Fyrir hvað er Jacques Monod þekktur?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Fyrir hvað er Jacques Monod þekktur?
Jacques Lucien Monod var fæddur í París árið 1910. Hann ólst upp í Suður-Frakklandi og gekk í skóla í Cannes en síðar í París þar sem hann lauk lísensíatprófi í náttúruvísindum árið 1931. Á næstu árum vann hann að rannsóknum á frumdýrum bæði í Strasbourg og París, en þar fékk hann árið 1934 starf við Sorbonne-háskólann. Sama ár tók hann þátt í leiðangri rannsóknarskipsins Pourquoi pas? til Grænlands og vorið 1936 hugðist hann fara í annan leiðangur með skipinu. Þá fékk hann boð um rannsóknarstarf í Kalíforníu og þáði það. Pourquoi pas? fórst í þessum leiðangri við Mýrar. Aðeins einn maður komst af. Monod sneri aftur til Frakklands. Á stríðsárunum gerðist hann virkur þátttakandi í frönsku andspyrnuhreyfingunni.

Árið 1941 varði Monod doktorsritgerð um rannsóknir á vexti baktería. Hann hafði gert athyglisverða uppgötvun sem átti eftir að hafa mikil áhrif á rannsóknir hans. Þegar hann ræktaði bakteríuna Escherichia coli í æti sem innihélt bæði þrúgusykur (glúkósa) og mjólkursykur (laktósa) nýtti bakterían sér ævinlega þrúgusykurinn áður en hún byrjaði að nýta mjólkursykurinn. Það var greinilega ekkert tilviljunarkennt við nýtingu sykranna heldur var henni markvisst stjórnað. Monod hélt áfram rannsóknum á nýtingu mjólkursykurs og það er fyrir þær rannsóknir og ályktanir sem af þeim voru dregnar sem hann er þekktastur.

Eftir miðjan sjötta áratug aldarinnar voru fyrst tök á því að beita erfðafræðilegum aðferðum við rannsóknir á stjórn prótínframleiðslu. Þá hófst samstarf Monods við François Jacob (f. 1920) sem var einn helsti brautryðjandinn í rannsóknum á erfðum baktería. Þeir unnu þá báðir á Pasteur-stofnuninni í París. Þeir einbeittu sér að því að kanna hvernig stjórn er höfð á framleiðslu ensímsins beta-galaktósíðasa sem klýfur tvísykruna mjólkursykur í þrúgusykur og galaktósa. Nú var vitað að framleiðsla stöðvast þegar þurrð er á mjólkursykri í æti bakteríunnar. Rannsóknir Monods og Jacobs sýndu að genið sem ákvarðar gerð ensímsins er umritað í mRNA sameiginlega með tveimur öðrum genum og ræður annað þeirra gerð prótíns sem nauðsynlegt er fyrir flutning mjólkursykurs inn í frumuna. Það situr í frumuhimnunni. Genin þrjú eru sögð vera í sama genagengi (e. operon). Umritun þessara gena er undir stjórn svonefnds bæliprótíns (e. repressor) sem í fjarveru mjólkursykurs tengist kirnaröð, svonefndu stillisvæði, framan við fyrsta genið í genagenginu og hindrar þannig umritun þess og hinna genanna tveggja. Myndun mótsvarandi prótína er því útilokuð. Þegar hins vegar aðalnæring bakteríunnar er mjólkursykur er hindrun á umritun genanna létt af og framleiðsla prótínanna getur hafist.

Athyglisvert er hvernig hindrun umritunar er aflétt. Mjólkursykursameind tengist ákveðnum bindistað á bæliprótíninu sem við það breytir um lögun og getur ekki lengur haldið tengslum við bindiset sitt framan við umrædd gen. Bæliprótínið tilheyrir því flokki svonefndra misforma (e. allosteric) prótína, en slík prótín einkennast af því að tenging ákveðinna smásameinda, bindla, við bindistaði sem eru fjarri eiginlegu virkniseti þeirra getur gjörbreytt starfshæfni þeirra. Mjólkursykurinn gerir bæliprótínið óvirkt, en stundum hefur tenging bindils öfug áhrif.

Þar með er reyndar ekki öll sagan sögð um þetta stjórnkerfi því auk bæliprótínsins er annað stjórnprótín mikilvægt. Öfugt við bæliprótínið gegnir það jákvæðu hlutverki og er nauðsynlegt til þess að umritun genanna þriggja geti hafist. Það er virkt þegar það er í tengslum við hringað adenósíneinfosfat (cAMP), en framleiðsla þessarar smásameindar er takmörkuð þegar þrúgusykur er í æti bakteríunnar. Þá eru genin þrjú ekki umrituð. Þetta er skýringin á því að mjólkursykur er ekki nýttur þegar bakterían á þess kost að nýta sér þrúgusykur.

Rannsóknir Monods og Jacobs urðu fyrirmynd að krufningu á öðrum genastjórnkerfum baktería. Kerfin reyndust vera fjölbreytileg, en ævinlega er með einhverjum hætti höfð stjórn á umritun gena, ýmist til hindrunar eða örvunar. Síðar hafa menn líka tekist á við stjórnkerfi heilkjörnunga. Haft var eftir Monod að það sem á við um E. coli eigi líka við um fílinn. Að vissu marki er þetta rétt en skipulag genastarfs er þó með býsna ólíkum hætti í heilkjörnungum.

Eftir að hafa lýst mjólkursykurskerfinu („lac-kerfinu”) sneri Monod sér að rannsóknum á eiginleikum misforma prótína. Þær stundaði hann í nokkur ár með merkum árangri. Árið 1965 hlaut hann Nóbelsverðlaun í læknisfræði ásamt þeim François Jacob og André Lwoff (1902–1994) veirufræðingi sem einnig starfaði á Pasteur-stofnuninni. Monod varð forstöðumaður stofnunarinnar árið 1971.

Árið 1970 birtist bók Monods Tilviljun og nauðsyn (Le hasard et la nécessité) sem vakti mikla athygli og nokkrar deilur. Í bókinni setur hann uppgötvanir hinnar nýju líffræði, sameindalíffræðinnar, í vísindalegt og heimspekilegt samhengi. Hann skilgreinir það sem hann telur vera þrjá grundvallareiginleika lífvera, markleitni (e. teleonomie), óbreytilega æxlun og sjálfkrafa formmyndun og ræðir ítarlega um sameindalíffræðilegar forsendur þessara eiginleika. Í heimspekilegum köflum bókarinnar mælir hann eindregið gegn hvers kyns tilgangshyggju eða markhyggju sem hann telur að eigi alls ekki heima í vísindalegri umræðu. Margt er skarplega athugað í bókinni og hún er enn í góðu gildi.

Monod lést í Cannes árið 1976. Banamein hans var hvítblæði.

Heimild og mynd:

• Jacques Monod. Le hasard et la nécessité: essai sur la philosophie naturelle de la biologie moderne. Editions du Seuil, Paris (1970).
• Mynd: NobelPrize.org.

...