znanost

“Otkrili smo kako da se čita DNK, a postupak će biti 1000 putajeftiniji i brži!”

1 : : dr. slaven garaj, hrvatski fizičar s

harvarda:

:: MIROSLAV AMBRUŠ-KIŠ

Ugledni prirodoslovni časopis Nature u petak 9. rujna objavio je prilog mladoga hrvatskog fizičara s Harvarda dr. Slavena Garaja, ali

je uredništvo i naslovnicu odlučilo posvetiti njegovoj temi.:: Nije li i naslovnica Naturea Sveti Gral za znanstvenike? Kakva je bila reakcija kolega na Harvardu, a kakva iz Hrvatske?To što je Nature ne samo odlučio objaviti naš članak nego ga i najaviti na naslovnici kao glavnu temu broja velika je čast. Bolje od toga ne može. Znači da su urednici procijenili kako će naš rad privući najviše zanimanja i među znanstvenicima i među laicima. Mnogi tvrde da je objavljivanje članka u Natureu nerijetko vrhunac znanstvene karijere, a svakako otvara mnoga vrata. Reakcije kolega sa svih strana samo su pozitivne.:: Kako se to dospije na Harvard, pa još k tome da tako mlad znanstvenik u Cambridgeu (Mass.) provodi nezavisno istraživanje? Kakvu je ulogu u tome imala ekspedicija 1998. godine u Mongoliju na “slušanje” Leonida? Prvo oduševljenje za znanost i otkrića osjetio sam kao srednjoškolac u ljetnoj školi Zvjezdarnice Višnjan Korada Korlevića. Ondje sam stekao najbitniju lekciju

da istraživač treba biti samopouzdan, inicijativan i uvijek ciljati visoko. Ekspedicija u Mongoliju nastala je iz želje da što prije počnemo samostalno istraživati iako smo još bili studenti. Za mene je odlazak u Mongoliju na ekspediciju u kojoj smo snimali i analizirali zvuk koji proizvode meteoriti bio formirajuće iskustvo. Pokazalo se – i za druge članove ekspedicije. Ostao mi je apetit za avanturu i možda je i glavni razlog zašto sam uskočio u nepoznato i nastavo znanstvenu karijeru u inozemstvu. Zbog znanstvenog adrenalina s mongolske ekspedicije još me privlače rizični, teški projekti, ali koji nude veliku nagradu (“high risk – high gain”). Za rada na doktoratu u Švicarskoj naučio sam da za uspjeh nije toliko bitno kojim se područjem znanosti baviš, nego s kakvim ljudima surađuješ. Takvima od kojih se može naučiti najviše.:: Danas je neprijeporno da je mladom znanstveniku prijeko potrebno međunarodno iskustvo. Neki to i danas vide kao opasnost od “odljeva mozgova”. Što je točno? Mladim je znanstvenicima jako bitno da mijenjaju sredinu,

RijetKoSt :: Saolu (Pseudoryx nghetinhensis), rijetku azijsku antilopu koju prirodoslovci nikada nisu vidjeli u divljini, a nema ih ni u zatočeništvu, ulovili su seljaci u Laosu i – ubili

Obzor :: Večernji list :: 51

Slušanje meteorita u Mongoliji put do Harvarda Nema većeg priznanja od naslovnice Naturea

52 :: Obzor :: Večernji list

znanost

Proces je stajao tri milijarde dolara. Za usporedbu, program Apollo i spuštanje čovjeka na Mjesec stajali su 30 milijardi dolara. Taj je golemi projekt donio mnoštvo informacija o ljudskoj biologiji čiji velik dio još ni danas ne razumijemo. Genetski kod sadrži tajnu o tome što čovjeka čini čovjekom i što pojedinca čini različitim. Ono zapisano u genetskom kodu najbliže je “knjizi sudbine”. A znati svoju sudbinu najbolji je način da se ona pokuša ispraviti. Znanstvenici maštaju o tome da se svakom čovjeku može odčitati genetski kod kao dio opće zdravstvene zaštite. Tada bi svatko mogao znati na koje je bolesti osjetljiv i tome prilagoditi svoj život. Lijekovi bi se mogli prilagoditi svakom pojedincu (“personalized medicine”) i time postati mnogo efikasniji. Iako je cijena sekvencioniranja u međuvremenu pala 1000 puta, ni to nije dovoljno. Treba je spustiti još 1000 puta, a proces znatno ubrzati pa su potrebne nove ideje. Jedna od tih šašavih i neprovjerenih ideja bile su i nanopore: rupice velike tek nekoliko nanometara, kolika je i debljina molekule DNK. Jednostavno: ako se DNK provuče kroz poru, možda iz nje možemo odčitati jedan po jedan nukleotid, genetsko slovo. Ako zamislimo DNK kao bisernu nit s perlama različitih oblika, onda oblik svake možemo osjetiti opipom kroz prste. Potrebno je samo da su “prsti” veliki otprilike kao same “perle”. Tako mi je palo na pamet da iskoristimo tek otkriveni grafen, najtanji mogući materijal debeo samo jedan atomski sloj. Na početku nam je zvučalo ludo, gotovo nemoguće. Kako uopće napraviti jednoatomnu membranu od grafena koja je dovoljno snažna da preživi uranjanje u vodu? Kako potom u njemu napraviti nanoporu, a kako tek nagovoriti

uče nove vještine i razmjenjuju ideje te tako dobiju šire poglede. Mala je država preskučena, a Hrvatska nije izuzetak; to vrijedi za mnoge zapadnoeuropske zemlje. “Odljev mozgova” nije problem, toga će uvijek biti. Bitno je uspostaviti efikasan “priljev mozgova”. Takvo “miješanje mozgova” Hrvatskoj može samo koristiti. A ni znanstvenik koji ostane u inozemstvu nije izgubljen za Hrvatsku jer i dalje može služiti kao most suradnje. Izraelci su to najbolje pokazali. U posljednjih se nekoliko godina, poticajima znanstvenih sredina i države, podosta znanstvenika i vratilo u Hrvatsku te nastavilo uspješne karijere, što u znanosti, a što u tehnološkom poduzetništvu (npr. Dejan Vinković, Bojan Pečnik...). Osjećam da se u Hrvatskoj otvara podosta vrata. Jedan je od razloga što se izvrsnost počinje više cijeniti kroz europske projekte koje dobivaju hrvatski znanstvenici, a temeljeni su na ocjenama izvana. Kako nastaviti znanstvenu karijeru i da li se vratiti u Hrvatsku, za svakoga je osobna odluka i ovisi o mnogo čemu. Posebnih lovaca na mozgove nema. Aktivna uloga države nije potrebna, osim poticajna financiranja za uspostavu laboratorija. Najbitnije je da se uspostavi jasan, predvidljiv sustav koji nagrađuje izvrsnost i omogućuje samostalnost. Ipak, korisne su i osobne preporuke, tko ih zasluži. Meni je da pripremim doktorat u Švicarskoj pomogao Laszlo Forro, hrvatsko-mađarski fizičar, od ove godine akademik i u Hrvatskoj i u Mađarskoj koji mi je bio mentor za tezu.:: odakle ideja da se zavojnica DNK čita pomoću grafena, da bi se listić ugljika debljine jednoga atoma mogao iskoristiti za brzo detektiranje sastava zavojnice?Moram istaknuti, mi nismo čitali kôd DNK. Mi smo otvorili put da se to napravi u budućnosti, otvarajući za to neka ključna vrata. Dovoljno za patent. Do takva uređaja ima još podosta tehnoloških prepreka. Na tome se radi, što kod nas, a što kod naših suradnika u industriji. Genetski kod čovjeka načet je prije dvadeset godina, a njegovo je prvo čitanje završilo prije sedam godina.

467, 125–244  9 September 2010

no.7312 w

ww

.natureasia.com

9 September 2010 | www.natureasia.com THE INTERNATIONAL WEEKLY JOURNAL OF SCIENCE

NATUREJOBSProject management

DNA SEQUENCING

BIOLOGICAL NOISETaking the good with the badTHE NEW TAXONOMY Automation rulesDINOSAUR MORPHOLOGYThe hunchback of Las Hoyas

Enter the graphene nanopore

9.9 cover JPN 1 2/9/10 10:40:19

molekulu DNK da kroz nju prođe kao konac kroz ušicu igle? Sad kad smo utabali stazu i pokazali da je to uopće moguće, zanimljiva i zabavna istraživanja tek slijede. Možda jednoga dana to i dovede do jeftina sekvencioniranja DNK, a na tome rade naši suradnici u hi-tech industriji.:: Koliko dugo u prosjeku traje “čitanje”? Koliko je to brže od metode koju je izmislio j. Craig Venter? Koliko je potencijalno ova metoda brža i jeftinija kad i ako jednoga dana u obliku nekog instrumenta dođe u medicinske i forenzičke ustanove? Ideja Craiga Ventera već je sada “stara ideja”. Neće donijeti jeftino sekvencioniranje za svakog čovjeka. Jedna je od vizija uređaj veličine iPoda koji će moći svakome odčitati genetski kod u pola sata. Takav futuristički uređaj, vrijedan Zvjezdanih staza, možda bi se i mogao napraviti s nanoporama, a svakako bi promijenio forenziku i medicinu, možda i ostavio dublje posljedice na civilizaciju. Svaka nova tehnologija donosi i nove opasnosti i etičke dvojbe. Tako i ova. Rasprostranjeno sekvencioniranje moglo bi donijeti i zloupotrebe. Ljudi se mogu početi diskriminirati na temelju svoga genoma. Sjetimo se filma Gattaca. To treba regulirati zakonski, a ljudska se privatnost mora poštovati.:: Koliko je posla, vremena i uložena novca sada potrebno inženjerima da dizajniraju prototip te koliko još treba da bi se pojavio na tržištu? Bi li vaša grupa u komercijalizaciji vašega laboratorijskog instrumenta i postupka, koji su vaše otkriće, imala savjetničku ulogu ili biste sami konstruirali tehničko srce naprave? Nas više zanimaju znanstveni problemi, a i nemamo resursa za razvijanje komercijalne tehnologije. Zato surađujemo s novim high-tech kompanijama koje se usredotočuju na razvoj, imaju više inženjera, resursa i tehnološkog znanja. U razvoju tehnologije oni su bolji, a mi pridonosimo novim idejama i razumijevanjem znanosti. Iako smo pokazali prve korake na posve novom putu, ta je tehnologija još daleko od komercijalizacije, ali na tome se radi.

Pobijedili u utrci s još dvije grupe Konkurencija je prije objavila rezultate, ali nisu bili sveobuhvatni kao naši

:: U znanosti postignuće istraživača mora potvrditi neka druga istraživačka skupina. ima li nešto “ponižavajuće” u pukom potvrđivanju tuđe invencije ili to može biti plodonosno? ima li problema u nalaženju takve istraživačke skupine? Skupina koja ponavlja tuđe istraživanje obično nastavi nekoliko koraka naprijed i sama pridodaje nove spoznaje. Zato nema ničega ponižavajućeg u ponavljanju tuđih istraživanja. Rad manje nalikuje na utrku u sprintu, a više na štafetu. U trenutku kad se rezultati pokušaju

primijeniti znanstvenici i inženjeri pokazuju kreativnost pa ni u tome nema ničeg “ponižavajućeg”. Kad je posrijedi naše otkriće, “utrka” je bila filmski napeta jer smo se natjecali a da nismo ni znali s dvije druge skupine. Pogriješili smo što smo na konferenciji prerano obznanili rezultate, a to je nagnalo konkurenciju da prije nas pokuša objaviti svoje rezultate iako nisu bili toliko sveobuhvatni kao naši. Na kraju smo ipak izišli kao pobjednici jer su kvalitetu i cjelovitost naših rezultata prepoznali u Natureu.

Nagovorio sam molekulu DNK da

prođe kroz nanoporu ugljika kao

kroz ušicu igle, što je korak prema

individualiziranu liječenju bolesti

:: MIROSLAV AMBRUŠ-KIŠ Povod je bio bizaran: u Bangkoku su na aerodromu carinici otkrili da žena koja je letjela u Iran u kovčegu s plišanim tigrom nosi i omamljeno tigrovo mladunče. Svjetska zaklada za divljinu (WWF) priopćila je da se samo u posljednjih deset godina prepolovila populacija tigrova u divljini te da ih danas na slobodi živi samo 3200. Još 1970. bilo ih je 38 tisuća, a na početku XX. stoljeća sto tisuća. Na Baliju je posljednji tigar uginuo 1940., u središnjoj Aziji sredinom sedamdesetih, javanski i kaspijski tigar nestao je sredinom osamdesetih, a u južnoj Kini devedesetih godina.Čak i u Indiji i Bangladešu, gdje su tigrovi najzaštićeniji, nema ih više od 1400.WWF tvrdi da je upravo sada ta vrsta u prijelomnom trenutku opstanka. Poziva na najstrožu zaštitu od lova i krivolova te za očuvanje njegovih staništa. Uz takve međunarodne mjere procjenjuje se da bi se tigar tek 2050. mogao oporaviti na razinu iz 1985. godine, kad ih je u divljini bilo otprilike 25 tisuća, uz mnogo nepovratno izgubljenih podvrsta. S današnjom praksom, te bi godine mogao uginuti posljednji tigar koji živi u divljini.

Mali izgledi velike mačke

Futurist

Posljednji tigar u divljini mogao bi

uginuti 2050., a uz najveću zaštitu

te bi ga godine moglo biti kao 1985.

Obzor :: Večernji list :: 53

Samo u

posljednjih

deset godina

prepolovila

se populacija

velike mačke

2 :: Lik 11-godišnjakinje rekonstruiran je fantastično točno i malo toga je na njezinu liku proizvoljno REUTERS

Myrtis iz muzeja u Ateni postaje grčki Tutankhamon

2 : : arheologija/antropologija

Godine 1995. otkrivena je masovna

grobnica sa 150 žrtava zaraze tifusom

Djevojčica je bila tako očuvana da su se

mogle rekonstruirati i osobne crte lica

:: MIROSLAV AMBRUŠ-KIŠPogledajte je! Toliko životna, a umrla je prije 2500 godina od trbušnog tifusa! Strašna epidemija pokosila je tisuće Atenjana 430.- 426. godine prije Krista. Među mnoštvom anonimnih žrtava bio je i graditelj Akropole, slavni obnovitelj moći Atene Periklo (461.- 429. pr. Kr.), koji je radikalno uveo i demokratske principe među atenske građane. To je razdoblje povjesničarima poznato po zapisima, ali i vrlo malo artefakata koji bi se izravno povezali s tragičnom epidemijom.Glavni zgoditak za arheologe i antropologe dogodio se 1995. godine na prastarom atenskom groblju Kerameikos. Graditelji podzemne željeznice, otvorene u povodu Olimpijskih igara 2004., prodrli su u podzemnu komoru u kojoj je bilo 150 savršeno očuvanih posmrtnih ostataka žrtava te epidemije, staraca, muškaraca, žena i djece.Jedan je nalaz ljudskih ostataka posebno zainteresirao antropologe. Bio je to savršeno očuvani kostur 11-godišnje djevojčice. Nazvali su je Myrtis. Ortodontist i profesor Sveučilišta u Ateni Manolis Papagrigorakis, na čelu tima od 19 grčkih znanstvenika kojemu je bio pridružen i jedan Šveđanin, bio je oduševljen.– Lubanja i čeljusti bile su joj netaknute, a potpuna je rijetkost pronaći dječji kostur koji bi imao

još i nekoliko mliječnih zubi! To nam je pomoglo, uz druge ostatke, da Myrtis rekonstruiramo s 95-postotnom točnošću – kaže Papagrigorakis.Nakon što je 2006. godine analizom DNK potvrđeno da ljudski ostaci doista pripadaju žrtvama trbušnoga tifusa, moglo se Myrtis početi rekonstruirati. Korištena je trodimenzionalna računalna tzv. manchesterska metoda kojom su na temelju ostataka rekonstruirali i izgled Tutankhamona snažno se približavajući izgledu koji prilično pouzdano ocrtava i osobne crte lica.Analizom DNK ustanovljene su i boja očiju i kose, pa je u srijedu otkriveni torzo plavooke crvenokose djevojčice u Nacionalnom arheološkom muzeju u Ateni prve posjetitelje ostavio bez daha!Grčki arheolog Efi Baziotopolou, koji je nadzirao sva iskopavanja grobnice na Kerameikosu, dao je dopunske povijesne informacije i tumačenja uz kosture pronađenih predmeta poput odjeće. On joj je dao i ime Myrtis, koje je napokon na međunarodnoj razini “vraćeno” Grčkoj, jer se njime u prirodoslovlju imenuje samo jedan rod južnoameričkih kolibrića.Myrtis je smještena u dijelu muzeja gdje su izložene i nadgrobne ploče iz razdoblja epidemije tifusa i Perzijskih ratova.Izložba “Oči u oči s prošlošću” otvorena u srijedu u povodu predstavljanja rekonstrukcije Myrtis pobudila je veliko zanimanje kako među samim Grcima, tako i među strancima, pa su turističke

agencije koje su shvatile trend brže bolje organizirale masovne

posjete muzeju desetaka tisuća radoznalih. Zbog tolike životnosti rekonstruirane djevojčice mnogi predviđaju da će Myrtis dosegnuti status ikone usporediv jedino s

Tutankhamonom. Papagrigorakis je pri otvaranju izložbe najavio da će se rekonstruirati izgled još jedne

žene i muškarca.Grci su Myrtis proglasili

i predstavnicom projekta Milenijski ciljevi UN-a u borbi protiv bolesti koje kose djecu.

UKRAtKo: Nedavno izloženi rekonstruirani

torzo djevojčice umrle prije 2500 godina već

je u muzej privukao desetke tisuća ljudi.