto je ovo važno u istoriji nauke?

Otkrivanje sasvim novog seta gena – ULC, dovelo je do novih spoznaja o razvoju nervnog sistema te genetičkoj kontroli razvoja organa i organskih sistema. Korištenje upravo ovog crva u ogledima dovelo je Brennera, Horvitza i Sulstona i do otkrića apoptoze, programirane samoeliminacije ćelija, a to je opet dovelo i do shvatanja procesa uključivanja i isključivanja gena. 

Sam Brenner je bio jedna od ključnih osoba u razvoju informacione teorije genetičkog koda jer je, uz Francisa Cricka i Françoisa Jacoba shvatio kako je RNK, a ne DNK zapravo ključna molekula genetičkog uputstva.

Brenner je teoretski dokazao sredinom 1950-ih da se genetički kod “ne preklapa” nego da je svaki nukleotid dio samo jednog tripleta (tri nukleotida određuju svaku aminokiselinu u proteinu) i uzastopni “trojni kodoni” se čitaju redom. 1961. Brenner i Crick su to potvrdili u laboratoriju. Iste je godine Brenner, s Françoisom Jacobom i Matthewom Meselsonom, objavio njihovu demonstraciju postojanja informacione RNK. 

Da, to je ona molekula koju sada tako često spominjemo u kontekstu COVID-19 vakcina i često je označavamo kao mRNA, prema njenom engleskom nazivu – messenger RNA. Tokom sljedeće dvije godine, često s Crickom, Brenner je pokazao kako se prekida sinteza proteina kodiranih DNK sekvencama.

Brenner je preminuo 5. aprila 2019.