Craig Venter je gotovo eden največjih vizionarjev sodobne znanosti. Marsikaj, česar se je lotil, so ugledni strokovnjaki razglasili za utopično, a je vedno znova dokazal, da so tudi na prvi pogled nemogoči projekti s pravim pristopom in ob zadostni motivaciji povsem uresničljivi. Niso mu verjeli, da bo lahko s svojo inovativno metodo branja genskega zapisa v kratkem času prebral ves človeški genom, a so se motili.

Mednarodni konzorcij raziskovalnih skupin, ki si je zadal enako nalogo in je dobil za isti projekt zelo veliko denarja, je moral močno pohiteti, da je lahko osnutek svojega prebranega človeškega genoma objavil leta 2000 hkrati z Venterjem. Manj pa je znano, da je Venter tudi edini človek, ki natančno pozna svoj genski zapis. Leta 2002 je priznal, da je kar dve tretjini prebranega človeškega genoma, ki so ga analizirali v okviru podjetja Celera, ki ga je vodil, pravzaprav njegovega. Ko ga je neki novinar vprašal, kateri dve tretjini sta njegovi, je v svojem značilnem slogu odvrnil zgolj: »Vsi dobri deli.«

Skrivnostna »temna živa snov«

Ko med plavanjem po nesreči popijete požirek morske vode, se verjetno ne zavedate, da je v vsakem mililitru te slane tekočine kar milijon bakterij in še desetkrat več virusov. Čeprav jih s prostim očesom ne vidimo, sestavljajo ti mikroorganizmi kar polovico vse biomase našega planeta. Kljub temu da je mikrobov na Zemlji ogromno, pa velike večine teh malih živih bitij doslej še nismo bolje spoznali. Biologi so doslej proučili le manjše število tistih morskih mikroorganizmov, ki jim jih je uspelo ohraniti pri življenju tudi v laboratoriju, preostali pa so še danes nekakšna »temna živa snov« našega planeta, saj vemo, da obstajajo, a jih še nismo natančneje raziskali.

Prav v proučevanju te pomembne, a še povsem neraziskane skupine živih bitij je Craig Venter našel nov izziv. S prirejeno dvaintridesetmetrsko jadrnico z imenom Sorcerer II se je s skupino sodelavcev odpravil na pot okoli sveta, da bi zbral vzorce morskih mikroorganizmov in jih analiziral. Med plovbo so se na približno tristo kilometrov ustavili in skozi preprost sistem zaporednih filtrov prečrpali dvesto litrov vode, ki so jo zajeli nekaj metrov pod morsko gladino. Zbrana morska voda je nato potovala skozi filtre s čedalje manjšimi porami, na katerih so se po velikosti nabirali morski mikroorganizmi. Manjši kot so bili, skozi več filtrov jim je uspelo priti. Tako zbrane vzorce iz različnih morij so nato skrbno zapakirali in jih zamrznjene z jadrnice sproti pošiljali v domači laboratorij. V ZDA so vzorce najprej kemično očistili in odstranili vse razen molekul DNA, nato pa so z napravami za branje genskega zapisa prebrali vse zaporedje molekul DNA vseh ujetih mikrobov vsakega vzorca. Skupaj so prišli tako do velikanskega števila povsem nove genske informacije.

Molekule DNK kot črke v knjigi

Marca 2007 so objavili rezultate analize prvih štiridesetih vzorcev, ki so jih nabrali med plutjem ob vzhodni obali ZDA, skozi Mehiški zaliv in Panamski kanal do otočja Galapagos in naprej po ekvatorialnemu Pacifiku. Na razdalji osem tisoč kilometrov so se srečali z zelo raznolikimi morskimi habitati: od hladnih do tropskih, od priobalnih do oceanskih. Skupaj jim je uspelo prebrati kar dobrih šest milijard baznih parov zapisa genske informacije v obliki molekul DNK (bazne pare lahko v prispodobi razumemo kot črke genskega zapisa).

Venterjeva metoda branja genskega zapisa, s katero je prebral med drugim tudi že človeški genom, temelji na podpori zelo zmogljivih računalnikov. Če ves genski zapis nekega organizma primerjamo s knjigo, ustrezajo posamezni bazni pari genske kode v obliki molekul DNA črkam v knjigi. Moderne naprave za branje genskega zapisa lahko naenkrat preberejo okoli tisoč baznih parov, kar bi ustrezalo recimo nekaj deset besedam v knjigi. Ključni problem je seveda, kako prebrati vso knjigo, če lahko naenkrat prebereš le nekaj besed, pa še za te ne veš, na katerem listu knjige so bile.

Venterjeva ideja je bila, da je besedilo genske knjige razrezal na povsem naključne kose, ki so bili primerno dolgi, da jih je stroj za branje lahko prebral. Vse te prebrane kose je nato z zelo zmogljivimi računalniki zložil skupaj tako, da je iskal dele povsem enakega zapisa in iz ponovljenega zaporedja črk na dveh kosih sklepal, da spadata skupaj. Enako je sestavil že veliko drugih genomov, med drugim tudi človeškega.

Čigav je plankton?

Vendar je imel pri svojem zadnjem znanstvenem podvigu tudi veliko nepričakovanih težav. Med preizkušanjem delovanja jadrnice Sorcerer II v Sargaškem morju ob Bermudskem otočju je projekt s kritikami napadla skrajna skupina naravovarstvenikov, ki so trdili, da so nabrani morski mikrobi last tamkajšnjih prebivalcev in ne znanstvenikov, ki jih nabirajo. Ko je te kritike povzela tudi ugledna znanstvena revija Nature, se je Venter odzval s značilnim pikrim komentarjem, da je reporter verjetno prišel k ugledni znanstveni reviji iz kakega tabloida.

Hujši zaplet se je zgodil pozneje na Francoski Polineziji. Tamkajšnje francoske oblasti namreč jadrnici Sorcerer II niso dovolile zbirati vzorcev, saj naj bi dobile takšen ukaz neposredno iz Pariza. »Ker smo bili v francoskih obalnih vodah, so verjetno mislili, da so tudi tamkajšnji mikrobi francoski,« se je pozneje šalil Venter. A stvar ni bila komična, saj je moral uporabiti vse svoje zveze pri francoskih znanstvenikih in pri francoskem ambasadorju v ZDA, da so jadrnici po uradnem pritisku ZDA na Francijo sploh dovolili odpluti naprej. A še to le, ko so jim obljubili, da ne bodo jemali vzorcev v francoskih vodah.

Komaj začetek velikega raziskovanja

Pravkar objavljeno presenetljivo odkritje ekspedicije »globalnega vzorčenja oceanov«, kot so jo poimenovali, je, da se zbrani mikroorganizmi med seboj gensko zelo razlikujejo. Več vzorcev so analizirali, več različnih genov so odkrili. Število na novo odkritih genov se je s številom prebranih zaporedij molekul DNA morskih mikroorganizmov linearno povečevalo, kar je povsem drugače kot pri na novo prebranih genomih sesalcev, kjer se večina genov prekriva z že prebranimi pri drugih vrstah sesalcev.

To je podobno, kot če bi hodili po svetu in naključno zbirali knjige. Doma bi jih nato analizirali tako, da bi si izpisali vse nove besede, ki jih najdemo v zbranih knjigah. Dokler bi se število novih besed povečevalo premo sorazmerno s številom nabranih knjig, bi seveda upravičeno sklepali, da smo pri izdelavi seznama vseh besed vseh jezikov na svetu šele na samem začetku zahtevne naloge. Do enakega spoznanja je pri analizi genskega zapisa mikroplanktona s svetovnih morij pravkar prišla Venterjeva skupina.

Vendar lahko pri določenih podskupinah zbranih knjig, kot so recimo tiste, ki so napisane v najbolj razširjenem, angleškem jeziku, opazimo tudi, da skoraj nobena na novo odkrita knjiga ne vsebuje več novih besed, saj so vse angleške že na seznamu. Ta primer ustreza recimo genomom sesalcev, pri katerih je poleg človeškega prebranih tudi že kar nekaj drugih, tako da z nobenim novim ne bomo pridobili ravno veliko še neznanih genov, gotovo pa se njihovo število ne bo povečevalo premo sorazmerno s številom na novo analiziranih vrst, kot je primer pri morskih mikroorganizmih.

Iz spoznanja, da je v vsakem vzorcu odvzetega mikroplanktona večina genske informacije povsem nove, kakršne niso opazili še nikjer drugje, sklepajo, da smo pri razkrivanju raznolikosti življenjskih oblik mikroorganizmov v morjih še zelo na začetku. S temi pionirskimi raziskavami genetske pestrosti svetovnih oceanov dobivamo šele prve informacije o tem, da je življenje na planetu veliko bolj pestro in polno najrazličnejših oblik, kot smo si morda poenostavljeno predstavljali. Neraziskanega je še zelo veliko.

(Več informacij o znanstveni ekspediciji »globalnega vzorčenja oceanov« najdete na spletni strani: www.sorcerer2expedition.org.)