Az élet megértéséhez új szemléletmódra van szükség - interjú Dr. Török Tiborral, az SZTE genetikusával

MIRE JÓ A GENETIKA ÉS MIRE NEM?

- Sokoldalú felhasználása lehetséges a genetikának. Melyek a legjelentősebb irányok napjainkban?

- A genetika területén jelenleg a legnagyobb finanszírozást az orvosi genomika és a precíziós medicina kapja. Ezek a kutatások nagyléptékű genomikai adatbázisok létrehozására és elemzésére épülnek, céljuk a poligénes betegséghajlam genetikai hátterének feltárása, valamint ritka betegségek génjeinek azonosítása. Egy másik dinamikusan fejlődő irány a daganatok célzott genetikai terápiája, amely szintén a modern, nagy áteresztőképességű szekvenálási technológiákra támaszkodik. E megközelítés részben a tumorok teljes genom- és transzkriptomszintű vizsgálatára, valamint az így keletkező nagyméretű adathalmazok integratív elemzésére épül. Ma az omikák korszakát éljük — genomika, transzkriptomika, proteomika és metabolomika — amelyek hatalmas adathalmazok létrehozásával és elemzésével próbálnak választ adni a biológia alapvető kérdéseire. E nagyméretű adatok feldolgozásához egyre inkább a mesterséges intelligencia eszközeit veszik igénybe.

A professzor szerint éppen a humán genomika, transzkriptomika és proteomika eddigi eredményei mutattak rá arra, hogy az elmúlt ötven év neodarwinista, génközpontú szemléletmódja hibás alapokon nyugszik, mert nem létezik minden életjelenséget irányító genetikai program. Az SZTE oktatója kifejtette, hogy a modern tudomány elsődleges oksági szereppel ruházta fel a géneket, ami súlyos félreértésekhez vezetett az élőlények és az élet működésének értelmezésében.

- A gének nem hordoznak utasításokat, és nem irányítják közvetlenül az életműködéseket; éppen ellenkezőleg, maguk is szigorú szabályozás alatt állnak. Az organizmus szemszögéből nézve a gének, mint DNS-molekulák, csak kiragadott entitások, amelyek az organizmustól függetlenül nem rendelkeznek önálló élettel. Az élet sokkal több, mint a DNS-ben írt kód, és több, mint kémiai kölcsönhatások összessége. Az élet a komplex rendszerek folyamatos működése, amelyben kölcsönhatások zajlanak minden szerveződési szinten, valamint a szintek között egyaránt. Ebből az következik, hogy a genomvizsgálatokból ugyan sok új ismeret nyerhető, de ezután sem fognak olyan gyökeres áttörést hozni a betegségek megelőzésében és gyógyításában, mint amilyet huszonöt éve reméltünk. Ennek oka egyszerűen az, hogy a kiváltó okok legtöbbször nem a genomban keresendők, hanem magasabb szerveződési szinteken: a sejtek, a szövetek, a szervezet, illetve az élő rendszerek közötti kölcsönhatások szintjén – hangsúlyozta Dr. Török Tibor.

ÚJ IRÁNYELVEK

– Miben változott leginkább ez a tudományág az elmúlt 20-25 évben?

– A genetika legalapvetőbb kérdése a tudományág születése óta változatlan: miként befolyásolják a gének az élőlények felépítését és működését, más szóval fenotípusát. Ma már tudjuk, hogy a fehérjekódoló gének többsége evolúciósan konzervált, és számos különböző folyamatban vesz részt, ezért az „egy gén – egy funkció” elképzelés tarthatatlan. Az életjelenségek kulcsa a gének szabályozása: hogy adott helyen és időben mely gének aktívak, és melyek maradnak inaktívak. Ezt a sejt vagy az élőlény pillanatnyi állapota, valamint a környezeti hatások határozzák meg. Ráadásul az egyes gének nem függetlenek egymástól: a teljes genom egyetlen működési egységként viselkedik, szinte egy sejtszervecskéhez hasonló módon. Az élet legkisebb elemi egysége a sejt; ez alatt nincs értelme életről beszélni. A genom nem határozza meg pontosan a sejtek és szervezetek működését, csupán határokat szab a lehetséges állapotoknak. Az élet önszerveződő rendszer, amelynek egyetlen szintjén sincs központi irányítás – fejtette ki Török Tibor.

A kutató szerint az élet megértéséhez új szemléletmódra van szükség, mert az élőlény sokkal több, mint biokémiai gépezet. Az élet lényegében minden formájában egyfajta kognitív (tudatos) rendszernek tekinthető: képes érzékelni a környezetét, elkülöníteni a számára lényeges információkat a lényegtelenektől, bizonyos szintű emlékeket kialakítani, előre jelezni a lehetséges történéseket, dönteni a lehetőségek között, és – ami különösen fontos – hatni a környezetére. Erre minden sejt képes, még egy baktérium is.

- Mit jelent az élet, az élettevékenység a kisebb egységek esetében?

– A baktérium például érzékeli a tápanyag koncentrációját, összehasonlítja a jelenlegi állapotot a néhány másodperccel korábbival (ez egyfajta memória), és ennek alapján módosítja a mozgását: ha javul a helyzet, tovább úszik ugyanabba az irányba, ha romlik, irányt változtat. Szükség esetén toxinokat vagy enzimeket bocsát ki, biofilmet épít, kémiai jelekkel kommunikál más sejtekkel, és aktív cselekvéssel megváltoztatja a tápanyagok eloszlását a környezetében. A sejtek viselkedését csak akkor érthetjük meg igazán, ha elfogadjuk, hogy bizonyos fokú autonómiával és célokkal rendelkező, tudatos döntéshozó egységekként működnek. Már a legegyszerűbb élőlények is olyan önálló cselekvők, amelyek távolról sem génvezérelt automataként reagálnak a külső ingerekre. A jövőben a cél és a szándék fogalma minden, az életet magyarázó leírásban szerepet kell, hogy kapjon, bár ez a gondolat még idegen a jelenlegi tudományos szemlélettől – húzta alá Dr. Török Tibor, aki a genomvizsgálatok egyik legtapasztaltabb hazai szakértője.

ŐSEINKRŐL AD TISZTÁBB KÉPET AZ SZTE KUTATÓCSOPORTJA

A genomvizsgálatok különösen alkalmasak az élőlények rokonsági viszonyainak és származásának feltárására. Az SZTE Genetikai Tanszékén működő Archeogenetikai Kutatócsoport éppen ezt használja ki: populációgenomikai módszerekkel kutatják a Kárpát-medence egykori népességeinek kapcsolatrendszerét. Ehhez nincs szükség a gének működésének ismeretére, csupán a genetikai öröklődés törvényszerűségeinek alkalmazására. Az elmúlt évek archeogenetikai kutatásai lényegében feltárták az ember Földön történő elterjedésének legfontosabb eseményeit. A Kutatócsoport ezek közül a Kárpát-medencébe érkező szarmaták (i. sz. 50–400), hunok (i. sz. 400–453), avarok (i. sz. 567–800) és honfoglaló magyarok (i. sz. 860–900) származásának tisztázásához járult hozzá.

Dr. Török Tiborék kutatásai nagy figyelmet kaptak hazai és nemzetközi szinten is. Fotó: Kovács-Jerney Ádám.

- Tanszékünkön emellett három, klasszikus genetikai modellszervezeteket alkalmazó kutatási irány is működik. Sinka Rita csoportja az ivarsejtek kialakulása során lejátszódó sejtfolyamatokat vizsgálja ecetmuslicában genetikai és molekuláris módszerekkel. Mint a legtöbb sejtfolyamat, ez is jelentős mértékben konzervált a magasabbrendű élőlényekben, így a muslicán keresztül az emberi spermaképződés folyamata is jobban megismerhető. Mihály József csoportja az aktin sejtváz kialakulását és működését tanulmányozza, amely az izmok és sejtszerkezet felépítésében, a sejten belüli transzport folyamatokban és a sejtmozgások kivitelezésében játszik kulcsszerepet. Kozma-Bognár László csoportja az életfolyamatokat a nappal–éjszaka ciklikus ritmusához illesztő cirkadián órák molekuláris működését vizsgálja Arabidopsis (lúdfű) növényen – összegezte Dr. Török Tibor.

Török Tibor és az archeogenetikai kutatócsoport két tagja a magyar molekuláris élettudományi konferencián (Hungarian Molecular Life Sciences). Balra Schütz Oszkár, középen Török Tibor, jobbra Varga Gergely.

Az SZTE Természettudományi és Informatikai Kar biológus-, bionikus- és tanárszakos hallgatóit oktatják, és aki Török Tiborék tanszékén ismerkedik meg a tudományos gondolkodással, átfogó képet kap arról, miként zajlik a tudományos kutatás. A kutatói életpályán kívül azonban a genetika és molekuláris biológia ismerete a legtöbb, e területhez kapcsolódó szakterületen hasznosítható.

Lévai Ferenc

Nyitóképen: Az archeogenetikusok emberi koponyából vonnak ki DNS-t.