În anii 1920, zoologul american Theophilus Painter lucra în laboratorul său de la Universitatea Texas din Austin, încercând să descopere secretele cromozomilor sexuali prin tăierea testiculelor de la oameni, oposumi și alte animale. El a mers chiar atât de departe încât a inventat un cuțit special alcătuit din mai multe lame de ras, cu atât mai bine pentru a tăia secțiuni subțiri de țesut testicular și a păstra structurile detaliate ale celulelor și cromozomilor din sperma în curs de dezvoltare.
Dându-și seama că nimeni nu a dovedit definitiv câți cromozomi au oamenii, el a început să cerceteze la microscop felii de testicule umane, încercând să numere cromozomii din masa încâlcită de cromatină.
În 1923 și-a publicat rezultatele. Sperma conținea 24 de cromozomi, așa că, dacă ar fi fost un număr egal provenind din ovul, atunci oamenii trebuie să aibă 48 de cromozomi în total, 24 de perechi. Caz închis.
Alți cercetători au fost perplecși. Unii credeau că oamenii aveau 19 perechi de cromozomi. Alții erau siguri că erau 23 de perechi. Dar Painter era absolut convins că avea numărul corect și că găsise mai multe decât oricine altcineva, așa că poate că ei pur și simplu nu numărau cu suficientă atenție sau celulele lor pierduseră cumva câțiva cromozomi pe drum?
Cărți și materiale didactice au fost produse pentru a prezenta cromozomii lui Painter, etichetați cu numărul magic de 24. Și așa a fost. Oamenii au 48 de cromozomi, 24 de perechi, și cu asta basta.
Dar ceva nu părea în regulă. Treizeci de ani mai târziu, cercetătorii de la Universitatea din Lund, în sudul Suediei, au decis să investigheze.
Cei care s-au ocupat de acest caz științific au fost Albert Levan și Joe-Hin Tjio – un ameliorator de plante și un fotograf pasionat născut în Indonezia în 1919, care a fost întemnițat și torturat de japonezi în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. În căutarea unei noi vieți, Tjio a venit în Europa pentru a-și continua interesul pentru genetica plantelor și așa a ajuns să facă echipă cu Levan pentru a rezolva misterul cromozomilor umani dispăruți.
În timpul anilor 1930, Levan dezvoltase noi tehnici pentru a studia cromozomii deteriorați din rădăcinile plantelor care fuseseră expuse la substanțe chimice toxice, dar apoi a observat o asemănare neobișnuită cu cromozomii deteriorați care erau adesea observați în celulele canceroase. Levan a înființat un laborator în Lund și s-a concentrat pe înțelegerea modului în care cromozomii defectuoși ar putea contribui la apariția cancerului la om și l-a adus pe Tjio în ajutor.
Dar pentru a înțelege ce se întâmplă când lucrurile merg prost, trebuie să știi ce se întâmplă când lucrurile merg bine.
Până în acel moment, nimeni nu pusese la îndoială faptul că numărul magic al lui Painter de 48 de cromozomi umani ar putea fi greșit, dar Levan și Tjio au decis să verifice de două ori, doar pentru a fi siguri că comparațiile lor cu celulele canceroase erau corecte.
Existau câteva progrese tehnice în cei 30 de ani care au trecut. Unul dintre ele era acela de a pune celulele într-un lichid foarte diluat pentru a le face să se umfle, împrăștiindu-le cromozomii pentru o numărare mai ușoară. Un altul a fost ideea de pionierat a lui Levan de a folosi colchicina – o substanță chimică produsă în crocus – care oprește celulele în timpul procesului de diviziune, chiar în punctul în care cromozomii lor sunt frumos condensați și împerecheați.
Un alt factor a fost mai degrabă practic decât tehnic. Până în acel moment, singurele celule care creșteau în mod fiabil în laborator fuseseră colectate din probe de cancer, ceea ce nu le făcea bune pentru a număra numărul corect de cromozomi din celulele sănătoase. Celulele colectate din țesuturi adulte sănătoase nu creșteau sau se înmulțeau foarte bine, făcând imposibilă observarea cromozomilor condensați care sunt prezenți doar în timpul diviziunii celulare.
Dar Suedia era una dintre puținele țări în care avortul era legal, așa că Levan și Tjio au reușit să facă rost de celule embrionare umane care creșteau cu ușurință în laborator, creând o sursă fiabilă de celule sănătoase care se divizează rapid și care au un număr normal de cromozomi.
S-a pregătit terenul pentru marele număr de cromozomi.
Acest prim indiciu că numărul magic ar putea fi 46, nu 48, a venit de fapt de la colegii lui Levan și Tjio din Lund, Evan și Yngve Melander. Aceștia se uitaseră la celulele cu creștere rapidă din celulele hepatice embrionare, strivite pe lame de sticlă, și erau convinși că numărătoarea inițială a lui Painter era greșită. Dar, dintr-un motiv oarecare, au decis să nu publice, anunțându-i în schimb lui Levan despre descoperirea lor, astfel încât echipa sa să poată investiga mai departe.
În 1955, atât Levan cât și Tjio călătoreau atât de mult încât este greu de înțeles cum de au găsit timp pentru a face experimente, dar Tjio avea obiceiul de a lucra toată noaptea, folosindu-și abilitățile de fotograf pentru a face fotografii de înaltă calitate ale preparatelor de cromozomi din celule pulmonare embrionare. Și la ora 2 dimineața, pe 22 decembrie 1955, Tjio a făcut poza sa crucială, arătând clar 46 de cromozomi.
După ce s-a uitat la încă vreo 250 de celule, toate cu același număr, adevărul a devenit inevitabil. Levan și Tjio și-au publicat descoperirile la începutul anului 1956, după o scurtă dispută privind paternitatea lucrării, corectând o eroare care persista de mai bine de trei decenii.
Mi se pare uimitor să mă gândesc că, chiar în timp ce Rosalind Franklin și studentul ei absolvent Ray Gosling făceau fotografia care avea să fie folosită pentru a desluși structura ADN-ului în 1952, nimeni nu știa numărul corect de cromozomi din genomul uman.
Este un exemplu impresionant de gândire de grup științifică. Chiar dacă alte grupuri erau sigure că 46 era numărul corect, Painter a reușit să-i convingă pe toți ceilalți să-l creadă pe el și nu dovezile propriilor ochi. Mai mulți alți cercetători care publicaseră lucrări care susțineau afirmația de 48 au fost nevoiți să dea înapoi și să recunoască faptul că s-au înșelat.
Cum subliniază Peter Harper într-o recenzie care trece în revistă saga numărătorii de cromozomi, „Aceasta este o problemă generală importantă pentru știință, deoarece arată cum, cu incertitudinea rezultată din tehnologia inadecvată de dinaintea studiului din 1956, un grad remarcabil de subiectivitate poate intra în analiza aparent nepărtinitoare, studiile ulterioare încercând să fie de acord cu concluziile acceptate anterior chiar și atunci când faptele nu justificau acest lucru.”
Publicarea numărului corect de cromozomi umani – împreună cu metodele îmbunătățite de pregătire a acestora, astfel încât fiecare dintre ei să poată fi văzut clar, a pregătit terenul pentru știința modernă a citogeneticii umane.
Este ușor de uitat în era de astăzi a secvențierii ADN de mare randament, dar pentru o lungă perioadă de timp, singura modalitate de a studia boli precum cancerul, care sunt cauzate de rearanjamente și mutații genetice, a fost aceea de a privi direct la cromozomii înșiși.
Cercetătorii au dezvoltat tehnici pentru a studia structura internă a cromozomilor, depistând rearanjamentele și modificările care duceau la boli. În primul rând a existat bandajul G – folosind un colorant special cunoscut sub numele de Giemsa care preferă să se lipească de părțile ADN-ului care sunt deosebit de bogate în As și Ts. Prin observarea atentă a schimbărilor în modelele de dungi din cromozomi, oamenii de știință au putut începe să se ocupe de modificările cromozomiale care stau la baza cancerului și a altor afecțiuni.
A urmat hibridizarea in situ prin fluorescență, sau FISH – o modalitate de evidențiere a unor gene specifice cu sonde viu colorate. Și după aceea a venit cariotipul spectral, pictând fiecare cromozom în parte cu o culoare diferită pentru a dezvălui haosul genetic din cancer.
Prima modificare cromozomială specifică observată în celulele canceroase a fost o structură ciudată și butucănoasă, observată pentru prima dată în 1959 de David Hungerford și Peter Nowell în Philadelphia. Acest minuscul cromozom Philadelphia, așa cum a ajuns să fie cunoscut, apare în mod constant în leucemia mieloidă cronică și este creat atunci când părți din cromozomii 9 și 22 sunt schimbate. Eforturile de a ținti gena hiperactivă care generează cancerul produsă accidental de această fuziune au dus la dezvoltarea Glivec – fără îndoială unul dintre cele mai de succes medicamente împotriva cancerului inventate vreodată.
În 1959, Jerome Lejeune și Marthe Gauthier au dezvăluit descoperirea lor că sindromul Down este cauzat de purtarea unei copii suplimentare a cromozomului 21, cunoscută sub numele de trisomie – prima dată când o afecțiune precum Downs a fost legată de anomalii cromozomiale. Aceasta este, de asemenea, o altă poveste a unei femei a cărei contribuție la știință a fost trecută cu vederea, deoarece Marthe susține că a făcut cea mai mare parte a muncii și că a fost prima persoană care a făcut descoperirea, în timp ce Jerome și-a asumat meritele. Dar aceasta este o poveste pentru o altă zi.
În cele din urmă, vă las cu cuvintele lui Albert Levan, care a spus că, după ce și-a petrecut 50 de ani din viață uitându-se la cromozomii umani, i-a considerat ca fiind prietenii săi.
Referințe și lecturi suplimentare:
-
Theophilus Painter: Primii pași spre o înțelegere a genomului uman FRANK H. RUDDLE. JOURNAL OF EXPERIMENTAL ZOOLOGY 301A:375-377 (2004)
-
Biografia lui Theophilus Painter, The Embryo Project Encyclopedia
-
Descoperirea numărului de cromozomi umani la Lund, 1955-1956. Harper PS. Hum Genet. 2006.
-
NUMĂRUL CROMOSOMIC AL OMULUI, JOE HIN TJIO ALBERT LEVAN Publicat pentru prima dată: Mai 1956 https://doi.org/10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x https://doi.org/10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x
-
Cincizeci de ani de la apariția trisomiei 21: revenirea la o descoperire. Marthe Gautier și Peter S. Harper. Hum Genet (2009) 126:317-324
-
Imagine cu licență de la Envato
.