»Sonce je bilo tisti dan zelo vroče. Bil je maj. Suh veter je pihal z vzhoda in nihče ni zares vedel, kako topel je bil, dokler ni okoli sončnega zahoda ponehal. Z Berkeleyja sva se skozi Cloverdale peljala proti dolini Anderson. […] Majhna kolesa sive Honde so naju vlekla čez hibe. Roke so sledile ovinkasti cesti, z mislimi pa sem bil nazaj v laboratoriju.[…] Danes kuham. Encimi in kemikalije, ki jih imam v laboratoriju, so moje sestavine. Sem velik otrok z novim avtomobilom in polnim rezervoarjem goriva. Nasploh sem zadovoljen. Poleg mene dremlje dekle, razmišljam pa o vznemirljivem, zelo pomembnem problemu.« »’Hudiča!’ sem zavriskal in spustil nogo s plina. Avto je drvel navzdol v ovinek. Zavrl sem. Velikanski kostanj se je pojavil izza hriba. Podrsal je po oknu, ob katerem je dremala Jennifer, moje dekle in sodelavka, in jo prebudil. V sprednjem predalu avtomobila sem našel svinčnik in kuverto. Jennifer je želela, da se odpeljeva naprej. Zazehala je in se naslonila na okno, da bi nazaj zaspala. Bila sva ob cestni oznaki 46.58 na cesti 128 […] in pravkar sem rešil dva velika problema na področju kemije molekule DNK. […] Nekoč bom slaven.«
Tako se je biokemik Kary Mullis v avtobiografiji z naslovom Dancing naked in the mind field (Random House, 1998) spominjal nepozabnih trenutkov, ko se mu je leta 1983 porodila verjetno najbolj pomembna ideja v življenju, za katero je čez deset let prejel tudi Nobelovo nagrado. Iznašel je metodo za kopiranje molekule DNK, pri kateri za ustvarjanje novih kopij molekule ne potrebujemo okolja žive celice. Danes je njegova metoda, ki se uradno imenuje verižna reakcija s polimerazo, v strokovnih krogih pa jo naslavljajo zgolj z angleško kratico PCR (Polymerase Chain Reaction), v obliki majhnih namiznih napravic nujna oprema vsakega biokemijskega laboratorija. Brez napravic za PCR danes gotovo ne bi bili v dobi biotehnologije, kot radi poimenujemo obdobje velikanskih uspehov in odkritij na področju raziskav kemije živih bitij.
Nihče mi ne verjame
Seveda pa nobena resnična zgodba ni sestavljena samo iz lepih trenutkov. Ko se je Mullisu ideja porodila, je bil najprej prepričan, da je zamisel metode tako preprosta, da se je je gotovo pred njim domislil že kdo drug, jo preizkusil in ni delovala, zato se o njej ni govorilo. Ko sta z Jennifer prispela v dolino Anderson, je ob steklenici lokalnega kaberneta metodo premleval z vseh vidikov in iskal mogoče vzroke, zakaj ne bi delovala. Čeprav je bil vikend in sta se z Jenniffer želela predvsem spočiti, je komaj čakal, da se bo lahko v ponedeljek zjutraj v knjižnici zakopal v literaturo in proučil, ali se je kdo že domislil česa podobnega.
V ponedeljek opoldne mu je bilo že jasno, da o čem podobnem ni v znanstvenih revijah pisal še nihče. A njegovi kolegi najprej nad idejo sploh niso bili tako navdušeni. Mullis sicer pravi, da zato, ker je imel podobne nore ideje, o katerih je veliko govoril, skoraj vsak teden. A tokrat je bil trdno prepričan, da ne gre za kratkoživo domislico, ki se je ne bo naslednji teden nihče več spominjal. Vseeno je prve mesece vanj verjel le dober prijatelj, ki je ustanovil svoje biotehnološko podjetje, a še zanj se domneva, da le zato, ker bi bila takšna metoda zelo koristna za biotehnološki posel.
Nekoč mu je celo predlagal, naj pusti službo v podjetju, kjer je takrat delal, ker mu niso verjeli, da lahko njegova metoda resnično deluje. Sam naj nato idejo razvije do konca, jo patentira in postane bogat. Seveda si nobeden od obeh biokemikov, ki sta takrat modrovala o svojih življenjskih odločitvah, ni predstavljal, da bo podjetje Cetus, v katerem je bil Mullis takrat zaposlen, čez nekaj let za metodo PCR od podjetja Hoffmann-La Roche dobilo kar tristo milijonov dolarjev.
Kako kopirati molekule?
Glavni princip delovanja metode PCR si najlaže predstavimo z analogijo. Genski zapis v obliki dolge dvojne vijačnice DNK lahko primerjajmo z besedilom, natisnjenim v knjigi. Dokler je knjiga zaprta, je ne moremo ne brati, ne prepisovati ali fotokopirati. Enako velja za DNK. Dokler je molekula v obliki dvojne vijačnice, so informacije v njej zgolj shranjene, ne morejo pa se kopirati oziroma kako drugače uporabljati. Šele razprta dvojna vijačnica, ko posamezni verigi nista več povezani z enotno vijačnico, postane berljiva in jo lahko po naši analogiji primerjamo z odprto knjigo. Vijačnico DNK zunaj žive celice razpremo preprosto tako, da jo za kratek čas segrejemo na temperaturo okoli 95 stopinj Celzija.
Z metodo PCR lahko kopiramo točno določene odseke v zapisu verige DNK, za katere poznamo zgradbo začetnega in končnega mesta v zapisu. Po naši analogiji z romanom je to povsem enako, kot če bi želeli prepisati le del knjige, pri katerem poznamo samo začetni in končni stavek besedila. Kako bi to naredili? Recimo, da imamo posebne črke, ki se samodejno lepijo na besedilo v knjigi. Iz takšnih črk sestavimo dve zaporedji, ki se bosta sami nalepili na ustrezni začetni in končni stavek odseka romana in tako označili del knjige, ki ga želimo razmnožiti.
V svetu molekul DNK ustreza temu lepljivemu stavku kratek umetno narejen košček enojne molekule DNK, ki se prilepi na ustrezno mesto na razprti molekuli. Ko temperaturo spet znižamo, se koščka nalepita na molekulo in omogočita, da encimi z ustreznimi molekulami zapolnijo tudi prostor med obema koščkoma. Tako smo podvojili del zaporedja DNK med prvim in zadnjim delom besedila v genskem zapisu, ki smo ga označili z lepljivima koščkoma DNK.
Ključno pri reakciji je, da poteka verižno, kar pomeni, da se isti proces večkrat zaporedoma ponovi. Pri vsaki ponovitvi se število kopij želenega odseka podvoji, tako da lahko teoretično dobimo po zgolj dvajsetih ponovitvah reakcije iz ene same molekule DNA več kot milijon njenih povsem enakih kopij.
Bodo poklicali še enkrat?
Trinajstega oktobra 1993 je Mullisa ob 6:15 zjutraj zbudil telefon. Prepričan je bil, da mu želi, podobno kot že prejšnje jutro, nekdo iz Japonske, ki nima občutka za časovno razliko med obema deželama, poslati faks. Zato ni vstal, ampak je čakal, da klic prevzame faksirna naprava. A se ni vključil faks, ampak telefonska tajnica, na kateri je neznani glas pustil sporočilo. Napol zbujeni Mullis se je zdramil šele, ko je zaslišal besedi »Nobelova fundacija«. Skočil je s postelje in dvignil slušalko, a je bila zveza ravno tisti trenutek pretrgana. Tako se je spominjal tistega oktobrskega jutra: »Super, sem pomislil, zamudil sem obvestilo o Nobelovi nagradi. Bodo poklicali še enkrat? Takoj zatem je telefon ponovno zazvonil. Mož, ki je klical, me je slišal, tik preden je odložil slušalko. ‘Čestitam, dr. Mullis. Z veseljem vam sporočam, da ste dobili Nobelovo nagrado.’ Sprejmem! sem rekel. Vedel sem, da te ne morejo prisiliti, da bi jo vzel, in nisem želel, da bi bil glede tega kakršen koli dvom.«
Mož s fundacije ga je še opozoril, naj pričakuje naval klicev in prošenj za intervjuje, a še zdaleč ni pričakoval, da bo tako hudo. Takoj ko je odložil, je želel poklicati mamo v Južno Karolino, saj je bil ravno njen rojstni dan in se mu je zdelo, da ji bo novica o nagradi polepšala dan. A ko je vnovič dvignil slušalko, je bil na drugi strani že novinar. Telefon ni niti zazvonil. Po nekaj sekundah pogovora je spet odložil in dvignil slušalko. Na drugi strani je bil spet drug reporter, ki mu je sporočal, da prihaja na njegov dom s snemalno ekipo.
Deskar prejel Nobelovo nagrado
Kmalu se je pri vratih prikazal sosed. Mullis mu je povedal, da je ravnokar prejel obvestilo o nagradi, a sosed mu je zgolj odvrnil: »Že vem. Sem slišal po radiu. Greva srfat.« Pridružilo se jima je še nekaj prijateljev. Ko so po jutranjem jezdenju valov lezli iz kalifornijskega morja, so jih na plaži že čakale televizijske ekipe, ki so nekako izvohale, kje se skriva novi Nobelov nagrajenec. Seveda novinarji in snemalec niso poznali Mullisovega obraza, tako da so kar dolgo snemali in o občutkih spraševali napačnega deskarja. Glavna novica dneva je bila seveda, da je deskar prejel Nobelovo nagrado.
Ko je Mullisu popoldne končno uspelo priklicati tudi mamo, se je najbolj veselil, da mu bo morda zdaj, ko je dobil nagrado, končno prenehala pošiljati časopisne izrezke o odkritjih na področju raziskav DNK in mu verjela, da ve o tem področju veliko več, kot lahko napišejo novinarji v splošnih revijah in časopisih. V šali je zapisal, da bi mami verjetno največ pomenilo, če bi lahko zdaj, ko je dobil Nobelovo nagrado, objavil kak članek tudi v tako ugledni reviji, kot je recimo Reader’s Digest.
V predavanju ob podelitvi nagrade na Švedskem ni govoril o sami metodi, ampak predvsem o občutjih ob njenem odkrivanju. Med drugim je povedal, da je zanj znanost predvsem zabava in da je odkritje metode PCR le nadaljevanje tega, kar je počel že kot otrok. Njegov namen ni bil narediti revolucije v biokemiji, ampak je bila iznajdba metode takrat zanj samo orodje, ki ga je ustvaril, da bi lahko delal druge poskuse. Vendar je vseeno priznal, da je bil neznansko naiven. Če bi se ves čas zavedal, kaj pravzaprav počne, metode ne bi nikoli odkril, je še dejal.
