Escherichia coli, μια αμφιλεγόμενη προσωπικότητα αλλά με μεγάλη προσφορά στην εργαστηριακή έρευνα

Escherichia coli, μια αμφιλεγόμενη προσωπικότητα αλλά με μεγάλη προσφορά στην εργαστηριακή έρευνα

Συνεχίζουμε το αφιέρωμά μας στα δημοφιλή πειραματικά υλικά, περνώντας στην Escherichia coli, έναν πραγματικό Ιανό του κόσμου των μικροβίων,  καθώς η γενναιοδωρία του, προς εμάς και τις υποθέσεις μας (έρευνα, παραγωγή προϊόντων), συνυπάρχει με την απειλητική ως και θανατηφόρο δράση του. Την συναντήσαμε λοιπόν σε μια από τις σχετικά πρόσφατες κατοικίες της, ένα εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας, και τις θέσαμε τις γνωστή ακολουθία ερωτήσεων, στις οποίες απήντησε με προθυμία.

Ποιο είναι το όνομά σας;
Ο άνθρωπος που με ανεκάλυψε πρώτος, ο Γερμανός παιδίατρος Theodor Escherich το 1885 στα κόπρανα παιδιών, με ονόμασε Bacterium coli commune, για να δηλώσει το πόσο διαδεδομένη είμαι στο κόλον του εντέρου των ανθρώπων. Στη συνέχεια μού αποδόθηκε το όνομα Bacterium coli, σήμερα όμως είμαι διεθνώς γνωστή ως Escherichia coli, προς τιμήν του ανθρώπου που με ανεκάλυψε.

Πού κατοικείτε;
Σας είπα ήδη. Κατοικώ στο κόλον του εντέρου, και γι’ αυτό άλλωστε χαρακτηρίζομαι κολοβακτηρίδιο. Από εκεί όμως, γύρω στα τέλη του 19ου αιώνα, μετεκόμισα και στις εργαστηριακές καλλιέργειες, όπου άρχισα να χρησιμοποιούμαι όλο και περισσότερο ως πειραματικό υλικό, αφού όμως βρέθηκαν τρόποι να προληφθούν οι λοιμώξεις που μπορώ να προκαλέσω.

Πώς βρεθήκατε στο κόλον του εντέρου και τι ακριβώς κάνετε εκεί;
Εγκαθίσταμαι στο κόλον του εντέρου σας (όπως και των υπολοίπων θηλαστικών) κατά τη γέννησή σας και συνεχίζω να βρίσκομαι εκεί για όλη τη διάρκεια της ζωής σας. Φυσικά δεν είμαι μόνη μου, διότι αποτελώ μέρος της αχανούς επικράτειας του μικροβιώματός σας που αριθμεί πολύ περισσότερα κύτταρα απ’ ότι τα δικά σας. 

Όσο παραμένω στη θέση αυτή, η συμβίωσή μου μαζί σας είναι αμοιβαία επωφελής. Απολαμβάνω ένα σταθερό περιβάλλον που μου εξασφαλίζει ύλη και ενέργεια για να επιβιώνω και να πολλαπλασιάζομαι και σε αντιγύρισμα επιτηδεύομαι στην προσφορά πολύτιμων υπηρεσιών για την υγεία σας. Συμβάλλω στη διάσπαση των τροφών, ανταγωνίζομαι παθογόνα μικρόβια που μπορεί να σας βλάψουν, εξαλείφω επικίνδυνες τοξίνες, εκπαιδεύω το ανοσοβιολογικό σας σύστημα να αναγνωρίζει αντιγόνα και να τα εξουδετερώνει, ενώ παράγω χρησιμότατες ουσίες, χωρίς τις οποίες δεν θα μπορούσατε να ζήσετε. Ενδεικτικά αναφέρω τη βιταμίνη Κ και μερικές βιταμίνες του συμπλέγματος Β.

Θέλω όμως να είμαι ειλικρινής μαζί σας. Μπορώ να γίνω επικίνδυνη αν βρεθώ στο στομάχι σας, στους πνεύμονές σας ή άλλα όργανα και ακόμη περισσότερο επικίνδυνη αν ανήκω σε μερικά επικίνδυνα στελέχη όπως το Ο104 και το Ο157 που παράγουν μια τοξίνη, ικανή να προκαλέσει νεφρική ανεπάρκεια, αναιμία, ακόμη και θάνατο.

Th. Escherich

Και στα εργαστήρια, τους τόπους νέας κατοικίας σας  με τι ασχολείστε;
Στις νέες κατοικίες μου εγκαταστάθηκα στα τέλη του 19ου αιώνα, και άρχισα να προσφέρω-μαζί με άλλα βακτήρια είναι αλήθεια- τις υπηρεσίες μου στη μελέτη του τρόπου με τον οποίο σας προκαλούμε λοιμώξεις, δηλαδή στη Μικροβιολογία. Από τα μέσα όμως του 20ου αιώνα άρχισα να αποκτώ όλο και μεγαλύτερη δημοφιλία, καθώς πολλοί επιστήμονες είδαν σε μένα ένα απλό βιολογικό σύστημα που προσφερόταν-λόγω και της ευκολίας με την οποία καλλιεργούμαι- για τη μελέτη σημαντικών βιολογικών διεργασιών.

Ένας μάλιστα από αυτούς, ο νομπελίστας Jacques Monod, είχε πει σχετικά-με κάποια λογική δόση υπερβολής, διότι μου οφείλει ένα βραβείο Nobel:

Ό,τι ισχύει για την Escherichia coli ισχύει και για έναν ελέφαντα

Έτσι επεκτάθηκα διαδοχικά από τα εργαστήρια Μικροβιολογίας, στα εργαστήρια Βιοχημείας και από εκεί στα εργαστήρια Μοριακής Βιολογίας και Τεχνολογίας Ανασυνδυασμένου DNA. Θα έλεγα, χωρίς υπερβολή, πως αυτά που γνωρίζετε για μένα, είναι πολύ περισσότερα απ᾽ όσα γνωρίζετε για τον ίδιο τον οργανισμό σας και πως οι περισσότερες γνώσεις που έχετε για τη λειτουργία του γενετικού υλικού και τον χειρισμό του-και να μην το ξεχνούμε και πολλά Nobel…- οφείλονται σχεδόν αποκλειστικά σε μένα. 

Jacques Monod

Θα μας θυμίσετε τους  επιστήμονες με τους οποίους συνεργαστήκατε και τι επιτύχατε μαζί τους;
Ο κατάλογος των ερευνητών με τους οποίους συνεργάστηκε είναι μακρύς. Ωστόσο με ενδεχόμενο να παραλείψω κάποιους, θα σας έλεγα πως ξεχωρίζω τους ακόλουθους:

• Τους Max Delbrück και Salvador Luria οι οποίοι με το πείραμα που διεξήγαγαν το 1943 χρησιμοποιώντας καλλιέργειές μου απέδειξαν  πως οι μεταλλάξεις δεν υπαγορεύονται από το περιβάλλον-ώστε οι οργανισμοί να προσαρμόζονται σε αυτό- αλλά πως είναι τυχαία γεγονότα και πως οι φορείς τους υπόκεινται στη δράση της Φυσικής Επιλογής. Το βραβείο Nobel με το οποίο τιμήθηκαν το 1969, οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στο πείραμά τους, μαζί μου. 
• Τον Joshua Lederberg και τον Edward Tatum οι οποίοι το 1946 απέδειξαν πως μπορώ να ανταλλάσσω γενετικό υλικό με τις όμοιές μου, χρησιμοποιώντας τον μηχανισμό της βακτηριακής σύζευξης. Και οι δύο τιμήθηκαν με βραβείο Nobel (o Lederberg ειδικά χάρη στην ενασχόλησή του με μένα) το 1958.
• Τον Alfred Hershey και τη βοηθό του Martha Chase, οι οποίοι το 1952 χρησιμοποιώντας ιούς που μπορούν να με μολύνουν, απέδειξαν ότι, πέραν πάσης αμφιβολίας, το DNA είναι το γενετικό υλικό. Ο Hershey για την εργασία αυτή τιμήθηκε το 1969 με το βραβείο Nobel.
• Τους Matthew Meselson και Franklin Stahl που με ένα ευφυέστατο πείραμα το 1957 επιβεβαίωσαν την υπόθεση των Watson και Crick, ότι το DNA αντιγράφεται με ημισυντηρητικό τρόπο.
• Τον Arthur Kornberg ο οποίος απεμόνωσε το 1957 από εμένα την πρώτη γνωστοποιηθείσα πολυμεράση η οποία συμμετέχει στην αντιγραφή του DNA και τιμήθηκε με βραβείο Nobel το 1959 γι’ αυτό.  
• Tην Audrey Stevens, η οποία πειραματιζόμενη με εμένα ανεκάλυψε (ταυτόχρονα με άλλους επιστήμονες) στα 1959 το ένζυμο που εμπλέκεται στη μεταγραφή του DNA (RNA  πολυμεράση) αλλά και τον παράγοντα σ ο οποίος την καθοδηγεί για το ποιο γονίδιο θα μεταγράψει.
• Τον Paul Charles Zamecnik ο οποίος το 1960 ανέπτυξε ένα δικό μου εκχύλισμα ελεύθερο κυττάρων, με τη χρησιμοποίηση του οποίου οι Marshall Nirenberg και Johann Matthaei έσπασαν τον γενετικό κώδικα. Ο Νirenberg τιμήθηκε με βραβείο Nobel για την εργασία αυτή το 1968.
• Τον Jacques Monod και τον François Jacob οι οποίοι στις αρχές της δεκαετίας του 1960 απεκάλυψαν πώς μπορώ να ρυθμίζω την έκφραση των γονιδίων μου, εργασία για την οποία τιμήθηκαν με το βραβείο Nobel το 1965.
• Τους ερευνητές που πιστώθηκαν την ανακάλυψη των περιοριστικών ενδονουκλεασών (Werner Arber 1962), τον τρόπο με τον οποίο δρουν (Hamilton O. Smith 1970) και την χρησιμοποίησή τους, ως εργαλεία για τη χαρτογράφηση του γονιδιώματος των ιών (Daniel Nathans), όλοι  τους τιμηθέντες με το βραβείο Nobel το 1978.
• Τους Stanley Norman Cohen και Herbert W. Boyer οι οποίοι εργαζόμενοι με πλασμίδιά μου και περιοριστικές ενδονουκλεάσες στις αρχές της δεκαετίας του 1970 συνέθεσαν το πρώτο μόριο ανασυνδυασμένου DNA.
• Τους ερευνητές της εταιρείας Genentech (ο Herbert Boyer ήταν εκ των ιδρυτών της) οι οποίοι το 1978 κατόρθωσαν να παραγάγουν ανθρώπινη ινσουλίνη από γενετικά τροποποιημένα στελέχη μου με τη χρήση Τεχνολογίας Ανασυνδυασμένου DNA, η οποία διατέθηκε στην αγορά το 1982, ως η πρώτη  φαρμακευτική πρωτεΐνη, παράγωγο γενετικά τροποποιημένου οργανισμού.

Σήμερα με τι ασχολείστε;
Φυσικά εξακολουθώ να προσφέρω τις υπηρεσίες μου στη βασική έρευνα, δραστηριοποιούμαι  όμως και στην εφαρμοσμένη, για την παραγωγή προϊόντων και υπηρεσιών στο πλαίσιο της Βιοτεχνολογίας. Η παραγωγή νέων φαρμάκων και τεχνικών για τη θεραπεία νοσημάτων, συμπεριλαμβανομένου και του καρκίνου, η παραγωγή βιοκαυσίμων, η αξιοποίησή μου ως βιοδείκτη για τον εντοπισμό ρυπάνσεων στον αέρα ή στο νερό, είναι μερικά από τα ενδιαφέροντά μου.

Κλείνοντας την συνέντευξη, θα επιθυμούσατε να προσθέσετε κάτι;
Ελπίζω να αντιληφθήκατε πως πολλά από τα επιτεύγματα της Μοριακής Βιολογίας και σχεδόν όλη η τεχνολογία που απορρέει από αυτά, θα ήταν αδύνατον να επιτευχθούν χωρίς τη βοήθειά μου. Θα επιθυμούσα λοιπόν, ως ένδειξη σεβασμού σε όσα σας έχω προσφέρει, να είστε περισσότερο προσεκτικοί, όταν αποκαλείτε τις γενετικά τροποποιημένες εκδοχές μου με τον απαξιωτικό όρο «μεταλλαγμένα». Ξέρετε πια, πως αυτά τα «μεταλλαγμένα» σήμερα ήδη, σώζουν ζωές και πως στο κοντινό μέλλον, θα προσφέρουν λύσεις σε πολλά από τα προβλήματα που σας απασχολούν.  

ΠΗΓΗ: www.biology4u.gr