GENA: O istorie foarte personală – Rezumatul cărții unui oncolog

Premiul Pulitzer a fost acordat oncologului medical Dr. Siddhartha Mukherjee, a cărui carte a 2-a, „GENA: O istorie foarte personală”, ne oferă din nou o cronologie alcătuită cu un efort imens (vedeți recenzia primei cărți). După cum spune și autorul, aceasta este povestea de dinaintea cancerului. Eroul înainte de a se transforma în personajul negativ... Vă voi împărtăși din nou gândurile mele despre carte.

„Credeam că viitorul nostru este în stele. Acum știm că este în genele noastre.” James Watson

Istoria eredității

Cum se produce și cum este asigurată ereditatea reprezintă o întrebare asupra căreia filozofii au reflectat mulți ani. Ea apare mai ales fiindcă urmașii seamănă cu părinții. Cum pot organismele să producă alte organisme care le seamănă atât de mult, uneori chiar extrem de mult? În acei ani, când nu se știa de existența celulelor, primele teorii susțineau că informația ereditară se află în sperma bărbatului. Femeia, asemenea unui ogor însămânțat, permitea doar dezvoltarea omului din acea informație. Legătura mamei cu copilul nu era, așadar, mai apropiată decât cea a unui străin. Aristotel a arătat însă că ideea era greșită, deoarece copiii seamănă și cu mamele, uneori chiar peste generații. Totuși, și el a descris contribuția mamei drept mediu, nu transmitere de informație, iar ființa vie drept rezultatul comun al mediului și informației. Dar cum era informația venită de la tată? Era o informație învelită în pergament? Cum transforma ea sperma în om? Neputând rezolva această problemă, gânditorii au propus o explicație mult mai simplă: în spermă exista un om în miniatură, care se dilata și creștea în uterul mamei. Explicația li s-a părut biologilor atât de plauzibilă încât, după inventarea microscopului, au căutat cu înfrigurare acel om în miniatură. Unii au spus chiar că îl văzuseră. Dacă ideea era adevărată, și în acel om miniatural trebuiau să existe oameni miniaturali. Teoria fusese propusă negând existența informației ereditare; fără informație, oamenii apăreau mereu după același tipar. Astfel, omul semăna cu o păpușă matrioșka.

Charlis Darwin – Originea speciilor

Cea mai neconvențională teorie despre ereditate a venit de la Charlis Darwin. Chiar și astăzi, multora le este greu să o accepte. Darwin a descoperit teoria după expediția sa în America de Sud. În călătorie colecta fosile de pe fiecare insulă și le trimitea la Londra, crezând că aparțineau unor păsări diferite. Făcuse o eroare de clasificare, însă doar un ochi experimentat putea observa că toate acele păsări erau tipuri de cinteze. Ciocurile și ghearele erau atât de diferite încât se putea spune din ce insulă provenea o pasăre doar privind-o. Fiecare insulă avea propriul tip de cinteză. După călătorie, Darwin a început să își contureze treptat teoria. Pentru ca aceasta să fie valabilă avea nevoie de 2 mecanisme diferite: selecția naturală și mutația.

Selecția naturală înseamnă că, în condiții de mediu schimbătoare și cu resurse limitate, organismele cu ereditatea cea mai bine adaptată supraviețuiesc, iar celelalte dispar. Pe scurt, cei puternici trăiesc, cei slabi mor. Desigur, cei puternici sunt aici cei mai bine adaptați mediului respectiv. Potrivit selecției naturale, diversitatea genetică ar trebui să scadă după un timp. Dar dacă schimbarea mediului se inversează? Organismele cu gene adaptate vechilor condiții ar fi dispărut deja, astfel încât nu ar mai exista ființe adaptate, iar specia s-ar stinge. Știm însă că nu se întâmplă așa. Populațiile își păstrau cumva diversitatea genetică. Darwin explica aceasta prin mutație. Chiar dacă foarte rar, populațiile produceau prin mutații organisme cu structuri genetice diferite.

A publicat această idee în „Originea speciilor”, în 1859. Toate exemplarele s-au vândut din prima zi. Au început să curgă aprecieri extraordinare: dacă se confirma, spuneau oamenii, era o lucrare revoluționară. Darwin stârnise însă și furia multora. Despre evoluția omului, în carte a spus doar „Se va arunca lumină asupra originii și istoriei omului”, evitând în mod deliberat subiectul și păstrând discreția. Însă, potrivit implicațiilor filozofice ale teoriei, omul nu era o excepție.

De la selecția naturală la selecția artificială

Fiecare nouă cunoștință despre natură ne aduce întrebarea „oare cum pot realiza aceasta artificial sau cum pot manipula procesul?”. Astfel se conturează posibile utilizări. În genetică însă, aplicațiile nu sunt întotdeauna inofensive și utile tuturor, precum construirea ascensoarelor folosind principiul pendulului din fizică, dacă nu luăm în calcul accidentele de ascensor. Cel mai mare exemplu este nazismul, despre care biologul Fritz Lenz spunea că „...nu este nimic altceva decât biologie aplicată”.

Procesul s-a accelerat după venirea naziștilor la putere și acordarea de către parlament a puterii legislative nelimitate lui Adolf Hitler. Naziștii nu au fost primii care au propus aceste practici. Odată cu acumularea cunoștințelor genetice, la conferințe numite „ameliorarea omului” se discuta permiterea reproducerii doar oamenilor inteligenți, de succes și frumoși și sterilizarea celorlalți, pentru binele societății. Mulți oameni de știință respectați participau și susțineau curentul. Naziștii l-au dus însă dincolo de limitele imaginației. Practicile începute prin sterilizare au ajuns la execuții. Pentru aceasta, oamenilor li se vindeau iluzii. În cinematografele din întreaga țară au început să ruleze filme despre oameni „defecți”, cu femei și copii cu schizofrenie. Pe de altă parte, corpurile musculoase și perfecte ale echipei olimpice germane, asemenea statuilor grecești, prezentau publicului perfecțiunea genetică. Fascinați de aceste iluzii, oamenii nu au protestat împotriva sterilizărilor. După un timp, legile au inclus și infractori periculoși, categorie în care intrau opozanți, jurnaliști și scriitori. În jurul anului 1934 erau sterilizate aproximativ 5 mii de persoane lunar. Hitler dorea să transforme sterilizarea în eutanasie, dar se temea de reacția publicului. Din fericire, ocazia dorită i s-a oferit: o familie i-a cerut eutanasia pentru copilul născut orb și cu membre deformate. Astfel considerau că își vor servi națiunea. Hitler nu a ratat ocazia și urma să extindă practica pentru a scăpa de copiii „defecți” din întreaga țară prin programul de eutanasie. Le fusese găsit și un nume: „vieți care nu merită trăite”. Motivul mersului atât de departe era simplu: sterilizarea proteja viitorul, eutanasia prezentul. Chiar și în manuale scria că un om „defect” costa guvernul german 50000 de mărci.

Rolul genelor în fenotip?

Pentru a înțelege mai bine efectul determinant al genei asupra omului, trebuia stabilită influența mediului asupra acelorași structuri genetice. Avea gena ultimul cuvânt sau mediul contribuia mult la expresia acestor gene? Cel mai bun mod de a înțelege era studierea gemenilor identici. Multe studii arătau că aceștia au atât asemănări, cât și diferențe. Chiar și un studiu asupra unei boli asociate geneticii, precum diabetul de tip 1, arăta o asemănare între frați de circa 35%. În unele trăsături, gemenii puteau însă să se comporte opus pentru a arăta celor din jur că sunt diferiți. Era aceasta o deosebire genetică sau o reacție la propriile gene? Era necesară o altă abordare, iar psihologul comportamental Thomas Bouchard a găsit-o. A pus un anunț în ziar și a căutat gemeni adoptați de familii diferite de la naștere. Era o ocazie extraordinară. Comparând gemenii crescuți separat cu cei crescuți în aceeași casă, putea clarifica relația dintre gene și mediu. Datele se acumulau. Fuseseră elaborate chestionare minuțioase pentru stabilirea clasei socioeconomice. Pentru nivelul cultural existau întrebări ingenioase precum „ați avut acasă telescop, enciclopedie, operă de artă originală?”. Timp de 11 ani, gemenii au trecut prin numeroase teste fiziologice și psihologice. Rezultatele erau foarte interesante: testele păstrau de fiecare dată stabilitatea asemănărilor. Corelația trăsăturilor fizice era deja așteptată. Surprinzător era că și elementele de bază ale temperamentului, personalitatea, preferințele, comportamentele și atitudinile aveau, în teste independente, o corelație între 0,50 și 0,60. La gemenii identici crescuți separat, rata era aproximativ aceeași ca la cei crescuți împreună. După cum am spus, chiar și diabetul de tip-1, a cărui componentă genetică este incontestabilă, avea o corelație de 0,35.

Studiul avea rezultate incredibile. Asemănarea tendințelor sociale și politice era aceeași la gemenii crescuți separat și la cei crescuți împreună. Dacă un frate era liberal, și celălalt era liberal; dacă era conservator, și celălalt era conservator. Exista multă concordanță și în religiozitate și credință: fie ambii erau religioși, fie ambii îndepărtați de religie. Și tradiționalismul, numit în test „înclinație spre supunere față de putere”, avea o concordanță mare. Contribuția genelor era incontestabil de mare.

Un alt exemplu privea sexul. În anii 1960 era răspândită în mediul academic credința că identitatea sexuală nu este înnăscută, ci este imprimată copiilor prin performanță socială și imitație culturală. Psihiatrul John Money de la Universitatea Johns Hopkins era unul dintre cei mai fermi susținători. El promova „reatribuirea sexului de la început”, prin orientarea identității sexuale folosind terapie comportamentală și hormonală. Într-o zi, la clinica sa a venit un băiat al cărui penis fusese grav lezat la circumcizie din cauza nepriceperii chirurgului. Era Bruce Reimer, născut în 1965. Money a sfătuit familia, pregătită să facă orice pentru copil, să îl castreze și să îl crească drept fată. Urmând sfaturile lui Money, numele Bruce a fost schimbat în Brenda, copilul a fost îmbrăcat și tratat ca o fată. Părul i-a fost lăsat lung. A primit ca jucării o păpușă de cârpă și o mașină de cusut. Profesorilor și prietenilor nu li s-a spus nimic.

Brenda avea și un geamăn identic, un băiat numit Brian, care a continuat să fie tratat ca băiat. Money chema periodic copiii la clinică pentru evaluare. Aproape de pubertate, Brenda a început tratamentul cu estrogen, iar la pubertate a fost efectuată o operație de creare a unui vagin artificial. Money a publicat articole despre succes, care au fost citate frecvent. Potrivit scrierilor sale, Brenda se adaptase excelent noii identități.

În realitate, ideea a fost un eșec total. La 4 ani, Brenda a tăiat cu foarfeca hainele de fată pe care era obligată să le poarte. Avea crize de nervi când i se spunea să meargă și să se comporte ca o fată. Deși la școală folosea ascultătoare toaleta fetelor, urina în picioare, cu picioarele depărtate. Brenda era foarte băiețoasă. După 14 ani a pus capăt acestei absurdități. A refuzat operația vaginală, a renunțat la comprimatele cu estrogen și a îndepărtat chirurgical proeminența formată la piept. A reînceput injecțiile cu testosteron. Și-a schimbat numele în David. În 1990 s-a căsătorit cu o femeie, însă nu putea scăpa de crizele de furie, negare și depresie provocate de cele trăite. Și-a pierdut slujba, iar căsnicia a eșuat. În 2004, după o ceartă dură cu soția, s-a sinucis. Cazul David Reimer nu era singular; în anii 1970 și 1980 existau multe cazuri asemănătoare înregistrate.

Trebuie precizat aici un lucru. Pe de o parte vorbim despre o genă care domină sexul omului, iar pe de altă parte vedem astăzi că identitățile sexuale formează un spectru, nu o împărțire în alb și negru. Gena sexului, cunoscută drept SRY, stabilește clar dacă celula este masculină sau feminină. Să presupunem însă că există o genă TGY care opune o rezistență puternică activității genei SRY în creier. Atunci corpul ar percepe semnalul masculin și ar fi masculin, dar creierul ar avea dificultăți în înțelegerea semnalului și s-ar putea percepe psihologic ca feminin. Așadar, în ierarhia genului social, gena SRY se află în vârf, iar dedesubt există mecanisme modificatoare, precum mediul și mecanismele epigenetice la care vom reveni.

Este gena singurul determinant al fenotipului?

Studiile pe gemeni arată cât de puternic este efectul genei. Dar cum măsurăm influența mediului? Trebuie să privim un studiu din 2010. În anii 1990 s-a descoperit asocierea unei gene numite 5 HTTLPR cu stresul psihic. Ea codifică o proteină care gestionează semnalele dintre anumiți neuroni. Varianta sa scurtă, numită „cu risc înalt”, a fost asociată frecvent cu alcoolism, traumă și depresie. În 2010, cercetători au început proiectul „Familii afro-americane puternice” într-o zonă rurală defavorizată din statul american Georgea. Zona avea criminalitate foarte ridicată, mame singure care întrețineau gospodăria și seringi pe jos. Au fost găsite 600 de familii afro-americane cu copii adolescenți și repartizate aleatoriu în două grupuri. Un grup a primit timp de 7 săptămâni educație intensivă despre alcoolism, impulsivitate și consumul de droguri. La copiii ambelor grupuri au fost secvențiate variantele genei 5 HTTLPR.

Primul rezultat a fost cel așteptat: în grupul de control, copiii cu varianta scurtă aveau o tendință de 2 ori mai mare spre comportamente cu risc înalt. Consumau mai mult alcool și mai multe droguri. Rezultatul corespundea constatărilor anterioare privind riscul crescut.

Al doilea rezultat a fost surprinzător. Copiii cu varianta scurtă din grupul de intervenție, atunci când primeau sprijin, se normalizau cel mai repede și prezentau schimbările cele mai spectaculoase. Aparent, varianta codifica un senzor de stres care creștea sensibilitatea psihică, făcând copiii mai sensibili atât la intervenții negative, cât și pozitive. Copiii fără variantă erau poate mai puțin afectați de adversități, însă reacționau și mai slab la schimbările pozitive și erau indiferenți. Inginerii sociali au mers mai departe, propunând plasarea copiilor mai sensibili în școli mai bune pentru un beneficiu maxim din resurse limitate. Aceasta intră și în domeniul eticii, așa că o voi discuta separat.

Epigenetică

Cu sensul literal „deasupra genelor”, epigenetica include variații care nu provin din schimbarea secvenței ADN, dar sunt ereditare și se reflectă în fenotip. Cel mai cunoscut exemplu este „Hongerwinter”, întipărit în memoria națională olandeză. În al Doilea Război Mondial, soldații germani au tăiat rutele alimentare ale Olandei, provocând foamete. Începută în iarna lui 1944 și continuată până în 1945, aceasta a ucis zeci de mii de femei, bărbați și copii, în timp ce milioane au supraviețuit. Cercetătorii au putut observa efectele unei foamete bruște. Consecințe precum întârzierea creșterii prin malnutriție erau deja așteptate. Copiii care au trecut prin acea iarnă au dezvoltat probleme cronice: depresie, anxietate, boli cardiace, probleme gingivale, osteoporoză și diabet. În anii 1980 s-a observat ceva interesant: majoritatea copiilor femeilor însărcinate în timpul foametei dezvoltau, după naștere și creștere, boli precum obezitate severă și afecțiuni cardiace. Influențarea fătului de foamete poate să nu pară surprinzătoare. Dar în anii 1990 s-a găsit ceva și mai interesant: aceleași probleme de sănătate erau frecvente și la nepoții persoanelor afectate. Oricum influențase foametea genele acestor oameni, efectul continua timp de 3 generații. Evenimentul se întipărise nu doar în memoria națiunii, ci și în memoria genelor.

Trebuie spus și că unii oameni de știință consideră că problema principală a cercetărilor Hongerwinter stă în studii: părinții cu antecedente de probleme alimentare ar fi produs efectul prin influențarea obiceiurilor și alegerilor alimentare ale copiilor. Potrivit acestei perspective, ceea ce se transmite între generații nu este genetic, ci o alegere culturală sau alimentară.

Dar cum putea fi moștenit acest factor care nu modifica genele? Aveau genele propria memorie? Și cum funcționa ea?

Doar 2% din genom codifică proteine, iar acest proces este, la rândul său, reglat de proteine. În acest sens, fiecare genă este ca un întrerupător. Întrerupătorul genei necesare este activat printr-o proteină și începe expresia. Genele nenecesare sunt reduse la tăcere prin închiderea întrerupătorului. Organismul realizează aceasta prin metilarea histonelor: fără a schimba ADN-ul, aplică semne care indică unde se va sintetiza și unde nu. Așa funcționează mecanismul epigenetic.

Etica în ingineria genetică

Autorul prezintă cronologic în carte și progresele tehnologice ale geneticii. Am abordat și noi acest subiect în articolul nostru publicat recent. De aceea, aici am discutat mai ales întrebările ridicate de progrese, nu tehnologiile în sine. Vă invit să vă amintiți experimentul asupra afro-americanilor. Ce s-ar fi întâmplat dacă am fi avut capacități foarte avansate de intervenție genetică, dar am fi cunoscut doar asocierea variantei scurte a genei 5 HTTLPR cu obiceiuri precum alcoolismul, fără cercetări mai detaliate? Am fi eliminat fără ezitare acea variantă din fondul genomic, pretinzând binele societății? Am fi făcut întreaga omenire mai indiferentă fără să știm? Acum înțelegem mai bine relația genei 5 HTTPLR cu mediul. Dar dacă în viitor descoperim o altă proprietate pe care nu o cunoaștem încă? Am văzut cu toții ce s-a întâmplat când puterea de a interveni asupra eredității a fost dată guvernelor. Vom vedea împreună ce rezultate va produce în viitor transferarea acestei intervenții către indivizi. Deocamdată mai avem mult drum de parcurs.

„Numai noi, oamenii, vrem să fim și stăpânii viitorului.” -Tom Stoppard, The Coast of Utopia