Modelni organizmi

Oddaja
9. 12. 2021 - 21.30

Tokrat bom govoril o temi, ki je postala precej popularna v zadnjih dvajsetih letih med znanstvenicami, zgodovinarkami in filozofinjami, ki se ukvarjajo z znanostmi o življenju ali life sciences, in sicer gre za prevpraševanje vloge, ki jo v teh znanostih igrajo tako imenovani modelni organizmi.

Ta termin se je začel pojavljati v devetdesetih letih prejšnjega stoletja in označuje posebne vrste živih bitij, ki se uporabljajo v raziskavah. Za razliko od ostalih organizmov, ki se pojavljajo v laboratorijih, modelni organizmi obsegajo le nekaj izbranih vrst, ki se jih ne preučuje toliko zaradi njihovih lastnosti samih po sebi, ampak zato da bi se na podlagi njih prišlo do splošnejših ugotovitev o bioloških procesih. Klasičen primer modelnega organizma na področju genetike je recimo vinska mušica. V vedenjskih in medicinskih študijah pogosto kot modelni organizem nastopajo podgane in miši. Za botanične raziskave je značilen modelni organizem navadni repnjakovec. V mikrobiologiji pa je pogosta uporaba bakterije e. coli in bakteriofagov, torej virusov, ki napadajo bakterije.

V zvezi z modelnimi organizmi se porajajo nekatera povsem klasična epistemološka vprašanja, ki spremljajo katerokoli raziskovalno delo, ki se zanaša na organizme, recimo kateri razlogi sploh botrujejo temu, da je določeno bitje sploh izbrano za proučevanje določenega raziskovalnega problema. Skozi zgodovino biologije lahko tako naletimo na cel kup primerov, ko so znanstvenice – večkrat po naključju kot ne – našle nek organizem, ki je bil posebej primeren za preučevanje določenega problema. Znan primer je denimo posebna vrsta alg, ki se je v začetku 20. stoletja začela uporabljati v poskusih o fotosintezi, ker je pri njih difuzijski čas kisika in ogljikovega dioksida, temeljnih plinov, ki izstopata oziroma vstopata v fotosintetski proces, krajši kot pri rastlinah. Zato je bilo s tedanjimi napravami lažje meriti fotosintetsko aktivnost v algah kot rastlinah. Poleg tega pa je z izbiro organizma v biologiji povezano tudi vprašanje indukcije: ali lahko legitimno širimo ugotovitve iz posrečeno izbranega materiala na druge taksonomske skupine?

Vendar modelni organizmi postavljajo povsem svojevrsten nabor problemov, ker znanstvenice ne izberejo določenega bitja zgolj zato, ker bi bilo posebej primerno za raziskovanje nekega specifičnega področja, ampak njihovo izbiro bolj pogojuje dejstvo, da se je v nekaj organizmih akumuliralo toliko znanja iz preteklih raziskav, ki so bile z njimi izvedene, da se jih skuša uporabiti za preučevanje kateregakoli biološkega procesa. Vinska mušica ima recimo od leta 2000 v celoti popisan genom,  obstaja centralno vodena spletna baza podatkov, na kateri si lahko preberemo vse o prehrambnih navadah te vrste, razmnoževanju, različnih mutantskih sevih, in tako naprej. Ob tem obstajajo tudi centri, iz katerih lahko posamezni laboratoriji naročajo standardizirane primerke mutiranih vinskih mušic, s katerimi bi želeli delati.

Če bi nekdo hotel namesto z mušico eksperimentirati z manj poznanim organizmom, okoli katerega ni spletena takšna infrastruktura podatkov in materialov, na primer s sršeni, bi to zahtevalo ogromno investicijo časa in sredstev, ki so v modelne organizme že naložena. Hkrati pa je za druge vrste na voljo bistveno manj podatkov, s pomočjo katerih se lahko recimo preveri, ali so dobljeni rezultati posplošljivi na druge taksonomske skupine. Rachel Ankeny in Sabina Leonelli, dve filozofinji, ki trenutno predstavljata referenčno literaturo za področje modelnih organizmov, izpostavljata, da imajo raziskave, zasnovane na modelnih organizmih, zaradi teh prednosti tudi neprimerljivo več možnosti, da uspejo na razpisih. Zato biologinje, ki delajo z drugimi vrstami, svoj organizem pogosto oglašujejo kot naslednji »top modelni organizem«, da bi si zagotovile lažji dostop do financiranja. Vsi ti razlogi so pripeljali do tega, da se velik del raziskav v znanostih o življenju danes giblje le okoli približno 13 modelnih organizmov. Po enih podatkih naj bi se recimo leta 2006 »navadni repnjakovec« pojavil kot ključna beseda v 43 odstotkih vseh objav s področja botanike.

Modelni organizmi torej v znanostih o življenju predstavljajo poseben tehnološki sistem, ki se je postopoma razvijal skozi 20. stoletje in zaradi katerega se je uveljavil nov stil znanstvenega raziskovanja, ki narekuje kakšne metode znanstvenice uporabljajo, kako je organizirano delo in kako so zastavljeni raziskovalni problemi.

Katera vrsta se uveljavi kot modelni organizem pa je v veliki meri plod zgodovinskih naključij. Na eni točki je bil namreč vsak modelni organizem le ena izmed mnogih vrst, ki vstopajo v laboratorije. Da bi razumeli, kako se določene vrste uveljavijo kot samoumevni tehnološki pogoj in izhodišče znanstvenega raziskovanja, moramo torej orisati zgodovinske procese, ki so določene primerke živega oblikovali v strojne sisteme sodobne biologije. Pogledali si bomo dva primera iz samega začetka dobe modelnih organizmov: vinsko mušico in wistarsko podgano.

 

Plojenje mušic

Vinska mušica je nedvomno eno izmed najbolj znamenitih bitij v zgodovini biologije, ker je v začetku 20. stoletja postala modelni organizem v raziskavah, ki so postavile temelje sodobne genetike. Še danes se recimo v srednjih šolah omenja mušico z mutiranim belim očesom kot primer spolno vezanega dedovanja, torej dedovanja genov, ki ležijo na enem od spolnih kromosomov. Kako je vinska mušica postala modelni organizem?

Pomembna informacija je, da so vinske mušice mestne živali. Hranijo se s kvasovkami, zato se hitro prikažejo, čim zaznajo fermentirano sadje. Njihov najpogostejši zbiralni prostor so smetišča, skladišča in druga odlagališča hrane. V Severni Ameriki, kjer so se genetske raziskave z mušicami začele, so se razmnožile zlasti v sedemdesetih letih 19. stoletja, skupaj z razmahom trgovine sezonskega sadja. Mušice so torej letale po istem urbanem prostoru kot ameriški akademiki in uživale isto sadje, le s časovnim zamikom. Večina zgodovinark sklepa, da so v teh pogojih mušice v laboratorije preprosto zatavale po naključju, ko je nekdo na primer na okenski polici ob odprtem oknu pustil prezrelo banano.

Ampak sam vstop v laboratorij še ni zadoščal za to, da bi mušica postala modelni organizem. Med leti 1900 in 1910 so bile mušice le ena od mnogih vrst, ki so se uporabljale v eksperimentih. Za razliko od drugih organizmov, na primer zajcev, morskih prašičkov, psov in golobov, so bile poceni, hkrati pa se razmnožujejo zelo hitro, v roku od desetih dni do treh tednov. Z njimi so zato delale predvsem študentke in honorarne univerzitetne sodelavke in sodelavci, ki niso imele renomeja za odobritev daljših in dražjih projektov.

Takšno je bilo stanje pred letom 1910 tudi v laboratoriju Thomasa Hunta Morgana na Univerzi v Columbiji. Morgana omenjam, ker je kasneje za svoje delo z vinskimi mušicami dobil Nobelovo nagrado. Ampak dobri dve desetletji pred prejemom teh časti je bil njegov laboratorij še poseljen s celim kupom organizmov, s katerimi je izvajal različne eksperimente. Vinska mušica v tem času sploh ni bila najpopularnejši organizem za genetske raziskave, ker ni imela nobenih vidnih dednih lastnosti, ki bi jih bilo mogoče opazovati, kot sta bili recimo barva in oblika graha pri Mendlu ali barva kožuha pri miših in podganah.

Vseeno je Morgan s svojimi študentkami in študenti večkrat poskušal sprožiti takšne mutacije v mušicah, a mu to sprva ni uspelo. Zakaj, ni povsem jasno, deloma je seveda pojav mutacij odvisen od naključja, večina zgodovinarjev pa se strinja, da je bil problem v velikosti njegovih poskusov. Pri vinskih mušicah se brez doziranja mutagenov mutacije v povprečju pojavijo pri enem od 50.000 pregledanih osebkov. Hkrati v tistem času mutagenov sploh še niso poznali, zato niso imeli pravega sredstva, s katerim bi lahko pospešili mutacije. Zato ni presenetljivo, da se mutacije niso pojavile tudi ko je Morgan zasnoval relativno obsežne poskuse z več deset tisoč mušicami.

Prvi eksperimenti v Morganovem laboratoriju so bili načeloma zasnovani na sledeč način. Najprej so vzeli primerke mušic iz seva divjega tipa, to je tipa, ki je imel povprečne lastnosti običajne vinske mušice. Na podlagi parjenja teh mušic so dobili drugo generacijo, iz njih vzeli brate in sestre, jih ponovno parili med seboj in ta postopek ponavljali skozi več generacij. Plojenje v ožjem sorodstvu poveča možnost, da se izrazijo recesivne mutacije, torej mutacije, ki so prisotne, a načeloma niso vidne v divjem tipu mušice in ne postanejo vidne dokler se prek parjenja ne dobi osebkov, v katerih je ta mutacija prisotna na obeh kromosomih v paru (vinske mušice so namreč diploidni organizmi).

Jeseni leta 1909 se je Morgan po več neuspelih serijah eksperimentov znova lotil mušic in zasnoval obsežnejši in daljši poskus, v katerem je mušice paril med sabo skozi več desetin generacij. Januarja 1910 se je pojavil prvi mutant, ki so mu sledili drugi, med katerimi je bila tudi slavna mušica z belimi očmi. V povprečju je uspel izolirati približno enega mutanta na mesec, kar je bilo neprimerljivo več kot pri kateremkoli drugem organizmu, ki se je takrat uporabljal v eksperimentalni genetiki. Poplava mutacij je popolnoma preoblikovala organizacijo in vsebino Morganovega laboratorija. Iz njega so bili izločeni drugi organizmi, police pa so zasedle steklenice z novimi mutantskimi sevi vinskih mušic, s katerimi so Morganovi delavci začeli drezati v razne procese dedovanja. Tako je nastala ena izmed najbolj slavnih sob v zgodovini genetike, ki je pričakovano dobila ime Fly Room.

Po Morganovem uspehu je ameriške zoologe, tudi tiste izven Alabame, prevzel neprekinjen eksperimentalni incest. Mušice so hitro postale osrednji eksperimentalni organizem v več laboratorijih, selektivno parjenje pa se je uveljavilo kot najznačilnejša tehnika za pridelovanje mutantov. Moramo se namreč zavedati, da v tistem času struktura DNA še ni bila odkrita, še bolj oddaljene pa so bile metode genskega inženiringa, ki jih poznamo danes. S pomočjo selektivnega parjenja so lahko znanstvenice dedni material divje vinske mušice, ki je bil krpanka različnih genov, ki so se nabrali skozi njeno evolucionarno zgodovino, razgradili na serijo standardnih sevov. Morganovi delavci so tako uspeli postopoma izolirati mutantske alele, hkrati pa so iz sevov postopoma očistili morebitne druge, škodljive mutacije, ki so se sicer lahko naključno izrazile med poskusi in »pokvarile« rezultate. Cilj njihovih poskusov je bil namreč izluščiti nek kvantitativen podatek o dedovanju odkritih mutantskih lastnosti, ki so jih opazovali, zlasti s kakšno pogostostjo se dedujejo in kje na kromosomih ležijo glede na že znane mutacije. Če je bila v mušicah na primer prisotna »tiha mutacija«, ki se je občasno izrazila in povzročila smrt dela potomstva, je poskus pokazal drugačne pogostosti dedovanja, kot jih je napovedovala Mendlova teorija ali prejšnji primeri iz Morganovega laboratorija. Da bi poskusi delovali in dajali jasne, s teorijo skladne rezultate, so morali iz divje mušice šele izkoreniniti recesivne smrtonosne mutacije, genske modifikatorje, zaviralcevprekrižanja in druge motilce.

Zaradi teh »motenj« ob srečanju z novimi genetskimi pojavi velikokrat ni bilo mogoče ločiti slabega eksperimenta od primera, ki izpodbija ali pa zahteva vsaj nadgradnjo teorije. Poskusi z vinskimi mušicami so namreč večinoma predstavljali to, kar nekatere sociologinje znanosti imenujejo odprt kontekst raziskovanja. Za te odprte situacije je značilno, da ni utrjene teorije, ki bi znanstvenicam omogočala, da preprosto zavržejo odstopajoč rezultat nekega poskusa kot slabo meritev ali nepazljivo opazovanje. To je mogoče le v zaprtih kontekstih, kjer imamo na voljo pretekle primere in teorijo, ki jih pojasnjuje, in potem eksperiment zgolj ponavljamo, dokler ne pridemo do skladnega podatka. Zaprti konteksti so podobni poskusom, ki se jih izvaja na fakultetnih vajah. Ko so recimo Morganovi delavci že opredelili mehanizem spolnega dedovanja s pomočjo belooke mušice in identificirali še nekaj mutacij, ki so se dedovale na enak način, so že vedeli, kakšen rezultat morajo dobiti pri križanju drugih mutacij, ki prav tako ležijo na X kromosomu. V situacijah zaprtega tipa se posledično razne anomalije lahko načeloma zvede bodisi na napako v uporabljeni tehnologiji bodisi na napako pri delu.

V primeru odprtega konteksta pa ob srečanju z odstopom ni znano, ali je problem v teoretski napovedi ali v tem, kako je bil poskus izveden, ali pa v materialu, ki je uporabljan. Zato nastopi značilen problem odprtih kontekstov oziroma to, čemur Harry Collins pravi eksperimentatorjev regres. Predstavljajte si, da znanstvenica izvede poskus in dobi nek presenetljiv rezultat. Ista ali druga znanstvenica, kasneje poskus ponovi in dobi drugačen, prav tako presenetljiv rezultat. Zgolj na podlagi dobljenih podatkov v teh dveh poskusih je nemogoče odločiti, ali druga študija spodbija prvo ali pa je ravno prva pravilna in je pri drugi prišlo do neke napake.

Collins poudari, da pri zapiranju odprtih kontekstov raziskovanja ključno vlogo igra standardizacija. Nekaj podobnega se je zgodilo tudi pri vinskih mušicah. Za uspešnost in ponovljivost rezultatov je bilo potrebno doseči, prvič, postrojitev obnašanja in gibov samih znanstvenikov in, drugič, poenotenje materialov, ki so jih uporabljali.

V prvo kategorijo spada standardizacija same spontane zaznave znanstvenega delavca. Mutante, na katere so vsi prežali kot glavni rezultat poskusa, je bilo namreč treba šele razbrati iz stekleničke, v kateri je bilo lahko na stotine mušic, ki so v povprečju velike le približno 3 milimetre. Da je bila stvar še bolj zakomplicirana, so bili pogosti mejni primeri. Neka mušica je imela lahko recimo samo čudno prepognjeno krilo, kar je bilo težko ločiti od mutacije, ki je pri mušicah povzročala krajša krila ali krila drugačne oblike. Delavci, ki so vsak dan pregledovali steklenice tisočih mušic in se srečevali z raznimi primeri mutantov, so postopoma izurili svoj pogled za prepoznavanje mutantov. Niso bili več povprečni opazovalci, ampak ljudje, ki so imeli oči strenirane za mušico.

Še en značilen poseg, za katerega so morale znanstvenice razviti poseben občutek, je bilo anesteziranje mušic. Dodajanje anestetika je bilo treba vsakič, ko se je populacijo selilo iz ene steklenice v drugo ali ko se je populacije pregledovalo za mutacije pod mikroskopom ali lečo. Če je bilo anestetika preveč, so mušice poginile, če ga je bilo premalo, so mušice odletele, se premešale med sabo, pokvarile eksperiment.

Standardizacija materialov se je po drugi strani nanašala zlasti na različne primerke mutantov, ki so jih uspeli ekstrahirati posamezni laboratoriji. Da bi bili poskusi, ki so se izvajali v laboratorijih po različnih delih Amerike, primerljivi, je bilo treba namreč zagotoviti, da se povsod dela z enakimi standardnimi sevi mutantov. Med mušičarkami se je v ta namen že zelo zgodaj razvila izmenjava primerkov. V tem času še ni bilo centralnega skladišča mutantov. Znanstvenice in znanstveniki so sami skrbeli za ohranjanje sevov, obiskovali so druge laboratorije in si mušice celo pošiljali po pošti.

Poleg samih organizmov je bila bistvena hrana. Sprva se je mušice pitalo z navadnimi bananami, ki so jih znanstvenice kupile v trgovini. Postopoma je Morganov študent, Calvin Bridges, razvil poseben agar iz bananinega soka. V tridesetih letih 20. stoletja je svoj izum nadgradil in uvedel agar, sestavljen iz koruzne kaše in sladkorja. Konstrukcija sintetičnega medija je ključna pri skoraj vsakem delu z modelnimi organizmi. To postane zlasti očitno ob pojavu kasnejših, mikrobioloških modelnih organizmih, kjer je sintetični medij osnova marsikaterega poskusa.

Vloga standardizacije v odprtem kontekstu raziskovanja je torej, da izloči dejavnike, ki bi lahko vplivali na rezultat, na primer razlike v mediju, v sevu ali pa razhajanja glede tega, katere anomalije opazovalke prepoznajo kot mutacije. Odprti kontekst se postopoma zapre tako, da se poenoti vedenje znanstvenic, temeljne materiale, s katerimi delajo, in vse ostale eksperimentalne pogoje, od hrane, ki jo jejo organizmi, do temperature v laboratoriju.

Družbeni proces standardizacije obenem vodi v vedno večjo specializacijo. Prek nje se neko področje raziskovanja vzpostavi kot samostojna, ločena podpanoga, v kateri lahko delajo le ljudje, ki se obnašajo na določen način in znajo delati z določenimi orodji. V primeru vinskih mušic lahko ta trend najlepše ponazorimo prek odnosa do dela študentk. Če sem omenil, da so na začetku z vinskimi mušicami delali predvsem slabo plačani in neperspektivni študentje in študentke, je deset let kasneje vidnejši preučevalec mušic, Hermann Muller, v enem od svojih člankov podvomil v rezultate lastnega eksperimenta, ker so pri njem sodelovali študentje in študentke. Raziskave z mušicami so torej postale tako kompleksne, da so jih lahko izvajali le za to posebej usposobljene znanstvenice.

Težava, ki se je pri tem pojavila, je bila, kako ostati na tekočem z rastočim znanjem, ki se je dnevno črpalo iz mutiranih mušic? Sprva so informacije o mutantih in o protokolih za delo krožile neformalno, prek zasebnih dopisov, konferenc, obiskov in člankov. Leta 1934 so nekateri laboratoriji ustanovili Drosophila Information Service, redno glasilo, v katerega so mušičarke prispevale podatke o svojih tehnikah, materialih, posebnih mutantih, ki so jih razvili, in rezultatih, ki so jih z njimi dosegle. Poleg tega so si pošiljali kataloge, v katerih so oglaševali kolekcije svojih mutantskih primerkov. To so bili neke vrste analogni predhodniki sodobnih spletnih baz podatkov, s to izjemo, da zbirke informacij pred drugo svetovno vojno niso bile centralno vodene, ampak so jih urejali zaposleni v osrednjih laboratorijih, ki so raziskovali z mušicami. Prav prek teh izmenjav se je utrdila ločena znanstvena skupnost mušičark in mušičarjev, ki so bili izučeni v posebnih spretnostih in med katerimi so krožili tako značilni materiali kot know-how za genetsko delo z mušicami.

S standardizacijo dela in postopnim kopičenjem genetske vednosti v mušicah so se ti organizmi pretvorili v občutljivo tehnologijo za genetske raziskave. Mušice so postale kot neke vrste trkalnik za preučevanje dedovanja. Če bi nekdo leta 1930 skušal z gnilimi bananami ujeti vinsko mušico in preveriti Morganovo koncepcijo prekrižanja kromosomov, bi ne prišel daleč. Mušice, ki so po spletu naključij iz naravnega okolja priletele v ameriške laboratorije na začetku 20. stoletja, so bile po desetletjih znanstvenega dela fizično preoblikovane. Vinska mušica je postala na nek način pol naraven pol umeten organizem. Mutantski primerki, ki so se uveljavili kot neobhodni temelj raziskav, so obstajali izključno znotraj laboratorijev. Samo v teh umetnih pogojih so izčiščeni primerki mutiranih mušic lahko funkcionirali kot sintetični reagenti oziroma kot inštrumenti za opazovanje genetskih pojavov in izvajanje ponovljivih poskusov. Že leta 1914 so samo v Morganovem laboratoriju gojili več kot 114 različnih mutantov.  Vsakega od njih so lahko uporabili kot test za opazovanje posameznih genetskih procesov.  Z belooko mušico je recimo Morganova ekipa preučevala spolno vezano dedovanje, spet z drugimi je testirala razne vidike prekrižanja kromosomov. Vsak mutant, ki so ga Morganovi delavci uspešno razjasnili, je nehal biti »nov«, presenetljiv pojav in je namesto tega postal utelešenje nekega pojma o dedovanju, ki ga je bilo mogoče uporabiti v prihodnjih raziskavah. Vsako bodočo mutacijo, ki se je pojavila, so tako lahko križali z že obstoječimi znanimi mutanti in na ta način določili njene osnovne lastnosti, na primer na katerem kromosomu leži, ali je recesivna ali dominantna, ali obstajajo kakšne posebnosti v njenem dedovanju, in tako naprej.

Kot posebne oblike tehnologije vinske mušice in, če posplošim, modelni organizmi spominjajo na to, kar je sociolog Michel Callon poimenoval obvezne točke prehoda ali obligatory passage points. Organske tehnologije predstavljajo nujna vozlišča, ki jih morajo znanstvenice prečkati, če želijo izvajati določen tip raziskav. V mušicah je bila genetska vednost namreč nabrana in zapakirana v takšni fizični obliki, ki je omogočila, da se z njo manipulira druge primerke živega in se na ta način izvaja nove raziskave. Koncept spolno vezanega dedovanja je bil recimo poosebljen v steklenici mutantov, ki jih je bilo mogoče pariti z drugimi, nerazrešenimi primeri, zato da se jih pojasni. Informacijski kapital, ki je bil akumuliran skozi preteklo znanstveno delo, je torej moral biti stalno investiran v mušice kot neobhodno tehnologijo za iztiskanje dodatne vednosti iz žive narave. Anekdotično ponazoritev pomena mušic kot tehnologije za genetske raziskave lahko vzamemo iz biografije prej omenjenega Hermanna Mullerja. Muller je bil Morganov učenec in eden od vodilnih mušičarjev. Imel je torej dostop do najsodobnejših zbirk mutantov. Hkrati je bil goreč komunist in je v dvajsetih in tridesetih letih 20. stoletja večkrat obiskal Sovjetsko zvezo. Nekaj časa je tam celo vodil genetske raziskave. Vsakič, ko je odpotoval na vzhod, je s sabo pripeljal zaboje več sto primerkov mušic, da bi s tem omogočil delo sovjetskim genetikom.

Laboratoriji, ki so hranili največje zbirke mutantskih tehnologij, so v opisani konstelaciji raziskav prevzeli funkcijo meroslovnih centrov, iz katerih so morale vse ostale inštitucije naročati želena mušičarska delovna sredstva. Ti laboratoriji so med drugim skrbeli za klasifikacijo mutantov in za reprodukcijo določenih standardnih sevov. Zaposleni v njih so načeloma tudi urejali prej omenjeni Drosophila Information Service. Igrali so skratka podobno vlogo kot jo na drugih tehnoznanstvenih področjih opravljajo nacionalni inštituti za standardizacijo.

 

Wistarat

Na kratko bi omenil še en drug primer modelnega organizma iz istega medvojnega obdobja, ki morda še bolj nazorno prikaže pretvorbo standardiziranih organizmov v tehnologije. To je tako imenovana Wistarska podgana ali Wistar Rat.

Wistarske podgane so posebna pasma laboratorijskih podgan, ki jih je proizvajal Wistar Institute v Filadelfiji. Podobno kot v primeru mušic so te pasme proizvedli tako da so podgane parili v ožjem sorodstvu skozi več generacij. Na ta način so dedni material podgan očistili njegove naravne pestrosti in ustvarili generacijo standardnih albino podgan, ki so si bile tako zelo podobne med sabo, da je inštitut nanje lahko obesil patent. Te podgane so potem kot standardne materiale tržili različnim biomedicinskim laboratorijem.

Kar je posebej zanimivo pri tem primeru, je ideologija prvega direktorja inštituta, Miltona Greenmana, ki je leta 1908 zagnal proizvodnjo wistarskih podgan. Prisluhnimo zapisu iz njegovega letnega poročila iz istega leta: »Anatomske študije se hitro približujejo razmeram matematične natančnosti. Podobno kot mora kemik, da bi izvedel ustrezno analizo, prečistiti in standardizirati svoje reagente, mora tudi anatom, da bi lahko dosegel popolno kvalitativno in kvantitativno razrešitev anatomske strukture, vzrediti raziskovalno žival poznanih kvalitet in čistega seva, na kateri bo oblikoval svoje ugotovitve.« Navdih za njegovo primerjavo je najverjetneje bilo dejstvo, da je ameriški Urad za enote leta 1905 začel uvajati standarde za čistost kemijskih reagentov.

Greenman je bil sodobnik Fredericka Taylorja in znan pristaš njegove teorije znanstvenega upravljanja. Kot je Greenman izrecno zapisal v svojem letnem poročilu, Taylorjevo delo Shop Management ni uporabljivo samo za mehanično obrt, ampak tudi za vodenje znanstvenega inštituta. Greenman je vzvod za organizacijo znanstvenega dela na znanstveni podlagi, sledeč Taylorju, našel v standardizaciji vseh vidikov znanstvenikovega vsakdana. Inštitut je pod njegovim vodstvom začel izdajati kataloge standardov za razne namene, na primer standarde anatomskega dela in celo standarde povečav za mikroskopske slike, ki so bile objavljene v publikacijah inštituta. Leta 1915 je inštitut izdal knjigo o dveh pasmah wistarskih podgan. Ta knjiga je bila po vsebini pravzaprav zbirka bioloških podatkov o podganah, ki so jih v desetih letih raziskav uspeli zbrati zaposleni na inštitutu. Med drugim je knjiga obsegala tudi obilico napotkov za rejo in vzdrževanje podgan.

Greenmanov cilj je bil proizvesti »popolnoma homogene podgane«, ki bi predstavljale biološki ekvivalent standardnih vijakov, navojev in stružnic, ki so tvorili osnovo za ameriško industrijo izmenljivih delov. Podgane bi, podobno kot orodja v mehanični industriji, znanstvenim delavkam dale enotno tehnološko podlago za njihov proizvodni proces. Posledično se posameznim raziskovalkam ne bi bilo več treba ukvarjati z vzrejo svojega organizma niti s tem, ali je njihov organizem primerljiv s tistimi, ki se nahajajo v drugih laboratorijih. Vse to preliminarno delo in znanje, povezano s parjenjem podgan, bi bilo že opravljeno in utelešeno v standardnem produktu wistarske podgane.

Med leti 1911 in 1912 je pod Greenmanovim upravljanjem število podgan, ki jih je hranil inštitut, poskočilo iz 6.000 na 11.000.  Najbolj zanimivo pa je, da se wistarska pasma albino podgan še danes naroča in uporablja v biomedicinskih raziskavah, čeprav je inštitut nehal delovati že leta 1946.  Preteklo znanstveno delo, ki je reificirano v spremenjenih genetskih in morfoloških lastnostih tega modelnega organizma, torej še vedno učinkuje kot predpostavljena tehnološka osnova v aktualnih študijah.

 

Aktualna zgodovina modelnih organizmov

V preostanku 20. stoletja se je vzpostavilo še več drugih modelnih organizmov, nekatere sem omenil že na začetku oddaje. Prav tako je prišlo do več sprememb v načinu dela z njimi, pri čemer sta dve posebej bistveni. Prva je napredek tehnik sekvenciranja DNA, ki so postopoma omogočile popis celotnega dednega koda glavnih modelnih organizmov, vključno z vinsko mušico. Druga je razvoj sintetične biologije, ki danes dopušča, da se organizme standardizira bistveno bolj, kot je bilo to mogoče s selektivnim parjenjem, ker omogoča da vanje vstavljamo umetno ustvarjene molekule rekombinantne DNA. Od sedemdesetih let dalje je ta postopek možen tudi pri vinskih mušicah.

Ob tehničnih premenah je naraslo število raziskav, izvedenih z modelnimi organizmi, kar implicira koncentriranje delavk in sredstev okoli teh organskih tehnologij. Danes tako poznamo več deset tisoč primerkov mutantov vinske mušice in tudi več deset tisoč delavk, ki jih vzdržuje. Zgoščanje raziskovalne dejavnosti v modelnih organizmih je sprožilo prevrat v delitvi znanstvenega dela. Zaradi ogromnega števila laboratorijev, ki delajo z istimi vrstami, je prišlo do outsourcanja upravljanja z modelnimi organizmi. V začetku 20. stoletja so, kot sem omenil, za klasifikacijo, določanje standardov dela in hranjenje primerkov mušic skrbeli posamezni laboratoriji. Od devetdesetih let prejšnjega stoletja pa sta se za te funkcije oblikovali dve posebni instituciji: digitalne baze podatkov in centri za skladiščenje primerkov.

Digitalnih baz ne več urejajo posamezni laboratoriji in zaposleni v njih, ampak so zanje zadolžene ekipe kuratork, ki navadno obsegajo med pet in deset oseb. Večina kuratork je sicer po izobrazbi biologinj, ne pa recimo inženirk ali računalničark. Njihova edina naloga je vodenje centralne baze podatkov, ki se nanaša na določen modelni organizem. Načeloma kuratorke torej ne izvajajo lastnih raziskav, ampak zgolj zbirajo razne podatke, zlasti o znanih in novih mutacijah, o posebnih tehnikah in protokolih dela z določenim organizmom, o zanimivih ali uporabnih fizioloških, dednih, morfoloških in drugih značilnostih tega organizma, o materialih, ki jih znanstvenice uporabljajo pri delu, ter informacije o laboratorijih in posameznih raziskovalkah, ki se ukvarjajo s tem organizmom. Kuratorke torej spremljajo aktualne raziskave in izseke iz njih zbirajo na enotnem mestu. Ob tem skrbijo tudi za enotno klasifikacijo in poimenovanje mutantov. Vse informacije, ki so si jih včasih mušičarke izmenjevale neformalno, so tako recimo danes dostopne na spletni bazi FlyBase, kamor se stekajo podatki, ki jih dnevno pridelujejo znanstvenice, ki delajo z vinskimi mušicami.

Spletne strani baz obiskovalke napotujejo na centre, ki skladiščijo in vzdržujejo posamezne primerke modelnih organizmov. Teh tako imenovanih stock centrov je več. Za vinske mušice na primer eden izmed tovrstnih centrov obstaja na Dunaju. V svojih skladiščih hranijo standardne pasme organizmov, ki so klasificirani v digitalnih bazah. Iz njihovega kataloga lahko posamezni laboratoriji naročijo primerke, s katerimi želijo delati. Centri na nek način jamčijo, da bodo znanstvenice tudi dejansko izvajale poskuse z enakimi tehnologijami.

Meroslovnih nalog torej ne več opravljajo posamezni laboratoriji, ampak je bila ta funkcija v zadnjih tridesetih letih prenesena na digitalne baze in skladišča primerkov. V novi delitvi dela so kuratorke postale poseben sev delavke, ki določa standarde raziskovanja z modelnimi organizmi.

Kot izpostavlja več znanstvenic, ima opisan sistem določene prednosti. Poleg že omenjenih zmanjšanih raziskovalnih tveganj je v primerih, ko so digitalne baze in centri za skladiščenje financirani iz javnih sredstev, načeloma zagotovljen odprt dostop do podatkov in materialov. Na ta lahko tudi znanstvenice, ki nimajo izkušenj z nekim organizmom, lažje pridejo do informacij in začnejo delati s tem modelnim organizmom, če to terja njihovo konkretno raziskovalno vprašanje. Pred tem je bilo potrebno za učinkovito delo z modelnim organizmom pridobiti toliko posebnih veščin in izkušenj, da so bili prehodi med disciplinami zelo oteženi. Infrastruktura digitalnih baz in centrov v tem oziru pospešuje interdisciplinarno raziskovanje.

Ampak prednost interdisciplinarnosti se deloma izgubi, če registre podatkov in materialov sponzorirajo zasebna podjetja ali inštituti. Takšna je recimo situacija pri miših v medicinskih raziskavah. Za te organizme obstaja več ločenih registrov, ki jih vodijo različne institucije, pri čemer vsaka od njih omejuje dostop do svojih podatkov in materialov. Med njimi namreč vlada logika konkurence: kdor ima več podatkov in več primerkov, lažje izvaja raziskave, prej doseže rezultate in izrine potencialne tekmece.

Še en problem je spornost modelnih organizmov kot modelov. Kot vsak drug model so tudi modelni organizmi poosebitev nekaterih izbranih lastnosti naravnih pojavov, ki jih privzamemo kot bistvene oziroma reprezentativne za te pojave. Po drugi strani zanemarimo vse vidike, ki niso zajeti v teh reprezentativnih lastnostih. Nekatere biologinje opozarjajo, da osredotočanje na vedno isti model lahko vodi v enostransko in včasih skrivenčeno reprezentacijo narave. Ti problemi so zlasti pertinentni, ko se skuša rezultate raziskav z modelnimi organizmi posplošiti na človeka. Jessica Bolker, biologinja in filozofinja, recimo navaja primer testiranja zdravil za Parkinsonovo bolezen na podganah. Test običajno poteka tako, da se meri motorične funkcije v bolni živali. Kot izpostavlja Bolker, ta model zanemari vse druge simptome Parkinsonove bolezni, ki jih pri podganah merimo težje, na primer upad kognitivnih zmožnosti. Posledično mnoge biologinje pozivajo naj se bolj spodbuja iskanje raznovrstnih raziskovalnih organizmov in naj se v večji meri izkoristi obstoječo pestrost bitij pri proučevanju živega. Priča smo torej neke vrste obuditvi hevrističnega načela danskega fiziologa Augusta Krogha, ki je dejal, da naj bi za vsak poseben raziskovalni problem obstajal tudi ločen organizem ali skupina organizmov, ki so najbolj primerni za njegovo preučevanje.

facebook twitter rss

 

Podprite kakovostne radijske vsebine tudi v koronski dobi, kliknite na

 

Prikaži Komentarje

Komentarji

Huda oddaja

Komentiraj

Plain text

  • No HTML tags allowed.
  • [[nid:123]] - Insert a node content
  • Samodejen prelom odstavkov in vrstic.
  • Spletni in e-mail naslovi bodo samodejno pretvorjeni v povezavo.

Z objavo komentarja potrjujete, da se strinjate s pravili komentiranja.