Ako sa z jedného vajíčka stane živý organizmus?

Viete, že všetko – od obrovského slona až po drobné mravce – začína jedinou bunkou? Profesor Lewis Wolpert vo svojich Vianočných prednáškach z roku 1986 skúma fascinujúci svet vývojovej biológie a pýta sa: Ako sa z tej malej bunky stane komplexný organizmus? Táto séria, s názvom "Frankensteinova cesta", nás prevedie procesmi, ktoré umožňujú tvorbu života, pričom sa dotkne aj etických otázok spojených s poznaním a potenciálnym ovplyvňovaním tohto procesu.

Pozrime sa na embryo – príklad je tiktaka

Wolpert začína pozorovaním embrya kliešťa pod mikroskopom. Už po štyroch dňoch vidíme pulzujúce srdiečko, hlavičku a telo. Rýchly film nám ukazuje úžasnú rýchlosť vývoja – od vzniku oka a mozgu až po tvorbu krídel a nakoniec vyliahnutie. Táto demonštrácia je len špičkou ľadanca v porovnaní s komplexitou, ktorá sa skrýva vo vývoji každého živého organizmu.

Výskum abnormality: Prečo sa niekedy veci nezhodujú?

Wolpert vysvetľuje, že jeho vlastná práca v oddelení anatómie sa zameriava na to, ako sa bunky vytvárajú do rôznych štruktúr – rúk, očí, nosov a zubov. Tento výskum je motivovaný skutočnosťou, že približne 3 percentá detí sa rodia s vývojovými abnormalitami. Pochopenie toho, ako tieto abnormality vznikajú, nám môže pomôcť ich predchádzať alebo liečiť.

Inšpirácia od Mary Shelley: Od vedy k monštru a späť

Wolpert pripomína, že myšlienky Mary Shelley o stvorení života v románe Frankenstein boli ovplyvnené vtedajšími vedeckými prednáškami – dokonca aj v tej istej sále, kde Wolpert hovorí! Populárne bolo fascinovanie elektrinou a jej schopnosťou zdvíhať k životu mŕtve tkanivá. Dnes sa však stretávame s podobnými obavami ohľadom experimentovania s ľudskými embryami a strachom z vytvorenia "monštra". Wolpert však argumentuje, že pokus o stvorenie života zo zvyškov je chybný prístup. Namiesto toho by sme sa mali snažiť vytvárať niečo "anjelské", teda dokonalé.

Jediná bunka – základ všetkého života

Wolpert zdôrazňuje, že všetky živé organizmy pochádzajú z jedinej oplodnenej bunky – vajíčka. Aj keď je to vajíčko veľmi malé v porovnaní s obrovskými vajciami vtákov, ako sú emu alebo prepelice (ktoré sa skladajú prevažne zo žĺtka), skrýva v sebe potenciál pre neskôr rozvinutie komplexného organizmu.

Bunky – živé stavebné kocky

Wolpert demonštruje bunky z Fennynej ústnice pod mikroskopom, čím ukazuje ich neustálu obnovu a dynamickú povahu. Emily sa ponúkne na odber krvi pre ďalšie pozorovanie. Kultivované bunky sú tiež ukazované v pohybe – dokazujú, že bunky nie sú len pasívne stavebné kocky, ale aktívne interagujú a vyvíjajú tlak, čo je kľúčové pre tvarovanie štruktúr počas vývoja.

Vývoj morské šišky: Dôležitosť separácie buniek

Wolpert sa venuje experimentom s embryami morských šišiek, ktoré ukazujú dôležitosť separácie buniek a ako identické dvojčatá vznikajú z jedinej oplodnenej bunky. Táto demonštrácia zdôrazňuje základné mechanizmy vývoja.

Kľúčové poznatky

• Všetok život pochádza z jednej bunky: Od najmenšieho hmyzu po najväčšie cicavce, všetko začína oplodneným vajíčkom.
• Vývoj je komplexný proces: Zahŕňa pohyb, delenie, komunikáciu a interakciu buniek.
• Bunky sú aktívne: Nie sú len pasívnymi stavebnými kockami, ale dynamicky interagujú a vyvíjajú tlak na seba navzájom.
• Vývoj je podobný u rôznych druhov: Rané štádiá vývoja sú pozoruhodne podobné u ľudí, kôz, vtákov a rýb.

Origami ako metafora: Jednoduché inštrukcie pre komplexné formy

Wolpert predstavuje Davida Brila, odborníka na papierové skladanie (origami), aby ilustroval, ako jednoduché pokyny môžu viesť k tvorbe zložitých štruktúr – podobne ako genetické inštrukcie riadia vývoj embrya. David ukazuje, ako sa z jednoduchého listu papiera dá vytvoriť model vtáka len pomocou série záhybov.

Bunky a tvar: Kontrakcia a adhézia

Wolpert vysvetľuje, ako bunky menia svoj tvar prostredníctvom kontrakcie a ako sa pripájajú k povrchom vďaka ich "lepkavosti". Tento proces je zásadný pre vývoj orgánov. Porucha týchto mechanizmov môže viesť k rakovine, keď bunky prestanú dodržiavať správne vzorce adhézie a začnú sa nekontrolované množiť.

Vývoj tváre: Migrácia buniek a Collins syndróm

Wolpert diskutuje o migrácií buniek zozadu hlavy počas vývoja tváre, čo je kľúčové pre tvorbu pier a nosa. Collins syndróm je príkladom toho, ako tento proces môže zlyhať, čo vedie k nedostatočne vyvinutej tvári.

Od embrya po dospelého: Evolučné podobnosti

Wolpert zdôrazňuje pozoruhodnú podobnosť v raných štádiách vývoja u rôznych druhov – napríklad prítomnosť žaberných štrbiniek u ľudí, kôz, vtákov a rýb. To svedčí o evolučnej spojenosti všetkých živých bytostí.

Odpoveď na Frankensteinovu otázku: Hľadáme nie monštrum, ale anjela

Wolpertho prednášky nás vedú k premýšľaniu nad tým, ako pochopiť a potenciálne ovplyvniť proces vývoja. Namiesto toho, aby sme sa snažili stvoriť život zo zvyškov, by sme mali usilovať o porozumenie a využitie prírodných mechanizmov na vytvorenie zdravých a dokonalých organizmov – skôr anjela ako monštra.

Zdroje:

• The Royal Institution - Frankenstein's Quest: https://www.youtube.com/playlist?list=PLbnrZHfNEDZzW3jrFdhIQYcPNlQX-b83V

Približne 109 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.55 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.