Copyright © 2021 by Walter Isaacson

Translation © Tomáš Jeník, 2021

Jacket design © by Jackie Seow

Jacket montage © by Debra Lill

Jacket photograph of Jennifer Doudna © by Brad Torchia/August Image

All rights reserved.

ISBN: 978-80-7252-926-1

Na památku Alice Mayhewové a Carolyn Reidyové

Byla radost vidět, jak se usmívají

Předmluva k českému vydání

Jennifer Doudnaová je bezesporu výjimečná žena, vědkyně a myslitelka. Kniha Waltera Isaacsona mapuje její život a vědeckou dráhu na pozadí největšího biologického objevu 21. století. Metoda CRISPR, vyvinutá na základě výzkumu v laboratořích Jennifer Doudnaové a Emmanuelle Charpentierové, slouží k editaci genetické informace, tedy k přepisování kódu života. Za onu krátkou dobu od roku 2012 způsobila nejen totální revoluci v biologii a genetice, ale v brzké době změní k nepoznání i medicínu. S novými, bezprecedentními možnostmi, které CRISPR přináší, ale přichází pro nás všechny, ať už pro vědce či pro laiky, morální povinnost s ní zacházet zodpovědně. I to je něco, o co Jennifer Doudnaová usiluje jako jedna z hlavních osobností globálních debat o genetických modifikacích lidské zárodečné DNA.

S prací Jennifer Doudnaové jsem se poprvé seznámil za studentských let v Cambridgi, kdy jsem psal bakalářskou práci o struktuře a funkcích ribonukleové kyseliny – molekuly, která mě fascinuje dodnes. Jennifer byla v té době vycházející hvězdou tohoto oboru. Když jsem o čtyři roky později končil doktorát v Evropské laboratoři molekulární biologie v Heidelbergu, měl jsem příležitost zhlédnout její přednášku o RNA interferenci, ze které jsem odcházel na sto procent přesvědčený, že bych u Jennifer chtěl pracovat. Jsem velmi hrdý na to, že se mi ta možnost naskytla a že jsem svou prací v její laboratoři v Berkeley k objevu metody CRISPR přispěl. Jennifer mi byla ideální vědeckou mentorkou. Svým „hands-off“ přístupem mi dala dostatek svobody k tomu, abych si šel za svými vlastními výzkumnými nápady. Zároveň mi však poskytla maximální podporu, když to bylo v mých projektech potřeba. Naučila mě, jak klást důležité vědecké otázky, jak na ně hledat správné odpovědi, a také jak svou vědeckou práci efektivně prezentovat. Právě mentorství a výchova dalších generací vědců je jednou z dalších věcí, které činí Jennifer Doudnaovou výjimečnou. Plným právem je pokládána za vzor především pro mladé ženy na počátku vědecké kariéry.

Objev molekulárních DNA nůžek CRISPR-Cas9 vzešel z našeho výzkumného projektu ve spolupráci s Emmanuelle Charpentierovou a jejím doktorandem Krzysztofem Chylinským. Prvotním cílem nebylo vyvinout metodu pro modifikaci DNA, ale zjistit, jak vlastně CRISPR funguje ve svém přirozeném kontextu v bakteriích jako obranný systém proti virům. Jak je v této knize popsáno, moje osobní „heuréka“ nastalo během jedné porady u Jennifer v pracovně, kdy jsme přišli na způsob, jak zjednodušit naváděcí princip nůžek a místo dvou molekul vytvořit jednomolekulární naváděcí RNA. Vědomi si potenciálního významu tohoto objevu pro genetické inženýrství a také  v obavách, že s něčím podobným brzy přijde konkurence, jsme se vrhli do poslední fáze pokusů a příprav k publikaci. Tempo bylo mimořádně hektické a do jisté míry vyčerpávající, ale zároveň to bylo nesmírně naplňující a povznášející období. Náš článek v časopisu Science v červnu roku 2012 měl velký ohlas a odstartoval šestiměsíční, tehdy ještě netušený, závod o prvenství v tom, kdo systém CRISPR-Cas9 „rozchodí“ pro editaci genů v lidských buňkách. Na počátku roku 2013 se to podařilo skupinám George Churche a Fenga Zhanga, jakožto i nám a dalším. „The rest is history“, jak se anglicky říká, a loňská Nobelova cena pro Jennifer Doudnaovou a Emmanuelle Charpentierovou je nádherným vyvrcholením této historické vědecké spolupráce.

Příběh Jennifer Doudnaové a CRISPRu krásně ilustruje mnoho aspektů přírodovědeckého bádání. Především to, že za převratnými objevy stojí skoro vždy základní výzkum, jenž dělají zvídaví lidé, kteří jsou fascinováni přírodou a snaží se přijít věcem na kloub. Velké objevy s reálnými dopady na lidskou společnost tak mnohdy přicházejí z úplně nečekaných směrů, zkoumáním zdánlivě nesouvisejících vědeckých otázek. I když si mnozí (vědce samotné nevyjímaje) myslí, že vědci jsou primárně motivováni možným praktickým využitím svého výzkumu, vědu ve skutečnosti často pohání kupředu obyčejné lidské vlastnosti jako zvědavost, soutěživost a touha po uznání. Velké objevy téměř vždy vycházejí z výzkumu mnoha lidí a jsou výsledkem týmové práce, ale i konkurenčního boje. To vše se zrcadlí v tomto příběhu. V neposlední řadě zde roli hraje i štěstí, tedy být ve správnou chvíli na správném místě, kde ovšem do puntíku platí Pasteurovo „štěstí přeje připraveným“. Výzkum totiž není přímočarý proces, ale naopak pouť plná rozcestí, odboček a křižovatek, na kterých se občas setkají nápady, objevy nebo myšlenkové proudy zcela odlišných oborů, ze kterých pak vzejde něco naprosto převratného.

V případě metody CRISPR jde o to, že s její pomocí můžeme skoro libovolně upravovat genetickou informaci v buňkách a organismech. Díky cíleným zásahům do genomu máme jedinečnou možnost prozkoumávat funkci genů a jejich interakcí, a tím lépe porozumět genetické podstatě života. Velký potenciál mají na CRISPRu založené metody i v biotechnologii, kde by mohly zásadně přispět k zefektivnění zemědělské výroby a zmenšit tak její dopady na změny klimatu či umožnit bioprodukci různých užitečných látek jako například léků. Největší naděje jsou vkládány do využití genetické editace pro léčbu dědičných chorob, jak tato kniha znázorňuje na příkladu srpkovité anémie, kde již probíhají klinické testy. CRISPR stojí rovněž za novou generací buněčných terapeutik vzniklých na základě geneticky upravených imunitních buněk, pomocí kterých budeme brzy léčit některé typy rakoviny. Svou roli hraje také v kontextu nynější covidové pandemie, ať už jako metoda pro výzkum koronaviru a jeho interakcí s infikovanými buňkami, nebo jako základ zcela nových diagnostických technologií.

S CRISPRem se začíná psát nová kapitola v dějinách lidstva. Poprvé totiž máme v rukou jednoduchý nástroj, kterým můžeme přepisovat naši vlastní DNA, a to nejen v somatických buňkách, ale i v zárodečné linii. To znamená, že námi vytvořené modifikace bychom předávali dalším generacím. Jak s touto nově nabytou mocí naložíme? Isaacsonova kniha rozsáhle a výborně pojednává o tomto kontroverzním tématu, plném etických otázek a morálních úskalí, kde navíc chybí společenský konsenzus. CRISPR zatím není pro tyto účely technicky vyspělou metodou, je ale nasnadě, že v dohledné době bude. Po počátečních snahách o seberegulaci ve vědecké komunitě bylo tabu nedotknutelnosti zárodečné linie prolomeno v listopadu 2018, kdy se v Číně narodila první geneticky modifikovaná dvojčata. Stejně jako Jennifer Doudnaová jsem toho názoru, že genetické úpravy zárodečné linie by měly být přípustné pouze pro léčbu jinak nevyléčitelných dědičných nemocí, kde neexistují jiné alternativy. Do neterapeutických modifikací bychom se ale pouštět neměli. Jenže kde je vlastně hranice, na níž končí léčba dědičných nemocí a začíná genetické vylepšování lidí? A kdo vlastně bude mít přístup k těmto možnostem? Nesmírně si cením toho, že se Jennifer Doudnaová staví do role moderátorky globální společenské diskuse o smyslu modifikací lidské DNA a zároveň se zasazuje o to, aby se těchto debat účastnila i široká veřejnost. Toto téma se totiž týká nás všech a nemohou o něm rozhodovat pouze vědci.

Jennifer Doudnaová je stěžejní postavou nové éry lidstva. Její práce a odkaz budou definovat genetiku, biotechnologii a medicínu ještě dlouhá léta. Její příběh a tato kniha jsou důležitými svědectvími o tom, jak věda dokáže hýbat lidskou společností a ovlivňovat její budoucnost.

Martin Jínek

Předmluva
Do průlomu

Jennifer Doudnaová nemohla usnout. Kalifornská univerzita v Berkeley, jejíž byla hvězdou díky vynálezu technologie editování genomu CRISPR, právě kvůli rychle se šířící pandemii koronaviru uzavřela kampus. Ten večer, i když ji od toho všechny instinkty zrazovaly, odvezla syna Andyho na vlak, aby mohl odjet do Fresna na středoškolskou soutěž stavitelů robotů. Ve dvě hodiny ráno probudila manžela a oznámila mu, že musejí Andyho vyzvednout dřív, než soutěž začne. V uzavřeném kongresovém centru mělo soupeřit přes dvanáct set dětí v jeho věku. Rychle se oblékli, nasedli do auta, našli otevřenou benzinku a vyrazili na tříhodinovou cestu. Andy, jejich jediné dítě, neměl vůbec radost, že je vidí, ale přesvědčili ho, aby se sbalil a odjel s nimi domů. Sotva vyjeli z parkoviště, přišla Andymu textová zpráva od vedoucího jeho týmu: „Závody robotů se ruší! Všechny děti musejí okamžitě odjet!“1

V tu chvíli si Doudnaová uvědomila, že se vědecký svět změnil. Vláda zfušovala reakci na pandemii covidu-19, a tak nastal čas, aby se profesoři a doktorandi chopili zkumavek a pipet a vyrazili do boje na obranu společnosti. Hned druhý den – v pátek 13. března 2020 – svolala poradu kolegů z Berkeley a dalších vědců z Bay Area, aby probrali, jakou roli by v boji s pandemií mohli sehrát.

Tucet se jich tenkrát vypravilo přes liduprázdný kampus v Berkeley do elegantní budovy z kamene a skla, v níž měla Doudnaová laboratoř. Židle v přízemní zasedací místnosti stály těsně vedle sebe, a tak je ze všeho nejdřív rozestavěli na metr a půl od sebe. Potom zapnuli projektor, aby se porady přes Zoom mohla zúčastnit i zhruba padesátka výzkumníků z okolních univerzit. Když před ně potom Doudnaová předstoupila, zračily se jí ve tváři intenzivní emoce, které obvykle skrývala pod klidnou fasádou. „Akademici to obvykle nedělávají,“ řekla jim, „ale musíme se do toho vložit.“2

Bylo příznačné, že tým pro boj s virem vedla průkopnice CRISPRu. Nástroj pro editaci genomu, který Doudnaová a její kolegové vyvinuli v roce 2012, využívá triku, který pro boj s viry vymyslely bakterie, jež s viry válčí už přes miliardu let.

Bakterie si ve své DNA vytvořily klastry opakujících se sekvencí, jimž se říká CRISPR, které si dokážou zapamatovat a zničit viry, které na ně útočí. Jinými slovy je to imunitní systém, který se dokáže adaptovat na boj s novými a novými vlnami virů – přesně to, co lidé potřebují v éře, kterou stejně jako ve středověku sužují opakované virové epidemie.

Vždy připravená a metodická Doudnaová předložila kolegům sérii nápadů, jak proti koronaviru bojovat. Pozorně si poslechla podněty ostatních. Stala se sice vědeckou celebritou, ale lidem přesto nedělá problém s ní o problémech diskutovat. Dovedla k dokonalosti umění pečlivě naplánovaného pracovního dne, ale zároveň si vždy udělá čas, aby si k lidem okolo vytvořila emoční pouto.

Jako první sestavila Doudnaová tým, který dostal za úkol vytvořit koronavirovou testovací laboratoř. Jedním z jeho vůdců se stala postdoktorandka Jennifer Hamiltonová, která mi jen pár měsíců předtím věnovala celý den, aby mě naučila, jak se používá CRISPR k editování lidského genomu. Bavilo mě to, ale zároveň mě i trochu vyděsilo, jak to bylo snadné. Dokonce i já jsem to zvládl!

Další tým dostal za úkol vyvinout nové druhy testů na přítomnost koronaviru s využitím CRISPRu. V tu chvíli se hodilo, že Doudnaová ráda propojuje vědecké poznatky s byznysem. Pouhé tři roky předtím založila se svými dvěma doktorandskými studenty společnost, která používala CRISPR jako nástroj k odhalování virových onemocnění.

Zahájením snahy o vývoj nových testů na detekci koronaviru otevřela Doudnaová novou frontu v intenzivním, ale velmi plodném klání s dlouholetým konkurentem. Mladý výzkumník Feng Zhang se narodil v Číně, ale vyrostl v Iowě a působil na Broad institutu[1] při MIT a na Harvardu. Už v roce 2012 s Doudnaovou soupeřil o to, komu se dřív podaří udělat z CRISPRu nástroj pro editování genomu, a od té doby se přetahovali, kdo dokáže dříve a lépe přetavit vědecké objevy související s technologií CRISPR v komerční projekty. Vypuknutí pandemie odstartovalo nové kolo závodu, tentokrát ovšem nešlo o získání patentů, ale o touhu udělat něco dobrého pro společnost.

Doudnaová vybrala deset projektů. Navrhla jejich šéfy a ostatním řekla, ať se zařadí do jejich týmů. Měli se vždy spárovat s někým, kdo bude dělat totéž, aby v případě, že jednoho z nich skolí virus, mohl na jeho místo nastoupit druhý a v práci pokračovat. Bylo to naposledy, kdy se potkali osobně. Od té doby se týmy dorozumívaly výlučně přes Zoom a Slack.

„Ráda bych, abyste všichni začali brzy,“ oznámila jim. „Co nejdřív.“

„Nebojte,“ ujistil ji jeden z přítomných. „Na dovolenou se nikdo z nás nechystá.“

Žádný z účastníků schůzky nemluvil o dlouhodobém výhledu: o možnosti využít CRISPR k úpravě lidské DNA tak, aby naše děti a všichni jejich potomci byli méně náchylní k virovým infekcím. Tyto genetické úpravy by trvale vylepšily lidstvo.

„To spadá do říše science fiction,“ prohlásila Doudnaová, když jsem jí to po oné schůzce navrhl. Ano, souhlasil jsem, zní to trochu jako z Konce civilizace aneb Překrásného nového světa od Aldouse Huxleyho nebo z Gattaky. Ale stejně jako u všech dobrých sci-fi, některé jejich prvky se už staly skutečností. V listopadu 2018 mladý čínský vědec, který navštívil několik konferencí o editování genomu, použil CRISPR k zásahům do lidských embryí, při nichž odstranil gen, který vytváří receptor HIV, tedy viru způsobujícího nemoc AIDS. Výsledkem jeho práce bylo narození dvojčat, dívek, které se staly prvními „dětmi na zakázku“ na světě.

Oznámení vyvolalo nejprve úžas a poté se dostavil šok. Kdekdo protestoval, scházely se nejrůznější výbory. Po více než třech miliardách let evoluce života na této planetě získal jeden druh (my) schopnost a našel odvahu ujmout se vlády nad vlastní genetickou budoucností. Všichni cítili, že vstupujeme do zcela nové epochy, snad do překrásného nového světa, jako když si Adam s Evou kousli do jablka nebo když Prometheus ukradl bohům oheň.

Nová možnost upravovat geny vyvolává několik fascinujících otázek. Měli bychom pozměnit náš druh, abychom byli méně zranitelní smrtícími viry? To by přece byla úžasná výhoda! Nebo ne? Měli bychom využít genového editování, abychom vymýtili obávané poruchy, jako je Huntingtonova choroba, srpkovitá anémie nebo cystická fibróza? To zní také dobře. A co třeba hluchota a slepota? Nebo malý vzrůst? Nebo deprese? Hmmm… Jak bychom se na to měli dívat? Máme rodičům umožnit – za pár desítek let, až to bude možné a bezpečné –, aby zvyšovali IQ a svalovou hmotu svých dětí? Máme je nechat vybírat barvu jejich očí? Barvu pleti? Výšku?

A prrr! Zadržte na chvilku, než po tom nebezpečně kluzkém srázu sjedeme až dolů. Co by to mohlo udělat s rozmanitostí našich společností? Pokud přestanou být naše vlohy otázkou náhodné přírodní loterie, neoslabí to naši vzájemnou empatii a toleranci? Pokud tyto možnosti genetického supermarketu nebudou zadarmo (a to nebudou), neprohloubí to zásadním způsobem nerovnost – a nezakóduje ji to natrvalo v našem genomu? A měli bychom vzhledem k těmto zásadním otázkám přenechat takové rozhodování pouze jednotlivcům, nebo bychom k tomu měli mít co říct jako společnost? Nejspíš bychom měli nastavit nějaká pravidla.

A když říkám „měli“, myslím tím nás všechny. Úplně všechny, včetně vás a mne. Rozhodnutí o tom, jestli a kdy editovat naše geny, bude jednou z nejzásadnějších otázek jedenadvacátého století. Proto mě napadlo, že by bylo dobré zjistit, jak se to vlastně dělá. Opakující se vlny virových epidemií navíc zvyšují význam znalostí biologie. Člověka přirozeně těší, když přijde na to, jak něco funguje, zvlášť když tím něčím je jeho vlastní tělo. Doudnaová si to poznání vychutnávala a my můžeme také. Právě o tom je tato kniha.

Objev technologie CRISPR a pandemie covidu-19 uspíší příchod třetí velké revoluce moderní doby. Všechny tyto tři revoluce pramení z objevů tří základních stavebních kamenů naší existence, k nimž došlo před víc než stoletím: atomu, bitu a genu.

První polovina dvacátého století, počínaje rokem 1905, kdy Albert Einstein publikoval své články o relativitě a kvantové teorii, patřila fyzikální revoluci. Za pět desetiletí po onom roku zázraků (annus mirabilis) přispěly jeho teorie k vývoji atomových bomb, jaderné energetiky, tranzistorů, kosmických lodí, laserů a radarů.

Druhá polovina dvacátého století byla věkem informačních technologií, vycházela z myšlenky, že všechny informace lze zakódovat do binárních čísel – takzvaných bitů – a všechny logické procesy dokážou obstarat obvody s přepínači. To v padesátých letech dvacátého století vedlo k vynálezu mikročipu, počítače a internetu. Dohromady tyto tři inovace vedly ke zrodu digitální revoluce.

Nyní jsme vstoupili do třetí, ještě významnější éry biologické revoluce. Vedle dětí, které se učí digitálnímu kódování, budou další studovat kódování genetické.

Když v devadesátých letech nastupovala Jennifer Doudnaová na postdoktorský výzkum, usilovali jiní biologové o zmapování genů zakódovaných v naší DNA. Ji však víc zajímal její méně známý sourozenec – RNA. Právě tato molekula odvádí většinu práce, když kopíruje část instrukcí obsažených v DNA a využívá je k vytváření proteinů. Snaha porozumět RNA ji přivedla k oné základní otázce: Jak začíná život? Zkoumala molekuly RNA, které dokázaly vytvářet svoje kopie, což zvyšovalo pravděpodobnost, že se před čtyřmi miliardami let v chemickém koktejlu na této planetě začaly rozmnožovat dřív, než vůbec vznikla DNA.

Jako biochemička studovala na Berkeley molekuly života a pokoušela se rozluštit jejich strukturu. Jste-li detektiv, odhalíte nejdůležitější stopy v biologické detektivce, pokud pochopíte, jak smyčky a záhyby molekul ovlivňují jejich vzájemné interakce. V případě Doudnaové to obnášelo studium struktury RNA. Evokovala tím práci Rosalindy Franklinové na DNA, z níž pak v roce 1953 vyšli James Watson a Francis Crick při objevu dvoušroubovicové struktury DNA. A shodou okolností se Watson, s celou svou složitou osobností, proplétal životem Doudnaové.

Jednoho dne se na Doudnaovou kvůli jejím rozsáhlým znalostem RNA obrátila bioložka z Berkeley, jež studovala systém CRISPR, který si vytvořily bakterie pro boj s viry. Jako mnoho objevů v základním výzkumu přinesl i tento řadu praktických využití. Některá byla celkem banální, jako je například ochrana bakterií v jogurtových kulturách. V roce 2012 však Doudnaová a další vědci přišli na něco, co skutečně otřáslo světem biologie: jak CRISPR využít jako nástroj k editování genů.

Dnes se CRISPR používá k léčení srpkovité anémie, různých typů rakoviny a slepoty. A v roce 2020 začala Doudnaová a její týmy zjišťovat, jak by se dal CRISPR využít k detekci a ničení koronaviru. „CRISPR se u bakterií vyvinul, protože sváděly dlouhou válku s viry,“ říká Doudnaová. „My lidé nemáme čas čekat, až si naše buňky vyvinou přirozenou odolnost vůči tomuto viru, a tak si musíme pomoci vlastní vynalézavostí. Není to příznačné, že jedním z našich nástrojů může být prastarý bakteriální imunitní systém zvaný CRISPR? V tom je příroda krásná.“ Ach ano. Zapamatujte si ten slovní obrat: Příroda je krásná. To je dalším motivem této knihy.

Na poli genového editování působí několik dalších hvězd. Většina z nich si zaslouží vlastní biografii, nebo dokonce film. (Třeba něco na způsob Čisté duše říznuté Jurským parkem.) V této knize hrají důležité role, protože chci ukázat, že věda je týmový sport. Ale zároveň chci ukázat, jaký vliv může mít jeden vytrvalý, pronikavě zvídavý, tvrdohlavý a extrémně soutěživý hráč. S úsměvem, který někdy (ale ne vždy) maskuje ostražitý pohled očí, se Jennifer Doudnaová stala skvělou ústřední hrdinkou knihy. Instinktivně cítí potřebu spolupracovat, bez níž se neobejde žádný vědec, ale zároveň je od přírody mimořádně soutěživá, čímž se zase vyznačuje většina velkých objevitelů. A protože obvykle pečlivě střeží své emoce, snáší svou hvězdnou roli s pozoruhodnou lehkostí.

Její životní příběh – coby výzkumnice, laureátky Nobelovy ceny a expertky s vlivem na veřejnou politiku – propojuje CRISPR s několika širšími historickými proudy, mimo jiné s rolí žen ve vědě. Její práce také ilustruje – jako to kdysi dávno předvedl Leonardo da Vinci –, že klíčem k inovacím je propojení zvídavosti v těch nejzákladnějších vědeckých otázkách se schopností vymyslet praktické nástroje, které je začlení do našich životů – jinými slovy schopnost přesunout objev z laboratoře do obýváku.

Vyprávěním jejího příběhu jsem se pokusil zprostředkovat pohled zblízka na současnou vědu. Co se skutečně děje v laboratoři? Do jaké míry závisí objevy na genialitě jednotlivce a do jaké míry převáží význam týmové práce? Snižuje soupeření o ceny a patenty ochotu ke spolupráci?

Ze všeho nejvíc však chci zdůraznit význam základního výzkumu, tedy bádání poháněného spíše zvídavostí než aplikovatelností objevu. Zvídavostí motivované studium zázraků přírody zasévá semínka, z nichž později mohou – leckdy nepředvídatelně – vyklíčit inovace.3 Zkoumání fyziky povrchových stavů nakonec vyústilo ve vynálezy tranzistoru a mikročipu. Podobně nám studium úžasné metody, s níž bakterie odrážejí viry, ve výsledku přineslo nástroj editování genů a techniky, které mohou lidé využít při vlastním boji s viry.

Je to příběh plný velkých otázek, původem života počínaje a budoucností lidského druhu konče. Začíná šesťačkou, která milovala výpravy za „citlivkou stydlivou“ a dalšími fascinujícími fenomény mezi lávovými balvany na Havaji, a když se jednou vrátila ze školy domů, našla na posteli detektivku o lidech, kteří s menší dávkou nadsázky tvrdili, že odhalili „tajemství života“.

1 Institut při MIT, který založili filantropové a sběratelé umění manželé
Eli a Edythe Broadovi.

PRVNÍ ČÁST:
Počátek života

A Hospodin Bůh vysadil zahradu v Edenu na východě

a postavil tam člověka, kterého vytvořil.

Hospodin Bůh dal vyrůst ze země

všemu stromoví žádoucímu na pohled,

s plody dobrými k jídlu, uprostřed zahrady pak

stromu života a stromu poznání dobrého a zlého.

– Genesis 2:8,9

1. KAPITOLA
Hilo

Haole

Kdyby vyrůstala kdekoliv jinde v Americe, možná by si Jennifer Doudnaová připadala jako úplně normální dítě. Ale v Hilu, ve starém městečku na sopkami posetém ostrově Havaj, největším ostrově stejnojmenného souostroví, se vytáhlá modrooká plavovláska cítila „jako naprostý exot“, jak později vzpomínala. Ostatní děti si ji dobíraly, zvlášť kluci, protože na rozdíl od nich měla chloupky na pažích. Říkal ji „haole“, což bylo pejorativní označení pro lidi, kteří nebyli místní. Snad kvůli tomu se jí pod kůži zaryla jistá ostražitost, která občas i dnes prosvítá skrz vlídné a okouzlující chování.1

Součástí rodinného folkloru se stal příběh o jedné Jennifeřině prababičce. Ta měla tři bratry a tři sestry. Jejich rodiče si nemohli dovolit poslat je všechny do školy, a tak se rozhodli poslat jen tři dívky. Jedna se stala učitelkou v Montaně a vedla si deník, který se v rodině předával z generace na generaci. Je plný příběhů o houževnatosti, zlámaných kostech, práci v rodinném krámku a vůbec o životě na hranici. „Byla nevrlá a paličatá a měla průkopnického ducha,“ říká Jennifeřina sestra Sarah, která je strážkyní deníku v současné generaci.

Jennifer měla také dvě sestry, ale žádné bratry. Jako nejstarší byla miláčkem jejich otce Martina Doudny, jenž o svých dětech občas mluvil jako o „Jennifer a holkách“. Narodila se 19. února 1964 v hlavním městě Washington, kde její otec psal projevy na ministerstvu obrany. Toužil po tom stát se profesorem americké literatury, a proto se s manželkou Dorothy (učitelkou na vyšší odborné škole) přestěhovali do Ann Arboru, kde se Martin zapsal na Michiganskou univerzitu.

Když získal doktorát, rozeslal padesát žádostí o práci, ale zpět přišla jen jedna jediná nabídka – z Havajské univerzity v Hilu. A tak si půjčil devět set dolarů z manželčina penzijního fondu a v srpnu 1971 odvezl celou rodinu na Havaj. Jennifer bylo sedm.

Mnoho kreativních lidí – včetně většiny těch, o nichž jsem v minulosti psal, namátkou Leonardo da Vinci, Albert Einstein, Henry Kissinger a Steve Jobs – vyrůstalo s pocitem jakéhosi odtržení od okolí. To byl i případ Doudnaové, když se jako malá blondýnka ocitla v Hilu mezi samými Polynésany. „Ve škole jsem si připadala strašně osamělá a izolovaná,“ vzpomíná. Ve třetí třídě se cítila tak ostrakizovaná, že nemohla pořádně jíst. „Měla jsem nejrůznější zažívací potíže a až později mi došlo, že pramenily ze stresu. Děti si mě den co den dobíraly.“ Útočiště našla v knížkách a vytvořila si obrannou bariéru. „Hluboko uvnitř se mě nikdy nemůžou dotknout,“ říkala si.

Jennifer se – jako mnoho jiných, kteří cítí, že je okolí nepřijímá – začala intenzivně zajímat o to, jak lidský druh zapadá do celého stvoření. „Určující zkušeností pro mě byla snaha přijít na to, kdo vlastně jsem a jaká je moje role na světě,“ říkala později.2

Tento pocit odcizení se jí naštěstí nezažral příliš hluboko pod kůži. Situace ve škole se zlepšila, navrch získala její vřelá povaha a duševní jizvy z raného dětství začaly blednout. Od té doby se zanítily jen výjimečně – třeba při podrazu při patentové soutěži nebo šeptandě či lhaní nějakého mužského kolegy –, když staré rány znovu něco otevřelo.

Rozvíjení

Zlepšení přišlo v polovině třetí třídy, když se rodina přestěhovala ze středu Hila do jednoho z nových řadových domků, které vyrostly na zalesněném svahu sopky Muana Loa. Z velké školy se šedesáti dětmi v ročníku se přesunula do menší s pouhými dvaceti. Navíc se učili americké dějiny; díky tomu předmětu se cítila víc součástí kolektivu. „Byl to zlomový okamžik,“ vzpomínala. Učení jí šlo tak dobře, že v páté třídě její učitel matematiky a fyziky doporučil, aby postoupila o ročník výš. A tak ji rodiče nechali přesunout do šesté třídy.

V tom roce také konečně získala dobrou kamarádku, s níž se přátelí dodnes. Lisa Hinkleyová (dnes Lisa Twigg-Smithová) pocházela z klasické smíšené havajské rodiny – měla skotské, dánské, čínské a polynéské kořeny. A věděla, jak na grázly a posměváčky. „Když na mě někdo křiknul, že jsem zas… haole, vyděsilo mě to,“ líčí Doudnaová. „Ale když začal nějaký grázl nadávat Lise, otočila se, podívala se na něj a všechno mu to vrátila. Rozhodla jsem se, že budu jako ona.“ Jednou se ve škole žáků zeptali, čím by chtěli být, až vyrostou. Lisa prohlásila, že chce být parašutistkou. „Blesklo mi hlavou: ‚To je fakt parádní.‘ Neuměla jsem si představit, že bych něco takového sama řekla. Líbilo se mi, jak je odvážná, a rozhodla jsem se, že to zkusím také.“

Odpoledne po škole vyrážely na projížďky na kolech a pěší túry přes okolní třtinové plantáže. Obklopovala je bujná a rozmanitá příroda – mech a houby, broskvoně a cukrové palmy. Objevovaly louky poseté lávovými balvany a obrostlé kapradím. V jeskyních na lávových polích žili zvláštní pavouci bez očí. Jak takový druh vlastně vznikl, přemýšlela Doudnaová? Zrovna tak ji fascinovaly trnité šlahouny rostliny zvané „hila hila“, „citlivka stydlivá“ či „ospalá tráva“, jejíž listy se při dotyku sklápějí. „Ptala jsem se,“ vzpomíná, „co způsobuje, že se ty listy při dotyku zavinou?“

Všichni vídáme zázraky přírody každý den, ať už je to rostlina, která se pohybuje, nebo narůžovělé paprsky zapadajícího slunce na tmavě modré obloze. Klíčem ke skutečné zvídavosti je zastavit se a nad těmito zázraky se zamyslet. Proč je obloha modrá, proč je západ slunce růžový a proč citlivka zavinuje listy?3

Doudnaová brzy našla člověka, který jí pomohl najít odpovědi. Její rodiče se přátelili s profesorem biologie Donem Hemmesem a společně s ním chodili na procházky do přírody. „Vyráželi jsme na výpravy do údolí Waipio a na další místa na Havaji a hledali jsme houby, které byly předmětem mého vědeckého zájmu,“ vypráví Hemmes. Nejprve vždy houbu vyfotil, potom vytáhl nějaký atlas a ukázal Doudnaové, podle čeho lze houbu poznat. Kromě toho sbírali také na plážích ulity miniaturních měkkýšů a Hemmes ji učil je správně zařadit a pokusit se zjistit, jak se vyvíjeli.

Otec jí koupil koně, kaštanového valacha, který dostal jméno Mokihana – po havajském stromu se silně aromatickými plody. Začala také hrát fotbal a nastupovala v záloze, do níž tým jen těžko hledal vhodné hráčky, které by měly dlouhé nohy a mimořádnou výdrž. „Je to dobrá analogie s mým přístupem k práci,“ poznamenala Doudnaová jednou. „Vyhledávala jsem příležitosti, kde jsem mohla vyplnit mezeru, pro niž nemělo mnoho jiných lidí vhodnou sadu dovedností.“

Jejím oblíbeným předmětem ve škole se stala matematika, protože dokazování jí připomínalo detektivní práci. Měla také štěstí na veselou a zapálenou biologikářku Marlen Hapaiovou, která svým žákům dokázala zprostředkovat radost z objevování přírody. „Naučila nás, že věda je proces, při němž přicházíte věcem na kloub,“ říká Doudnaová.

Ačkoliv měla velmi dobré studijní výsledky, necítila, že by na ni někdo v té malé škole kladl nějaké zvláštní nároky. „Neměla jsem pocit, že by toho ode mě učitelé moc očekávali,“ říká. Vyvinula si pozoruhodnou imunitní reakci: malé nároky v ní vyvolávaly touhu víc riskovat. „Usoudila jsem, že do toho půjdu naplno, protože nemám co ztratit,“ vzpomíná. „Díky tomu jsem byla ochotná jít do většího rizika, což jsem potom přenesla i do vědecké práce při výběru projektů.“

Nejvíc ji povzbuzoval otec. Viděl ve své nejstarší dceři spřízněnou duši, intelektuálku, která míří na vysokou školu a vstříc akademické dráze. „Vždycky jsem měla pocit, že jsem synem, po němž toužil,“ říká Doudnaová. „Choval se ke mně trochu jinak než k sestrám.“

James Watson a dvoušroubovice

Její otec byl náruživý čtenář, každou sobotu si z místní knihovny vypůjčil stoh knih a do příštího víkendu je měl všechny přečtené. K jeho oblíbeným spisovatelům patřili Ralph Waldo Emerson a Henry David Thoreau, ale jak Jennifer dospívala, začal si její otec uvědomovat, že svým studentům doporučuje hlavně mužské autory. A tak do seznamu povinné četby zařadil i díla Doris Lessingové, Anne Tylerové a Joan Didionové.

Často jí domů přinesl nějakou knihu z knihovny nebo z místního antikvariátu. A tak se také stalo, že na ni v šesté třídě jednou odpoledne po návratu ze školy na posteli čekala ohmatané vydání Dvoušroubovice od Jamese Watsona.

Odložila ji stranou v domnění, že je to nějaká detektivka. Když se k ní pak jednoho deštivého sobotního odpoledne konečně dostala, zjistila, že se vlastně nemýlila. Hltala stránku za stránkou a zcela ji uhranulo intenzivně osobní detektivní drama plné barvitě líčených postav, ctižádosti, soupeření a snahy rozluštit hluboké přírodní zákonitosti. „Když jsem tu knihu dočetla, otec si se mnou o ní povídal,“ vzpomíná Doudnaová. „Líbil se mu ten příběh, a zvlášť jeho velmi osobní stránka – bytostně lidská stránka takového výzkumu.“

Watson v knize dramaticky (místy snad až moc dramaticky) líčí, jak jako čtyřiadvacetiletý odrzlý student biologie z amerického Středozápadu přijel na Cambridgeskou univerzitu, spřátelil se s biochemikem Francisem Crickem a v roce 1953 společně jako první odhalili strukturu DNA. Svižný vypravěčský styl neotesaného Američana, který mistrně zvládl anglické umění dělat si sám ze sebe legraci a přitom se chvástat, dokázal propašovat obrovskou porci vědy mezi plejádu drbů o slabůstkách slavných profesorů a příběhy plné flirtování, tenisu, laboratorních experimentů a čajů o páté.

Vedle naivního šťastlivce, jak sám sebe Watson ztvárnil, je nejzajímavější postavou knihy strukturální bioložka a krystalografka Rosalind Franklinová, jejíž výzkumná data bez dovolení použil. S bezděčným sexismem padesátých let minulého století o ní Watson blahosklonně píše jako o „Rosy“, ač ona sama tu familiární podobu jména nikdy nepoužívala, a utahuje si z toho, jak byla upjatá a odtažitá. Současně však vyjadřuje velký obdiv nad tím, jak brilantně ovládala složitou vědu a krásné umění rentgenové difrakce a využila ji k odhalení struktury molekul.

„Nejspíš jsem si všimla, že k ní přistupuje trochu přezíravě, ale nejvíc mi utkvělo, že žena může být velkou vědkyní,“ říká Doudnaová. „Asi to zní trochu šíleně. Určitě jsem v té době už slyšela o Marii Curie-Skłodowské. Ale při čtení té knihy jsem se nad tím poprvé opravdu zamyslela a otevřelo mi to oči. Ženy mohou dělat vědu.“4

Díky této knize Doudnaová také pochopila jeden zcela logický a zároveň dechberoucí fakt o přírodě. Jisté biologické zákonitosti řídí všechno živé, včetně úžasných fenoménů, které ji zaujaly při procházkách v deštných pralesích. „Vyrůstala jsem na Havaji a odmalička jsem s tátou ráda vyrážela do přírody pozorovat zajímavé věci, jako je ‚ospalá tráva‘, která se zavine, když se jí dotknete,“ vzpomíná. „Díky té knize jsem si uvědomila, že můžete pátrat po důvodech, proč příroda funguje, jak funguje.“

Celou její kariéru vlastně utvářelo hlavní sdělení Dvoušroubovice: tvar a struktura molekuly určuje, jakou biologickou roli může hrát. Pro lidi, kteří touží poznat nejhlubší tajemství života, je to úžasné zjištění. Z chemie – tedy ze zkoumání toho, jak se atomy spojují, aby vytvořily molekuly – se stává biologie.

V širším smyslu její kariéru formoval i ten první dojem, který měla z Dvoušroubovice, když ji tenkrát našla na své posteli a myslela si, že je to detektivka, které tak ráda četla. „Vždycky jsem měla ráda příběhy se záhadami,“ říkala po letech. „Možná to vysvětluje moji fascinaci vědou, která je vlastně snahou lidstva rozluštit nejstarší záhadu, jakou známe: vzniku a fungování přírody a naší role v ní.“5

V její škole sice nikdo dívky nepovzbuzoval k vědecké kariéře, ale Doudnaová se rozhodla, že ona se vědkyní stane. Poháněna touhou pochopit, jak příroda funguje, soutěživou povahou a cílem převádět vědecké objevy do praxe, výraznou měrou přispěla k tomu, co Watson – se svým typickým velikášstvím maskovaným zdáním pokory – později označil za největší biologický pokrok od objevu dvoušroubovice DNA.

2. KAPITOLA
Gen

Darwin

Cesty, které dovedly Watsona a Cricka k objevu struktury DNA, prošlapávali už o sto let dříve anglický přírodovědec Charles Darwin se svou prací O původu druhů (1859) a Gregor Mendel, málo vytížený brněnský kněz, který na zahrádce svého opatství začal křížit hrách. Zobáky Darwinových pěnkav a vlastnosti Mendelova hrachu daly vzniknout myšlence genu, entity přítomné ve všech živých organismech, která je nositelem dědičných znaků.1

Darwin chtěl původně pokračovat ve stopách svého otce a dědečka, kteří byli významnými lékaři. Ale vyděsil ho pohled na krev a křik dítěte připoutaného k lůžku při operaci. A tak nechal medicíny a začal studovat na anglikánského duchovního, aby se ukázalo, že ani pro tuto dráhu se absolutně nehodí. Jeho životní vášní – už od osmi let, kdy začal sbírat první exempláře – byla přírodověda. Příležitost splnit si sen se mu naskytla v roce 1831, ve dvaadvaceti letech, když dostal nabídku plavit se kolem světa na soukromě financované šalupě HMS Beagle.2

V roce 1835, po čtyřech letech pětileté plavby, prozkoumala posádka Beaglu tucet ostrůvků v souostroví Galapágy, které leží v Tichém oceánu asi tisíc kilometrů západně od Ekvádoru. Darwin tam pořídil sbírku mrtvých ptáků, které si do záznamů uvedl jako pěnkavy, kosy, dlasky, slavíky a střízlíky. O dva roky později, po návratu do Anglie, mu ovšem ornitolog John Gould oznámil, že ve skutečnosti jde o různé druhy pěnkav. Darwin na to konto začal rozpracovávat teorii, že se všechny vyvinuly ze společného předka.

Věděl, že koně a krávy nedaleko jeho rodného domu na anglickém venkově se občas rodí s menšími rozdíly a že v průběhu několika let dokážou šlechtitelé vybrat ty nejlepší, aby měli stádo s těmi nejlepšími vlastnostmi. Třeba dělá příroda totéž. Říkal tomu „přirozený výběr“. Přišel s teorií, že se na určitých odlehlých místech, jako třeba na Galapágách, objeví v každé generaci vždy pár mutací (používal pro ně výraz „hříčky“) a že změna okolních podmínek může zvýšit jejich šanci na vítězství v soutěži o nedostatkové jídlo, a tím i pravděpodobnost rozmnožování. Řekněme, že nějaký druh pěnkav měl zobák uzpůsobený ke konzumaci ovoce, ale pak přišlo sucho a ovocné stromy uschly; mnohem víc by se začalo dařit několika náhodným odchylkám se zobáky schopnými rozlousknout ořechy. „Za těchto podmínek by vhodné odchylky byly zachovány a ty nevhodné zničeny,“ napsal Darwin. „Výsledkem by byl vznik nového druhu.“

Darwin váhal, jestli má svou teorii publikovat, protože byla nesmírně kacířská, ale nakonec jej k tomu – jako ostatně mnohokrát v dějinách vědy – podnítila konkurence. V roce 1958 poslal Darwinovi mladý přírodovědec Alfred Russel Wallace pracovní verzi svého článku s podobnou teorií. Nato začal Darwin usilovně pracovat na přípravě publikace vlastní studie a s Wallacem se dohodli, že své práce prezentují ve stejný den na nadcházející schůzi přední vědecké společnosti.

Darwin i Wallace měli klíčovou vlastnost, která funguje jako katalyzátor kreativity: široký záběr zájmů a schopnost nacházet souvislosti mezi různými obory. Oba cestovali po exotických koutech světa, kde pozorovali rozmanitost přírodních druhů, a oba četli Esej o principu populace anglického ekonoma Thomase Malthuse. Malthus v ní tvrdil, že obyvatel bude pravděpodobně přibývat rychleji než zásob potravy. Výsledné přelidnění způsobí hladomor, který zahubí slabé a chudé. Darwin s Wallacem si uvědomili, že stejný princip lze uplatnit na všechny druhy, a to vedlo k teorii evoluce poháněné přežitím nejzdatnějších. „Shodou okolností jsem si pro pobavení přečetl Malthuse o populaci… A hned mi došlo, že za těchto okolností by vhodné odchylky byly zachovány a ty nevhodné zničeny,“ vzpomínal Darwin. O mnoho let později komentoval spisovatel sci-fi a profesor biochemie Isaac Asimov vznik evoluční teorie těmito slovy: „Chtělo to někoho, kdo zkoumal druhy, četl Malthuse a dokázal si to spojit.“3

Zjištění, že se přírodní druhy vyvíjejí mutováním a přirozeným výběrem, nechalo ovšem bez odpovědi jednu zásadní otázku: Jaký je za tím mechanismus? Jak se může vyskytnout výhodná odchylka ve tvaru zobáku pěnkavy nebo v délce krku žirafy a jak se potom předává z generace na generaci? Darwin se domníval, že v organismech existují maličké částečky, které nesou dědičnou informaci, a spekuloval, že se samčí a samičí informace v zárodku smísí. Brzy si však uvědomil – jako mnozí jiní –, že takovým způsobem by se jakákoliv výhodná dědičná vlastnost v průběhu generací spíše rozmělňovala, než aby se předávala dál.

Ve své osobní knihovně měl Darwin výtisk obskurního vědeckého časopisu, který v roce 1866 přinesl článek s odpovědí na tuto otázku. Nikdy se však nedostal k tomu, aby si jej přečetl. Ostatně jako naprostá většina vědců té doby.

Mendel

Autorem onoho článku byl Gregor Mendel, drobný korpulentní mnich, který se v roce 1822 narodil v německé sedlácké rodině na jižní Moravě, která byla tehdy součástí Rakouského císařství. Mnohem víc mu to šlo na zahrádce brněnského opatství než při kázání; mluvil jen velmi málo česky a na dobrého faráře byl příliš plachý. A tak se rozhodl, že bude raději učit matematiku a přírodní vědy. Bohužel však opakovaně propadl u přijímacích zkoušek, a to i po studiích na Vídeňské univerzitě. Obzvlášť tragicky si vedl při jednom testu z biologie.4

Po posledním neúspěšném pokusu složit učitelské zkoušky nezbylo Mendelovi nic jiného než se uchýlit na klášterní zahradu, kde začal jako posedlý experimentovat s křížení hrachu. Nejprve se soustředil na vytvoření čistých druhů. Jeho rostliny měly sedm znaků ve dvou variacích: žlutá nebo zelená semena, bílé nebo fialové květy, kulatá nebo svraštělá semena a tak dál. Pečlivým výběrem vytvořil rostliny, které měly například jen fialové květy nebo jen svraštělá semena.

V následujícím roce začal experimentovat s něčím novým: křížil mezi sebou rostliny s odlišnými znaky, například bílé květy s fialovými. Byla to mravenčí práce, při níž musel vždy u mateřské rostliny odstranit člunek, pinzetou vyjmout všechny prašníky a štětečkem nanést na bliznu pyl z otcovské rostliny.

Vzhledem k tomu, co psal ve stejné době Darwin, ukazovaly Mendelovy pokusy něco mimořádného. K žádnému rozmělňování znaků nedocházelo. Zkřížením vysoké rostliny s nízkou nevznikl středně vysoký potomek a stejně tak po zkřížení jedné rostliny s fialovými květy a druhé s bílými nevznikla rostlina s květy v barvě lila. Všichni potomci vysoké a nízké rostliny byli vysocí. Potomci jedné rostliny s fialovými a druhé s bílými květy měly květy výlučně fialové. Mendel o nich hovořil jako o dominantních znacích; ty, které nepřevážily, potom nazval recesivními.

Ještě větší objev se mu podařil následující rok v létě, když získal potomka svých hybridů. Zatímco první generace kříženců vykazovala jen dominantní znaky (všechny rostliny měly fialové květy nebo byly vysoké), v následující generaci se znovu objevily recesivní znaky. A jeho záznamy odhalily jasný vzorec: ve druhé generaci se dominantní znak vyskytl ve třech ze čtyř případů a recesivní v jednom. Pokud rostlina zdědila dvě dominantní verze genu nebo jeho dominantní a recesivní verzi, převládl u ní dominantní znak. Ale pokud zdědila dvě recesivní verze genu, objevil se u ní méně častý znak.

Vědecký pokrok pohání publicita. Tichý mnich Mendel však jako by se narodil s čapkou neviditelnosti na hlavě. Svou práci prezentoval v roce 1865 ve dvou částech, měsíc po sobě, před čtyřicítkou sedláků a šlechtitelů plodin z brněnského Přírodovědného spolku a ten ji později otiskl ve spolkovém sborníku. Ještě mnoho let poté Mendela téměř nikdo necitoval a teprve v roce 1900 byla jeho práce znovuobjevena vědci, kteří prováděli podobné pokusy.5

Objevy Mendela a jeho následovníků vedly ke vzniku jednotky dědičnosti, kterou v roce 1905 dánský botanik Wilhelm Johannsen nazval „gen“. Tehdejší vědci se domnívali, že existuje jakási molekula, v níž jsou zakódovány kousky dědičné informace. Následující desítky let zasvětili výzkumníci zevrubnému studiu živých buněk a pátrání po tom, jaká molekula by to mohla být.

3. KAPITOLA
DNA

Nejprve vědci předpokládali, že geny přenášejí proteiny. Ty v organismech odvádějí většinu důležité práce. Nakonec však přišli na to, že oním dělníkem dědičnosti je jiná látka, která se běžně vyskytuje v buňkách – nukleová kyselina. Tyto molekuly se skládají z cukru, fosfátů a čtyř látek zvaných báze, které jsou spojeny v řetězcích. Existují dva druhy: kyselina ribonukleová (RNA) a podobná molekula, která postrádá jeden atom kyslíku, a proto se jí říká kyselina deoxyribonukleová (DNA). Z evolučního hlediska jsou nejjednodušší koronavirus i nejsložitější člověk v podstatě jen proteiny potažené balíčky, které obsahují genetický materiál zakódovaný nukleovými kyselinami a snaží se ho rozmnožit.

Hlavní objev, který ukázal na DNA jakožto na nositele genetické informace, učinil v roce 1944 biolog Oswald Avery a jeho kolegové z Rockefellerovy univerzity v New Yorku. Extrahovali DNA z jednoho bakteriálního kmene, smísili ji s jiným kmenem a ukázali, že DNA způsobila dědičné změny.

Dalším krokem k pochopení záhady života bylo zjistit, jak to DNA dělá. To si však žádalo rozluštění vodítka, které mohlo ukázat cestu ke všem tajemstvím přírody. Odhalení přesné struktury DNA – toho, jak jsou v ní atomy poskládány a jaký tvar tvoří – mohlo vysvětlit, jak život funguje. Vyžadovalo to propojení tří disciplín, kterým dalo vzniknout dvacáté století: genetiky, biochemie a strukturální biologie.

James Watson

Jako šíleně chytrý a odrzlý kluk ze středostavovské chicagské rodiny proplul James Watson soukromou školou, jako by se nechumelilo. Z té doby si odnesl sklon k intelektuální provokativnosti, který velmi dobře uplatnil ve vědecké kariéře a o poznání hůř při veřejném vystupování. Měl ve zvyku překotně drmolit a nedokončovat věty, čímž v ostatních vyvolával dojem člověka netrpělivého a neschopného krotit nutkavé reakce. Později se nechal slyšet, že jedna z nejdůležitějších rad, kterou od rodičů dostal, zněla: „Pokrytecká snaha zalíbit se druhým nahlodává sebeúctu.“ Vzal si ji skutečně k srdci. Od malička do současných třiadevadesáti vždy vyjadřoval své názory – správné i mylné – s brutální přímočarostí, což mělo za následek, že se sice občas choval společensky nepřijatelně, ale nikdy neztratil sebeúctu.1

V mladí rád pozoroval ptáky, a když v rozhlasovém kvízu pro děti vyhrál tři válečné dluhopisy, koupil si za ně dalekohled Bausch + Lomb. Vstával před úsvitem, aby mohli s otcem zajít do Jackson Parku, kde dvě hodiny pozorovali vzácné zpěvné ptáky a stihli potom tramvají dojet do Lab School, kam chodily nadané děti ze širokého okolí.

V patnácti nastoupil na Chicagskou univerzitu a při studiích ornitologie se hodlal oddat lásce k ptákům a averzi k chemii. V posledním ročníku si ovšem přečetl recenzi knihy Co je život?, v níž fyzik Erwin Schrödinger obrátil pozornost k biologii a tvrdil, že pochopení molekulárních struktur genu odhalí, jak se dědičné informace předávají z generace na generaci. Druhý den ráno si Watson knihu půjčil z univerzitní knihovny a od té doby se pro něj rozluštění genu stalo posedlostí.

Bakalářské studium zakončil s průměrnými známkami, a když se hlásil na doktorát na Caltech, odmítli ho. Stejně tak se nedočkal ani stipendia na Harvardu.2 A tak zamířil na Indiana University. Té se – mimo jiné i díky tomu, že ochotně přijímala Židy, kteří měli potíže získat slušná místa na Východním pobřeží – tenkrát podařilo vybudovat jednu z nejlepších amerických kateder genetiky v čele s takovými hvězdami, jako byli budoucí nobelista Hermann Muller a italský emigrant Salvador Luria.

Watson se vrhl do studia virů a Luria se stal vedoucím jeho doktorské práce. Viry jsou maličké uzlíky genetického materiálu, které jsou samy o sobě v podstatě neživé, ale když proniknou do živé buňky, zmocní se jejích mechanismů a začnou se množit. Nejsnáze se zkoumají viry, které útočí na bakterie, a říká se jim (ten výraz si zapamatujte, protože se k němu vrátíme při popisu objevu CRISPRu) „fágy“, což je zkrácená podoba „bakteriofágů“ čili bakteriožroutů.

Watson se stal členem Luriova mezinárodního spolku biologů, který si říkal Phage Group. „Luriovi se vyloženě hnusila většina chemiků, zvláště toho soutěživého druhu, který řádil v newyorské džungli,“ vykládal Watson. Luria však brzy zjistil, že se při snaze o pochopení fágů bez chemie neobejde. A tak pomohl Watsonovi získat postdoktorandské stipendium na Kodaňské univerzitě.

Watson se v Kodani příšerně nudil a z drmolení chemika, který měl dohlížet na jeho studium, nerozuměl téměř ani slovo. Na jaře 1951 se tedy rozhodl dát si trochu volno a odjel do Neapole na konferenci o molekulách objevených v živých buňkách. Většina referátů přesahovala meze jeho chápání, ale doslova jej uhranula přednáška biochemika Maurice Wilkinse z londýnské King’s College.

Wilkins se specializoval na krystalografii a rentgenovou difrakci. Jinými slovy vzal roztok nasycený molekulami, nechal ho vychladnout a vyčistil vzniklé krystaly. Potom se pokoušel zjistit strukturu těchto krystalů. Když na těleso posvítíte z různých úhlů, můžete si z vržených stínů udělat představu o jeho struktuře. Rentgenoví krystalografové dělají něco podobného: svítí rentgenovým světlem z mnoha různých úhlů na krystal a zaznamenávají stíny a difrakční obrazce. Na posledním snímku při své neapolské přednášce Wilkins ukázal, jak to vypadá, když se tato technika použije na DNA.

„Najednou mě chemie nadchla,“ vzpomínal Watson. „Věděl jsem, že geny mohou krystalizovat. To znamenalo, že musejí mít pravidelnou strukturu, která se dala celkem jednoduše rozluštit.“ Dalších několik dní Watson Wilkinse pronásledoval a snažil se na něm vyloudit pozvání do jeho laboratoře. Marně.

Francis Crick

Místo toho se Watsonovi na podzim 1951 podařilo získat postdoktorandské místo v Cavendishově laboratoři na Cambridgeské univerzitě, kterou vedl průkopník krystalografie sir Lawrence Bragg, jenž se třicet let předtím stal (a dodnes je) nejmladším držitelem Nobelovy ceny za fyziku.3 On a jeho otec byli oceněni za objev základního matematického zákona, který popsal, jak krystaly ohýbají rentgenové paprsky.

V Cavendishově laboratoři vytvořili Watson s Francisem Crickem jeden z nejsilnějších vědeckých tandemů. Teoretický biochemik Crick se za druhé světové války věnoval výzkumu pro britské námořnictvo a v šestatřiceti letech stále ještě neměl dokončený doktorát. Skálopevně však věřil svým instinktům a neoplýval zrovna vybranými cambridgeskými mravy, když pravidelně opravoval myšlenkové lapsy svých kolegů a ještě se tím pak chlubil. V památné první větě Dvoušroubovice Watson napsal: „Nikdy jsem nezažil, aby se Francis Crick choval zdrženlivě.“ Totéž se klidně dalo říct i o Watsonovi a nutno říct, že neskromnost jeden u druhého oceňovali mnohem víc než jejich okolí. „Oba jsme se vyznačovali mladickou drzostí, bezohledností a netrpělivostí s intelektuální leností,“ vzpomínal později Crick.

Crick stejně jako Watson věřil, že rozluštění struktury DNA poskytne lidstvu klíč k záhadám dědičnosti. Zanedlouho už společně chodili na obědy do starobylé hospody U Orla a dlouze o tom debatovali nad pastýřským koláčem. Crick se vyznačoval bouřlivým smíchem a burácivým hlasem, kterým sira Lawrence neustále rušil. Proto Watsonovi s Crickem přidělil malou samostatnou kancelář.

„Navzájem se doplňovali, spojovala je neúcta k autoritám, smysl pro humor a pronikavý intelekt,“ napsal fyzik a spisovatel Siddhartha Mukherjee. „Pohrdali autoritami, ale prahli po jejich uznání. Vědecká komunita jim připadala směšná a upachtěná, ale současně se do ní uměli vlísat. Považovali se za naprosté outsidery, ale přitom se cítili jako doma na vnitřních nádvořích cambridgeských kolejí. Byli samozvanými šašky na dvoře bláznů.“4

Biochemik Linus Pauling z Caltechu v té době otřásl vědeckým světem a vydláždil si cestu ke své první Nobelově ceně, když pomocí kombinace rentgenové krystalografie, porozumění kvantové mechaniky chemických vazeb a dětské stavebnice Tickertoy rozluštil strukturu proteinů. Watson s Crickem při obědech U Orla plánovali, jak použijí stejné triky a Paulinga porazí v závodě o rozklíčování DNA. Dokonce si nechali v dílně Cavendishovy laboratoře nastříhat plíšky a měděné dráty, které měly reprezentovat atomy a další součásti modelu, s nímž si chtěli hrát, dokud správně nezařadí všechny jeho prvky a vazby.

Byla tu však jedna potíž – takovým výzkumem by lezli do zelí Maurici Wilkinsovi z King’s College, jehož rentgenová fotografie DNA tenkrát v Neapoli upoutala Watsonovu pozornost. „Anglický smysl pro fair play nedovolil Francisovi plést se do Mauricova problému,“ napsal Watson. „Ve Francii, kde fair play evidentně neznali, by takový problém vůbec nenastal. Ani ve Státech by nepřipustili, aby k takové situaci došlo.“

Wilkins se však do nějakého závodu s Paulingem očividně nehrnul. Zabředl do ošemetných interních bojů (Watson je v knize jednak dramatizoval a také notně trivializoval) s novou nadanou kolegyní, která v roce 1951 nastoupila na londýnskou King’s College. Jmenovala se Rosalind Franklinová, bylo jí jedenatřicet a s rentgenovou difrakcí se seznámila při studiích v Paříži.

Na King’s College přišla v domnění, že povede tamní tým zkoumající DNA. O čtyři roky starší Wilkins už DNA studoval a předpokládal, že dostal do týmu mladou kolegyni, která mu pomůže s rentgenovou difrakcí. Výsledkem byla výbušná situace. Po pár měsících spolu už téměř nemluvili. Sexistické uspořádání King’s College napomáhalo tomu, že se prakticky nemuseli vídat – škola měla dvě oddělené fakultní společenské místnosti, jednu pro muže a druhou pro ženy, a zatímco druhá jmenovaná vypadala nesnesitelně omšele, první splňovala veškeré nároky na elegantní společenské obědy.

Franklinová byla cílevědomá vědkyně a oblékala se čistě prakticky. Tím se dostávala do konfliktu se zálibou anglické akademické obce v excentričnosti a s jejím sklonem pohlížet na ženy sexuální optikou, což se ostatně promítlo i do Watsonových popisů. „Měla sice výrazné rysy, ale nebyla neatraktivní, a mohla být dokonce vyloženě nádherná, kdyby si aspoň trochu dala záležet na tom, co si vezme na sebe,“ napsal. „Ale o to se ona nestarala. Nikdy nenosila rtěnku, kterou by podtrhla kontrast svých rovných černých vlasů, a přestože jí bylo jedenatřicet, projevovala v oblékání asi tolik představivosti jako pubertální anglické modropunčochářky.“

Franklinová se odmítala o své rentgenové difrakční snímky podělit s Wilkinsem i kýmkoliv jiným a na listopad 1951 naplánovala přednášku, na níž shrnula svá poslední zjištění. Wilkins pozval Watsona, aby na ni z Cambridge přijel. „Před patnáctičlenným publikem mluvila rychle a nervózně,“ vzpomínal. „V jejích slovech nebylo ani stopy po vřelosti nebo lehkovážnosti. A přesto mi nepřipadala zcela nezajímavá. V jednu chvíli mi blesklo hlavou, jak by asi vypadala, kdyby odložila brýle a něco si udělala s vlasy. Ale nakonec mě ze všeho nejvíc zajímal její popis krystalografického difrakčního obrazce.“

Druhý den ráno seznámil Watson s obsahem přednášky Cricka. Ke Crickově nelibosti si Watson vůbec nedělal poznámky, takže hovořil dost neurčitě o mnoha klíčových věcech, zejména pak o obsahu vody, kterou Franklinová našla ve svých vzorcích DNA. Přesto začal Crick malovat schémata a prohlásil, že údaje z pokusů Franklinové naznačují strukturou dvou, tří nebo čtyř vláken šroubovice. Domníval se, že když si trochu pohrají s různými modely, mohou brzy najít odpověď. Do týdne usoudili, že mají řešení, i když byly některé atomy trochu moc natěsnané na sobě: uprostřed se vinula tři vlákna šroubovice a z této páteře trčely čtyři báze.

V záchvatu arogance pozvali Wilkinse a Franklinovou do Cambridge, aby se na jejich model podívali. Oba přijeli hned druhý den ráno a po krátkém zdvořilostním rozhovoru jim začal Crick předvádět strukturu trojšroubovice. Franklinová hned pochopila, že je chybná. „Mýlíte se, a to z následujících důvodů,“ pustila se do nich jako podrážděná učitelka.

Zaprvé, prohlásila, z jejích snímků DNA nevyplývalo, že je molekula šroubovitá. V tom se nakonec mýlila. Ale zbylé dvě námitky byly správné: zakroucené páteře musejí být vně, ne uvnitř, a navrhovaný model neobsahoval dostatek vody. „V tu chvíli vyšla najevo trapná skutečnost, že jsem si zjevně správně nezapamatoval množství vody v Rosiných vzorcích DNA,“ okomentoval to suše Watson. V tu chvíli našel Wilkins dočasně s Franklinovou společnou řeč; poznamenal, že když hned vyrazí na nádraží, mohou ještě stihnout vlak do Londýna v 15.40. A přesně to také udělali.

Nejenže se Watson s Crickem ztrapnili, ve výsledku ještě skončili na trestné lavici. Sir Lawrence jim vzkázal, že mají okamžitě přestat dělat na DNA. A součástky na stavbu jejich modelu DNA nechal zabalit a poslat Wilkinsovi a Franklinové do Londýna.

Aby těch špatných zpráv pro Watsona nebylo málo, Linus Pauling oznámil, že přijede přednášet do Anglie, což by pravděpodobně zintenzivnilo jeho snahu přijít na kloub struktuře DNA. Naštěstí mu na pomoc přispěchalo americké ministerstvo zahraničí. V podivné éře mccarthismu a zuřivého honu na komunisty zastavily úřady Paulinga na letišti v New Yorku a zabavily mu pas. Chemik se v minulosti netajil pacifistickými názory a FBI usoudila, že by mohl ohrozit národní bezpečnost, kdyby jej nechala vycestovat ze země. Pauling proto nedostal šanci diskutovat o pokrocích v krystalografii s britskými kolegy a Spojené státy kvůli tomu prohrály závod o sestavení modelu DNA.

Watson s Crickem naproti tomu mohli Paulingovy pokroky částečně sledovat, a to díky jeho synu Peterovi, jenž pracoval jako student v jejich cambridgeské laboratoři. Podle Watsona to byl příjemný a zábavný mladík. „Hovor se obvykle točil kolem relativních předností děvčat z Anglie, kontinentální Evropy a Kalifornie,“ vzpomínal. Ale jednoho dne v prosinci 1952 nakráčel mladý Pauling do laboratoře, hodil nohy na stůl a vyklopil novinu, které se Watson celou dobu děsil. V ruce držel dopis od otce, který se zmiňoval o tom, že odhalil strukturu DNA a chystá se objev publikovat.

Článek Linuse Paulinga dorazil do Cambridge na začátku února. Peter jej získal jako první a přiloudal se do laboratoře, aby Watsonovi s Crickem oznámil, že otcovo řešení je podobné tomu jejich: trojitá šroubovice s páteří uprostřed. Watson mu text vytrhl z kapsy kabátu a začal číst. „Hned mi došlo, že v tom něco nesedí,“ vzpomínal. „Chvíli jsem tu chybu ale nemohl najít. Dokud jsem pár minut nestudoval ilustrace.“

Watson pochopil, že některé atomové vazby v Paulingem navrhovaném modelu by nebyly stabilní. Po zevrubnější diskusi s Crickem a dalšími vědci z laboratoře dospěli k závěru, že Pauling udělal velkou „botu“. To zjištění je tak nadchlo, že to odpoledne odešli z práce dřív a vyrazili k Orlovi. „Vpadli jsme tam, hned jak v podvečer otevřeli, abychom se napili na Paulingův nezdar,“ líčil Watson. „Místo sherry jsem se od Francise nechal pozvat na whisky.“

„Tajemství života“

V tu chvíli věděli, že už nebudou marnit čas, a rozhodně se nehodlali klidit z cesty Wilkinsovi a Franklinové. Jednou odpoledne nasedl Watson na vlak do Londýna, aby jim ukázal Paulingův článek. Wilkins byl zrovna někde mimo a on bez pozvání napochodoval do laboratoře Franklinové, která se zrovna skláněla nad prosvětlovacím pultem a zkoumala nejnovější a čím dál ostřejší rentgenové snímky DNA. Zpražila ho naštvaným pohledem, ale Watson na ni vysypal shrnutí Paulingova textu.

Chvíli se přeli o to, zda má molekula DNA zřejmě podobu šroubovice, o čemž Franklinová stále pochybovala. „Přerušil jsem její kázání a podotkl, že nejjednodušším tvarem jakékoliv obecné polymerické molekuly je šroubovice,“ vzpomínal Watson. „V tu chvíli už se Rosy sotva ovládala a zvýšeným hlasem mi sdělila, že bych stupidnost svých poznámek možná pochopil, kdybych přestal blábolit a podíval se na její rentgenové důkazy.“

Rozhovor se nevyvíjel vůbec dobře. Watson poznamenal – správně, ale nezdvořile –, že by dobrá experimentální chemička Franklinová mohla mít větší úspěchy, kdyby se naučila spolupracovat s teoretiky. „V tu chvíli Rosy obešla laboratorní stůl, který nás dělil, a začala se ke mně přibližovat. Obával jsem se, že by mě v záchvatu vzteku mohla praštit, a tak jsem popadl Paulingův rukopis a chvatně se vzdálil.“

Právě když se spor vyhrotil, objevil se ve dveřích Wilkins a urychleně Watsona odvedl, aby si s ním dal čaj a trochu se uklidnil. Prozradil mu, že Franklinová pořídila několik snímků hydratované DNA a že z nich lze vyčíst nové důkazy o její struktuře. Potom odešel do sousední místnosti a přinesl odtamtud snímek, který později dostal označení „fotografie 51“. Wilkins jej získal zcela legitimně: byl vedoucím doktorské práce studenta, jenž ho spolu s Franklinovou pořídil. Méně legitimní bylo, že jej ukázal Watsonovi, který si poznamenal klíčové parametry a odvezl si je do Cambridge, aby je probral s Crickem. Fotografie naznačovala, že Franklinová měla pravdu v tom, že se páteřní vlákna struktury nacházejí vně molekuly (jako nosníky spirálovitého schodiště) a nikoli uvnitř. Naopak se mýlila, když odmítala možnost, že je DNA šroubovice. „Černý kříž, který dominuje fotografii, mohl vzniknout jedině odrazem rentgenových paprsků od spirálovité struktury,“ pochopil okamžitě Watson. Z analýzy poznámek Rosalindy Franklinové vyplývá, že ji po Watsonově návštěvě dělilo od pochopení struktury DNA ještě mnoho kroků.5

V nevytápěném vagonu vlaku do Cambridge si Watson črtal nápady na okraje deníku The Times. Po návratu musel přelézt přes bránu své koleje, protože už ji správce na noc zavřel. Když se druhý den ráno vypravil do Cavendishovy laboratoře, potkal sira Lawrence Bragga, jenž mu znovu důrazně připomněl, že se mají s Crickem držet dál od DNA. Když mu ovšem Watson ve stručnosti nadšeně vyložil, co zrovna zjistil, souhlasil sir Lawrence, že se mohou znovu pokusit sestavit model. Watson se hned rozběhl do dílny, aby si nechal vyrobit novou sadu součástek.

Zanedlouho získali Watson s Crickem další data. Franklinová předložila britské Radě pro lékařský výzkum zprávu o svém výzkumu a jeden z členů jim ji poskytl. Watson s Crickem tedy objevy Rosalindy Franklinové vyloženě neukradli, ale bez jejího souhlasu si přisvojili její práci.

V té době už měli Watson a Crick velmi dobrou představu o struktuře DNA. Měla kostru ze dvou cukrfosfátových vláken zatočených do dvojité šroubovice. Z těchto vláken vybíhaly čtyři báze DNA – adenin, thymin, guanin a cytosin, pro něž se dnes běžně používají jen počáteční písmena A, T, G a C. Shodli se s Franklinovou, že páteřní vlákna jsou venku a báze směřují dovnitř jako na zatočeném žebříku nebo točitém schodišti. Watson později v chabém pokusu o velkorysost připustil: „Její dřívější nekompromisní vyjádření v této záležitosti tedy odrážela prvotřídní vědecké znalosti a nebyly to jen výlevy pomýlené feministky.“

Původně předpokládali, že se báze navzájem párují, tedy že se například příčka tvořená adeninem spojí s jiným adeninem. Jednoho dne si však Watson hrál s modely bází, které si sám vystříhal z kartonu, a zkusil jiné párování. „Najednou mi došlo, že adenino-thyminový pár spojený dvěma vodíkovými můstky má shodný tvar jako guanino-cytosinový pár spojený alespoň dvěma vodíkovými můstky.“ Měl štěstí, že v jejich laboratoři pracovali vědci s různými specializacemi – jeden kvantový chemik mu potvrdil, že se adenin přitahuje s thyminem a guanin s cytosinem.

Toto uspořádání má vzrušující důsledky: když se obě vlákna od sebe odtrhnou, mohou se dokonale replikovat, protože si každá půlpříčka přitáhne svého přirozeného partnera. Jinými slovy, taková struktura by molekule umožnila se replikovat a předávat informace zakódované v jejích sekvencích.

Watson se vrátil do dílny, aby popohnal výrobu čtyř typů bází na model. Podařilo se mu svým nadšením řemeslníky nakazit a za pár hodin už mu předávali lesklé kovové pásky. Jakmile měl Watson všechny části po ruce, trvalo mu pouhou hodinu, než je sestavil tak, aby korespondovaly s rentgenovými fotografiemi a zákonitostmi chemických vazeb.

Co se dělo dál, vystihl Watson ve Dvoušroubovici památnou a jen nepatrně nadsazenou větou: „Francis letěl do Orla, aby všem široko daleko rozhlásil, že jsme odhalili tajemství života.“ Řešení to bylo tak krásné, že prostě muselo být pravdivé. Struktura se dokonale hodila pro funkci molekuly. Nesla kód, který se mohl replikovat.

Článek o svém objevu dopsali Watson s Crickem poslední víkend v březnu 1953. Měl všeho všudy 975 slov a na stroji jim ho přepsala Watsonova sestra, kterou k tomu přesvědčil argumentem, že se „podílí na možná nejslavnější události v biologii od dob Darwinovy knihy“. Crick chtěl ještě připsat obsáhlou pasáž o důsledcích pro dědičnost, ale Watson jej přesvědčil, že kratší závěr bude působit úderněji. A tak vznikla jedna z nejdůležitějších vět v dějinách vědy: „Neuniklo naší pozornosti, že ze specifického párování, které tu navrhujeme, bezprostředně vyplývá možný mechanismus kopírování genetického materiálu.“

V roce 1962 dostali Nobelovu cenu Watson, Crick a Wilkins. Franklinová ji dostat nemohla, protože zemřela v roce 1958, v sedmatřiceti letech, na rakovinu vaječníků – pravděpodobně způsobenou radiačním ozářením. Kdyby žila, dostal by se Nobelův výbor do choulostivé situace: každé ocenění může mít současně jen tři laureáty.

V polovině minulého století došlo souběžně ke dvěma revolucím. Matematici v čele s Claudem Shannonem a Alanem Turingem dokázali, že veškeré informace lze zašifrovat do jedniček a nul. To vedlo k digitální revoluci poháněné spínacími obvody, které zpracovávají informace. Watson s Crickem zároveň přišli na to, že instrukce pro stavbu všech buněk všech forem života jsou zašifrované ve čtyřpísmenných sekvencích DNA. Tak se zrodila informační éra, která stojí na digitálním kódování (010011011101…) a genetickém kódování (ACTGGTAGATTACA…). Na soutoku dvou řek se běh dějin zrychlí.

4. KAPITOLA
Vzdělání biochemika

Holky dělají vědu

Jennifer Doudnaová se později s Jamesem Watsonem seznámila, příležitostně s ním pracovala a z první ruky poznala jeho komplikovanou osobnost. V určitých směrech byl tak trochu jejím intelektuálním kmotrem, tedy aspoň do doby, než z něj začaly padat věci, které jako kdyby vyzařovaly z temné strany Síly. (Jak řekl kancléř Palpatine Anakinu Skywalkerovi: „Temná strana Síly je cestou k mnoha schopnostem, které někteří považují za nepřirozené.“)

Její reakce po prvním přečtení jeho knihy v šesté třídě však byly mnohem jednodušší. Nejprve ji zasáhlo poznání, že je možné oloupat jednotlivé vrstvy přírodních krás a odhalit, jejími slovy, „jak a proč věci fungují na té nejzákladnější a nejniternější úrovni“. Život se skládal z molekul. Chemické součásti a struktura těchto molekul určovaly, co budou dělat.

Kniha v ní také vyvolala pocit, že vědecký výzkum může být zábavný. Ve všech předchozích vědeckých knihách viděla „fotky chladných mužů v laboratorních pláštích a s brýlemi na očích“. Dvoušroubovice vykreslovala mnohem barvitější obraz. „Díky ní jsem si uvědomila, že věda může být vzrušující, jako když luštíte nějaké úžasné tajemství a tu a tam nacházíte stopy. A potom si to všechno složíte dohromady.“ Příběh Watsona, Cricka a Franklinové vyprávěl o soupeření a spolupráci, o tanci faktů s teorií a o závodě s konkurenčními laboratořemi. To všechno ji oslovilo v dětství a provázelo ji to celou další profesní kariérou.1

Na střední škole měla Doudnaová možnost dělat standardní biologické experimenty s DNA, například když rozbíjeli losí spermie a míchali jejich slizký obsah skleněnou tyčinkou. Inspiroval ji energický chemikář a žena, která jim přišla přednášet o biochemických důvodech rakovinného bujení v buňkách. „Posílilo to moje přesvědčení, že se ženy mohou stát vědkyněmi.“

Její dětskou fascinaci bezokými pavouky v lávových jeskyních, ospalou trávou, která při dotyku zavíjí lístky, a lidskými buňkami, v nichž vzniká rakovinné bujení, spojoval jeden ústřední motiv – vším prostupoval detektivní příběh o dvoušroubovici DNA.

Rozhodla se, že půjde studovat chemii na vysokou školu, ale jako mnoho vědkyň z té doby narazila na odpor. Když vysvětlila své studijní plány školnímu poradci, staršímu Japanoameričanovi s tradičními názory, začal mumlat: „Ne, ne, ne.“ Zarazila se a podívala se na něj. „Holky vědu nedělají,“ prohlásil. Zrazoval ji od úmyslu zkusit udělat standardizovaný test z chemie, který zaštiťuje organizace College Board. „Opravdu víš, co to je, k čemu ten test slouží?“ zeptal se jí.

„Dotklo se mě to,“ vzpomínala Doudnaová. Nakonec to však jen upevnilo její rozhodnutí. „Ano, udělám to,“ říkala si. „Já ti ukážu. Když chci dělat vědu, budu dělat vědu.“ Přihlásila se na kalifornskou Pomona College, která se pyšnila kvalitním studijním programem v chemii a biochemii, přijali ji a v létě 1981 tam nastoupila.

Pomona

Nejdřív byla nešťastná. Protože na základní škole přeskočila jeden stupeň, bylo jí teprve sedmnáct. „Najednou jsem byla malá ryba ve velkém rybníce,“ vzpomínala, „a pochybovala jsem, že na to mám.“ Stýskalo se jí a zase si připadala, že nikam nepatří. Mnoho jejích spolužáků pocházelo z bohatých jihokalifornských rodin a měli vlastní auta, zatímco ona studovala díky stipendiu a musela si sehnat práci na částečný úvazek, aby zaplatila nájem. V těch dobách bylo velmi drahé zavolat domů. „Rodiče neměli moc peněz, takže mi řekli, ať volám na účet volaného, ale jenom jednou měsíčně.“

Prosadila si, že bude studovat chemii jako hlavní předmět, ale teď začínala pochybovat, že to zvládne. Možná měl ten středoškolský studijní poradce pravdu. Na přednášky z obecné chemie chodilo dvě stě studentů a většina z nich dostala v přijímacím testu nejlepší známku. „Říkala jsem si, že jsem si usmyslela něco, co není v mých silách,“ přiznává Doudnaová. Vzhledem k její vrozené soutěživosti by pro ni ten obor ztratil kouzlo, kdyby patřila jen k průměrným studentům. „Napadlo mě, že se vlastně vůbec nechci stát chemičkou, jestli nemám šanci patřit k nejlepším.“

Uvažovala o tom, že přejde na studium francouzštiny. „Šla jsem si o tom promluvit se svou učitelkou francouzštiny a ta se mě zeptala, co mám teď jako hlavní předmět.“ Když Doudnaová odpověděla, že chemii, poradila jí učitelka, ať se jí drží. „Byla dost neoblomná. Říkala: ‚Když vystuduješ chemii, budeš moct dělat spoustu věcí. Když vystuduješ francouzštinu, můžeš se stát akorát učitelkou francouzštiny.‘“2

Optimismus se jí vrátil v létě po prvním ročníku, když přijela domů a rodinný přítel a profesor biologie Don Hemmes, s nímž vyrážela na procházky do přírody, jí nabídl práci ve své laboratoři na Havajské univerzitě. Elektronovým mikroskopem zkoumal pohyby chemických látek v buňkách. „Jennifer fascinovalo, že může nahlédnout do nitra buněk a zkoumat, co všechny ty malé částice dělají,“ vyprávěl biolog.3

Hemmes také studoval vývoj ulit maličkých měkkýšů. Potápěl se na mořské dno a sbíral vzorky těch nejmenších, téměř mikroskopických, a studenti mu potom pomáhali je zalít do pryskyřice a nakrájet je na tenké plátky, které potom zkoumali pod elektronovým mikroskopem. „Učil nás, jak používat nejrůznější chemikálie a vzorky různě zabarvit, abychom mohli sledovat vývoj ulity,“ vysvětluje Doudnaová. Tenkrát si poprvé začala vést laboratorní deník.4

Při hodinách chemie na vysoké škole probíhala většina pokusů podle jasně daného postupu. Existoval pevně daný protokol a jediná správná odpověď. „Práce v Donově laboratoři taková nebyla,“ vysvětluje Doudnaová. „Na rozdíl od laborek ve škole jsme dopředu neznali odpověď, ke které se máme dobrat.“ Cítila při tom objevitelské vzrušení. A také díky tomu poznala, jaké by to bylo stát se součástí vědecké komunity, dělat badatelské pokroky, skládat z nich celkový obraz a odhalovat, jak příroda funguje.

Když se na podzim vrátila do Pomony, získala přátele, lépe zapadla a začala si víc věřit i ve studiu chemie. V rámci svého pracovně-studijního programu absolvovala několik brigád v chemických laboratořích. Většinou ji ta práce moc nebavila, protože se netýkala průsečíku chemie a biologie. To se však změnilo po třetím ročníku, když v létě nastoupila do laboratoře profesorky biologie Sharon Panasenkové. „Tenkrát to měly ženy-biochemičky na univerzitách mnohem těžší a já ji obdivovala, protože byla dobrá vědkyně a zároveň vzor.“5

Panasenková studovala oblast, která korespondovala se zájmem Doudnaové o mechanismus fungování živých buněk; zkoumala, jak spolu některé bakterie žijící v zemi dokážou komunikovat, aby se spojily, když jim začnou chybět živiny. Vytvářejí jakási společenství zvané „plodničky“. Miliony bakterií přijdou na to, jak se shromáždit, když předtím vysílají chemické signály. Panasenková najala Doudnaovou, aby jí pomohla rozluštit, jak tyto chemické signály fungují.

„Musím tě varovat,“ řekla jí, „že technik z mojí laboratoře pěstoval ty bakterie šest měsíců a nepodařilo se mu to.“ Doudnaová začala bakterie kultivovat ve velkých zapékacích formách místo v obvyklých Petriho miskách. Jednou večer vložila připravenou várku do inkubátoru. „Když jsem přišla druhý den a odhrnula fólii z formy bez živin, zůstala jsem zírat na ty nádherné struktury!“ Vypadaly jako maličké fotbalové míče. Uspěla tam, kde jiný technik selhal. „Byl to úžasný moment a mě napadlo, že nakonec můžu vědu dělat.“

Testy přinesly dostatečně průkazné výsledky, aby o nich Panasenková napsala odborný článek do magazínu Journal of Bacteriology, v němž ocenila i přínos Doudnaové, jedné ze svých čtyř asistentek, „jejíž předběžné postřehy významnou měrou přispěly k úspěchu tohoto projektu“. Tehdy se poprvé jméno Doudnaové objevilo v nějaké vědecké publikaci.6

Harvard

Když přišel čas vybírat postgraduální školu, Harvard Doudnaovou zprvu vůbec nenapadl, přestože byla nejlepší studentkou fyzikální chemie v ročníku. Otec však na ni naléhal, ať to zkusí. „Ale tati,“ protestovala, „tam mě nikdy nevezmou.“ Na to jí odpověděl: „Určitě se tam nedostaneš, když se nepřihlásíš.“ Dostala se a Harvard jí navíc nabídl štědré stipendium.

Část prázdnin cestovala po Evropě za peníze, které našetřila při pracovně-studijním programu na Pomoně. Z Evropy zamířila v červenci roku 1985 přímo na Harvard, aby se pustila do práce ještě před začátkem semestru. Na Harvardu, stejně jako na jiných univerzitách, museli doktorandi chemie každý semestr pracovat v laboratoři jiného profesora. Smyslem bylo, aby se studenti při rotaci seznámili s různými technikami a poté si pro doktorský výzkum vybrali nejvhodnější laboratoř.

Doudnaová zavolala vedoucímu doktorandského studijního programu Robertu Kolterovi, aby se ho zeptala, zda by nemohla rotaci zahájit v jeho laboratoři. Mladý španělský odborník na bakterie měl široký úsměv a elegantní vlnité vlasy, nosil brýle bez obrouček a mluvil temperamentně. V jeho laboratoři pracoval mezinárodní tým včetně mnoha vědců ze Španělska a Latinské Ameriky a Doudnaovou zaskočilo, jak jsou všichni mladí a politicky aktivní. „Silně mě ovlivnil mediální obraz vědců jako starých bílých mužů, a proto jsem očekávala, že právě na takové výzkumník na Harvardu narazím. Z Kolterovy laboratoře jsem si ale odnesla úplně jinou zkušenost.“ Její následná vědecká kariéra, od CRISPRu po koronavirus, odrážela tento globální charakter moderní vědy.

Kolter přidělil Doudnaové výzkum způsobu, jakým bakterie vytvářejí molekuly, které jsou jedovaté pro jiné bakterie. Měla na starost klonování (vytváření přesných kopií DNA) genů těchto bakterií a testování jejich funkcí. Vymyslela zcela nový pracovní postup, ale Kolter prohlásil, že nebude fungovat. Doudnaová si však stála za svým a zkusila svůj nápad uskutečnit. „Udělala jsem to po svém a získala jsem klon,“ oznámila mu. Koltera to překvapilo, ale podpořil ji. Byl to důležitý krok k překonání pocitu nejistoty, který jí stále ještě nahlodával sebevědomí.

Doudnaová se nakonec rozhodla dělat výzkum pro svou disertační práci v laboratoři Jacka Szostaka, intelektuálně všestranného harvardského biologa, jenž se věnoval studiu DNA kvasinek. Tento kanadský Američan polského původu byl jedním z mladých géniů harvardské katedry molekulární biologie. Szostak sice řídil celou laboratoř, ale stále ještě tam sám pracoval, a tak se Doudnaová mohla dívat, jak provádí laboratorní pokusy, sledovat jeho myšlenkové postupy a obdivovat, jak riskuje. Pochopila, že klíčovým prvkem jeho intelektu je schopnost nacházet nečekané souvislosti mezi různými obory.

Díky tamním experimentům pochopila, jak se dají poznatky ze základního výzkumu převést do aplikované vědy. Kvasinkové buňky dokážou velmi efektivně přebírat kousky DNA a integrovat je do svého genetického uspořádání. A tak se toho faktu snažila využít. Vytvářela vlákna DNA zakončená sekvencemi, které korespondovaly se sekvencemi kvasinek. Malým elektrickým šokem otevřela v buněčné stěně kvasinek malou skulinu, kterou se mohla vyrobená DNA protáhnout dovnitř. Tam potom došlo k rekombinaci kvasinkové DNA. Vyrobila si nástroj, kterým mohla editovat geny kvasinek.

5. KAPITOLA
Lidský genom

James a Rufus Watsonovi

V roce 1986, když Doudnaová pracovala v laboratoři Jacka Szostaka, se začínal rodit rozsáhlý mezinárodní vědecký projekt.1 Dostal název Projekt lidského genomu (Human Genome Project – HGP) a za cíl si kladl rozluštění sekvence tří miliard párů chemický bází v naší DNA a zmapování více než dvaceti tisíc genů, které tyto báze tvoří.

Na začátku Projektu lidského genomu byli James Watson a jeho syn Rufus. Provokativní autor Dvoušroubovice byl ředitelem laboratoře v Cold Spring Harboru (CSHL), soukromého biochemického výzkumného a přednáškového střediska, které se rozkládalo na 44 hektarech zalesněných pozemků na severním břehu Long Islandu. Laboratoř vznikla už v roce 1890 a v minulosti dosáhla významných vědeckých úspěchů. Ve čtyřicátých letech 20. století tam Salvador Luria a Max Delbrück vedli skupinu, která zkoumala fágy a k níž patřil i Watson. Ve skříni měla však i několik kontroverzních kostlivců. Mezi lety 1904 a 1939 pod vedením ředitele Charlese Davenporta se CSHL stalo centrem eugenického výzkumu a produkovalo studie, podle nichž se různé rasy a etnické skupiny vyznačují geneticky odlišnými sklony například k inteligenci či kriminálnímu jednání.2 Watson byl šéfem laboratoře od roku 1968 do roku 2007 a ke konci svými výroky o rase a genetice tyto temné duchy minulosti oživoval.

Kromě výzkumu se v Cold Spring Harboru každý rok koná také asi třicet různých vědeckých konferencí. V roce 1986 se Watson rozhodl každoročně pořádat konference s názvem „Biologie genomů“. Agendou úvodního setkání bylo naplánovat Projekt lidského genomu.

Hned první den konference však Watson předstoupil před shromážděné vědce se šokujícím oznámením. Jeho syn Rufus utekl z psychiatrické kliniky, kde se léčil od té doby, co rozbil okno v jednom z nejvyšších pater Světového obchodního centra v New Yorku a chtěl z něj vyskočit. Teď se ztratil a Watson ho šel hledat.

Rufus Watson se narodil v roce 1970 a po otci zdědil štíhlou tvář, rozčepýřené vlasy a pokřivený úsměv. Byl také velmi inteligentní. „Měl jsem velkou radost,“ říká Watson, „protože jsme spolu nějakou dobu chodili pozorovat ptáky a měli jsme nějaký vztah.“ Pozorovat ptáky v Chicagu chodíval se svým otcem jako chytrý hubený kluk i Watson. Později, když byl Rufus trochu větší, se však ukázalo, že nedokáže normálně komunikovat s lidmi a v desáté třídě ho po jedné psychotické příhodě poslali z internátní školy v Exeteru domů. Pár dní poté vyjel výtahem na vrchol Světového obchodního centra s cílem se zabít. Doktoři mu diagnostikovali schizofrenii. Watson starší to oplakal. „Nikdy předtím jsem neviděla Jima plakat – a od té doby také ne,“ říkala jeho manželka Elizabeth.3

Watson vynechal většinu konference o genomu v Cold Spring Harboru a společně s Elizabeth pomáhali při pátrání po synovi. Nakonec ho našli, jak bloumá po lesích. Watsonův výzkum se protnul se skutečným životem. Masivní mezinárodní projekt zmapování lidského genomu pro něj přestal být abstraktním akademickým počinem. Stala se z toho osobní záležitost, která mu vštípila víru hraničící s posedlostí ve schopnost genetiky vysvětlit lidský život. Příroda, ne výchova, zapříčinila, že byl Rufus, jaký byl. A stejně tak příroda učinila různé skupiny lidí takovými, jací byli.

Tak to aspoň viděl Watson, jenž se na vše díval prizmatem svého objevu DNA a synovy choroby. „Rufus je mimořádně chytrý, velmi bystrý a laskavý, ale také se umí nesmírně rozzlobit,“ říkal Watson. „V mládí jsme se mu s manželkou snažili vytvořit vhodné podmínky, aby uspěl. Ale brzy jsem pochopil, že jeho problémy spočívají v genech. Proto jsem se postavil do čela Projektu lidského genomu. Jediná možnost, jak synovi porozumět a pomoci mu normálně žít, bylo rozluštit genom.“4

Závod v sekvenování

Když byl v roce 1990 Projekt lidského genomu formálně spuštěn, stal se Watson jeho prvním ředitelem. Všichni jeho hlavní aktéři byli muži. Watsona později vystřídal Francis Collins, jenž se v roce 2009 stal šéfem amerického Národního zdravotního institutu (NIH). Mezi hvězdy projektu patřil charismatický a energický Eric Lander, úžasně inteligentní kluk z Brooklynu, jenž byl už na střední škole kapitánem matematického týmu, na Oxfordu dělal s Rhodesovým stipendiem disertaci na teorii kódování a poté se rozhodl stát genetikem na MIT. Nejkontroverznějším účastníkem byl potom neomalený bouřlivák Craig Venter, jenž za vietnamské války jako branec pracoval v polní nemocnici amerického námořnictva při ofenzivě Tet, pokusil se spáchat sebevraždu, když plaval dál a dál na otevřené moře, a potom se stal biochemikem a biotechnologickým podnikatelem.

Projekt začal jako široká spolupráce, ale jak tomu bývá u mnoha velkých objevů a inovací, postupně se změnil v soutěž. Když Venter přišel na levnější a rychlejší způsob sekvenování, než používali ostatní, odtrhl se od nich a založil soukromou společnost Celera, která se snažila vydělávat na patentování objevů. Watson poté najal Landera, aby veřejně prospěšný projekt reorganizoval a práci zrychlil. Lander sice pošramotil několika vědcům ego, ale podařilo se mu udržet s Venterovým soukromým projektem krok.5

Na začátku roku 2000, když se z jejich soupeření stal veřejný spektákl, pokusil se prezident Bill Clinton přimět Ventera s Collinsem, aby uzavřeli příměří a přestali se ostřelovat přes média. Collins přirovnal Venterovo sekvenování k výstřižkovému katalogu a humoristickému časopisu Mad. Venter se na oplátku vládnímu projektu vysmíval, že DNA dešifruje desetkrát dráž a zlomkem jeho rychlosti. „Urovnej to – zařiď, ať ti chlapi spolupracují,“ nařídil Clinton svému hlavnímu vědeckému poradci. A tak Collins s Venterem zašli na pizzu a pivo, aby se zkusili dohodnout na sdílení zásluh a zveřejnění (nikoliv soukromém vytěžení) nejdůležitějších biologických dat na světě.

Po několika soukromých schůzkách mohl Clinton pozvat Collinse a Ventera do Bílého domu, kde společně oznámili předběžné výsledky Projektu lidského genomu. James Watson jejich rozhodnutí podělit se o zásluhy přivítal. „Události posledních týdnů ukázaly, že lidé, kteří pracují ve veřejný prospěch, nemusejí nutně zaostávat za těmi, které motivuje osobní zisk,“ prohlásil.

Já byl v té době šéfredaktorem časopisu Time a několik týdnů jsme s Craigem Venterem pracovali na exkluzivním materiálu o jeho životním příběhu a chystali jsme se ho dát na obálku. Na obálku časopisu se perfektně hodil, protože v té době už si z výdělků Celery pořídil luxusní jachtu, závodně surfoval a pořádal bujaré večírky. V týdnu, kdy už jsme s textem finišovali a chystali ho do tisku, mi nečekaně zavolal viceprezident Al Gore. Naléhal na mě – tvrdě a přesvědčivě –, abychom na obálku dali i Francise Collinse. Venter protestoval. Byl přinucen podělit se s Collinsem o zásluhy na tiskové konferenci a nehodlal se s ním dělit o obálku časopisu. Nakonec souhlasil, ale při focení si neodpustil rýpnutí do Collinse, že nedokáže držet krok s tempem sekvenování Celery. Collins se jen usmál a nic neřekl.6

„Dnes se učíme jazyk, kterým Bůh stvořil život,“ vyhlásil prezident Clinton při slavnostní oznámení výsledků sekvenování v Bílém domě, jehož se zúčastnili Venter, Collins i Watson. Událost tehdy vzbudila značnou pozornost. Deník New York Times o ní informoval na titulní straně pod titulkem „Vědci rozluštili genetický kód lidského života“. Článek, jehož autorem byl přední vědecký novinář Nicholas Wade, začínal slovy: „Lidské poznání dosáhlo dosavadního vrcholu. Dvě soupeřící skupiny vědců dnes oznámily, že rozluštily dědičný skript, sadu instrukcí, která definuje lidský organismus.“7

Jennifer Doudnaová dlouze diskutovala se Szostakem, Georgem Churchem a dalšími harvardskými vědci, zda se ty tři miliardy dolarů investovaných do Projektu lidského genomu skutečně vyplatily. Church byl tenkrát skeptický a pochybuje dodnes. „Za ty tři miliardy dolarů jsme si toho moc nekoupili,“ tvrdí. „Nic jsme neobjevili. Žádná z těch technologií nepřežila.“ Ukázalo se, že mapa DNA nevede k takovým pokrokům v medicíně, v jaké se doufalo. Podařilo se odhalit přes čtyři tisíce choroby způsobujících mutací DNA. Ale doteď nemáme lék ani na ty nejjednodušší poruchy jediného genu, jako jsou Tay-Sachsova choroba, srpkovitá anémie nebo Huntingtonova choroba. Muži, kteří nasekvenovali DNA, nás naučili číst kód života, ale ještě důležitějším krokem měla být schopnost tento kód psát. A to vyžadovalo odlišnou sadu nástrojů a práci s molekulou-dělnicí, která Doudnaové připadala zajímavější než celá DNA.

6. KAPITOLA
RNA

Centrální dogma

Aby se vědci naučili lidské geny nejen číst, ale také zapisovat, museli odtrhnout oči od DNA a zaměřit se na její méně slavnou příbuznou, která v těle provádí většinu kódovaných instrukcí. RNA (ribonukleová kyselina) je molekula obsažená v živých buňkách, podobá se DNA (deoxyribonukleové kyselině), ale má v cukrfosfátovém skeletu o jeden atom kyslíku víc a také jednu odlišnou bázi.

DNA je nejslavnější molekulou na světě. Je tak široce známá, že se objevuje na obálkách časopisů a používá se jako metafora pro zakořeněné vlastnosti společnosti nebo organizace. Ale jak to tak u slavných sourozenců bývá, na práci DNA moc neužije. Většinu času tráví doma v jádru našich buněk a nikam se nepouští. Její hlavní činností je chránit zakódované informace a občas se zkopírovat. RNA naproti tomu vyráží do světa a dělá spoustu práce. Místo aby seděla doma a hlídala informace, něco vytváří, například proteiny (bílkoviny). Dobře si ji zapamatujte. CRISPRem počínaje a covidem-19 konče bude RNA hlavní molekulární hvězdou této knihy a kariéry Jennifer Doudnaové.

V době Projektu lidského genomu byla RNA vnímána především jako jakýsi poslíček, který předává instrukce z DNA, uhnízděné v buněčném jádru. Malá část DNA s kódem genu se přepíše do mediátorové RNA, která potom gen odnese do ribozomu, jakési výrobní části buňky. Tam tato mediátorová RNA zprostředkuje vytvoření správní sekvence aminokyselin a vznik příslušného proteinu.

Existuje mnoho druhů proteinů. Například z vláknitých proteinů se tvoří kosti, tkáně, svaly, vlasy, nehty, šlachy a kožní buňky. Membránové proteiny předávají signály mezi buňkami. A snad nejvíc fascinujícím typem proteinů jsou enzymy. Ty slouží jako katalyzátory. Startují, urychlují a modulují chemické reakce ve všem živém. Téměř každá chemická reakce v buňce potřebuje podnět od enzymu. Zapamatujte si je. Enzymy budou další hvězdou a tanečním partnerem RNA v této knize.

Pět let po odhalení struktury DNA přišel jeden z jejích spoluobjevitelů Francis Crick s pojmenováním tohoto procesu přenosu genetické informace z DNA do RNA za účelem vytváření proteinů. Nazval jej „centrálním dogmatem“ molekulární biologie. Později uznal, že výraz „dogma“, jenž implikuje neměnnou a neotřesitelnou víru, nebyl zrovna nejvhodnější.1 Slovo „centrální“ však sedělo perfektně. I když se tedy dogma měnilo, proces zůstával pro biologii centrální.

Ribozymy

První úpravy centrálního dogmatu provedli Thomas Cech a Sidney Altman, když nezávisle na sobě zjistili, že proteinové enzymy nejsou jedinými katalyzátory v buňce. Na počátku osmdesátých let minulého století učinili překvapivý objev, za nějž posléze získali Nobelovu cenu: enzymy mohou být i některé typy molekul RNA. Konkrétně přišli na to, že některé molekuly RNA se dokážou vyvoláním chemické reakce samy rozštěpit. Tyto katalytické RNA nazvaly „ribozymy“, což je slovo složené z výrazů „ribonukleová kyselina“ a „enzym“.2

Cech s Altmanem učinili svůj objev při studiu intronů. Některé části sekvence DNA neobsahují instrukce pro výrobu proteinů. Když se tyto sekvence přepíšou na molekuly RNA, všechno zablokují. Proto se musejí vystřihnout, než se může RNA vydat řídit výrobu proteinů. Proces vystřižení intronů a opětovné spojení užitečných kousků RNA vyžaduje katalyzátor, kterým je obvykle enzym. Cech s Altmanem ovšem objevili, že určité introny RNA se dokážou samy vystřihnout!

To mělo dalekosáhlé důsledky. Pokud molekuly RNA dokážou uschovávat genetickou informaci a zároveň fungovat jako katalyzátor chemických reakcí, mohou mít pro vznik života větší význam než DNA, která se nedokáže sama přirozeně zkopírovat bez přítomnosti proteinových katalyzátorů.3

Radši RNA než DNA

Když na jaře 1986 Jennifer Doudnaová dokončila rotaci po univerzitních laboratořích, zeptala se Jacka Szostaka, zda by nemohla dělat doktorský výzkum v jeho laboratoři a pod jeho dohledem. Szostak souhlasil – ale stanovil si podmínku. Už se nechtěl dál zabývat DNA kvasinek. Zatímco jiné biochemiky nadchlo sekvenování DNA v rámci Projektu lidského genomu, Szostak se naopak rozhodl nasměrovat pozornost své laboratoře k RNA. Ta totiž podle něj mohla odhalit tajemství největší biologické záhady – původu života.

Svěřil se Doudnaové, že ho zaujal Cechův a Altmanův objev enzymálních katalytických vlastností určitých molekul RNA. Jeho cílem bylo zjistit, jestli se tyto ribozymy dokážou replikovat. „Má tento kus RNA chemickou schopnost se zkopírovat?“ zeptal se jí. Navrhl, že právě na toto téma by mohla zaměřit svou doktorskou disertační práci.4

Szostak ji svým nadšením nakazil. Stala se prvním doktorandem v jeho laboratoři, který pracoval na RNA. „Když jsem se učila biologii, přednášeli nám o struktuře a kódu DNA, dozvěděli jsme se, že většinu těžké práce v buňkách zastanou proteiny, a k RNA se přistupovalo jako k nudnému prostředníkovi, takovému střednímu manažerovi,“ vzpomíná Doudnaová. „Docela mě překvapilo, že se na Harvardu mladý génius jako Jack Szostak chce stoprocentně zaměřit na RNA, protože věří, že právě ona je klíčem k pochopení vzniku života.“

Pro Szostaka, jenž měl tehdy už zavedené vědecké jméno, i Doudnaovou, která byla elév, byl přechod k RNA riskantní. „Místo abychom šli se stádem a dělali DNA,“ vyprávěl Szostak, „cítili jsme, že zkoušíme něco úplně nového a prozkoumáváme trochu zanedbávanou hranici, ale všechny nás to bavilo.“ To bylo dávno předtím, než se vůbec začalo uvažovat o využití RNA k regulaci genové exprese nebo při editování lidských genů. Szostak a Doudnaová začali RNA zkoumat čistě proto, že je zajímalo, jak příroda funguje.

Szostak se řídil jednou zásadou: Nikdy nedělej něco, co už dělá tisíc jiných lidí. To se Doudnaové líbilo. „Bylo to stejné jako na fotbale, když jsem chtěla hrát na postu, který nikdo jiný nechtěl,“ říká. „Od Jacka jsem se naučila, že když se odvážíte vydat do nové oblasti, víc riskujete, ale také můžete víc získat.“

V té době už věděla, že nejdůležitějším krokem k pochopení přírodního fenoménu je odhalení struktury dotčených molekul. K tomu si musela osvojit část technik, které Watson, Crick a Franklinová použili při luštění struktury DNA. Kdyby se Szostakem uspěli, učinili by významný krok k zodpovězení jedné z největších biologických otázek, dost možná té úplně největší: Jak vznikl život?

Vážení čtenáři, právě jste dočetli ukázku z knihy Prolomený kód života.
Pokud se Vám líbila, celou knihu si můžete zakoupit v našem e-shopu.