Tytuł oryginału

THE DANCE OF LIFE

The New Science of how a single cell becomes a human being

Copyright © Magdalena Zernicka-Goetz and Roger Highfield 2020

First published as THE DANCE OF LIFE:

SYMMETRY, CELLS AND HOW WE BECOME HUMAN

in 2020 by WH Allen, an imprint of Ebury Publishing.

Ebury Publishing is part of the Penguin Random House

group of companies

All rights reserved

Projekt okładki

Magdalena Palej

Ilustracja na okładce

archiwum autorki

Redaktor serii

Adrian Markowski

Redakcja

Joanna Popiołek

Korekta

Małgorzata Denys

ISBN 978-83-8295-661-0

Warszawa 2022

Wydawca

Prószyński Media Sp. z o.o.

02-697 Warszawa, ul. Rzymowskiego 28

www.proszynski.pl

Dedykujemy milionom osób, których by nie było,

gdyby nie naukowe zrozumienie tańca życia.

Milionom osób próbujących zacząć nowy taniec.

Naszym Rodzicom – nie dokonalibyśmy tego

bez waszego wsparcia oraz DNA.

A także naszym bliskim.

WSTĘP

Autokreacja

Ile może być w życiu zagadnień bardziej intrygujących niż to, jak – wyłącznie własnymi siłami – stworzyłeś siebie? Swoje ciało i umysł. Powstanie i rozwój nowego życia to jedna z największych tajemnic biologii, a przecież jest to coś, czego wszyscy dokonaliśmy.

Każdy z nas wie, jak ta opowieść się zaczyna. Pojedyncza, samotna komórka – zapłodniona komórka jajowa – dzieli się i tworzy bliską rodzinę podobnych z wyglądu towarzyszek. Kiedy jednak bada się ten proces z perspektywy genu i komórki, odkrywa się wiele dróg, którymi może podążać rozwój. W trakcie zaś rozwoju tworzą się tkanki i narządy, których forma i złożoność rosną tak szybko, że przy próbach dostrzeżenia pochodzenia ludzkiego życia można odnieść paradoksalne wrażenie przypatrywania się strukturze, która zmierza ku swojej przyszłości całkowitym bezdrożem.

Kiedy przyglądamy się tej historii tworzenia nowego życia z punktu widzenia zwykłego człowieka, z trudem dostosowującego do swych możliwości harmonogram własnych codziennych zajęć, tak aby w sobotni wieczór móc spotkać się z gronem przyjaciół, stajemy w obliczu niezwykłego pytania: jak zarodek, początkowo składający się z jednej komórki, bez pomocy mózgu, może w wyniku podziałów komórkowych i wzrostu stać się najbardziej złożoną, wrażliwą istotą, jaką znamy?

Rozwój zarodka ludzkiego wydaje się jeszcze dziwniejszy, kiedy porówna się go ze znajomymi przedmiotami spotykanymi w codziennym życiu. Przeważnie złożone są one z prostych, niezmiennych jednostek, od klocków Lego do mikroukładów scalonych, oraz innych elementów i części. Tak więc drewno można znaleźć w postaci desek, kołków i drzwi, a metal występuje w formie gwoździ, zawiasów i śrub, i tym podobnych. W przeciwieństwie do przedmiotów nasze ciała idą o krok dalej, wychodzą poza prosty zestaw podstawowych jednostek składowych. Te podjednostki naszych ciał przejawiają ogromną plastyczność. Potrafią zmieniać swój charakter. Przekształcać się w drodze różnicowania się komórek zwanych macierzystymi w kość, mięsień, mózg oraz inne rodzaje komórek. Tego wszystkiego brakuje rzeczom nieożywionym.

Liczba komórek ciała człowieka wynosi około 37,2 biliona – trzysta razy więcej niż gwiazd w naszej galaktyce. Kiedyś sądzono, że jest około dwustu ich podstawowych typów, od neuronów po komórki skóry. Wszystkie mają taki sam kod DNA, ale różnią się od siebie tym, które części tego kodu – geny – ulegają u nich ekspresji, czyli jaki zestaw białek niezbędnych do zbudowania i funkcjonowania każdej komórki wytwarzają. W zależności od tego, jaką konkretnie „melodię” grają komórki na instrumencie własnego genomu, otrzymuje się odmienne zestawy białek i różne rodzaje komórek.

O ile komórki mózgu „grają” na dwudziestu tysiącach genów pewien określony repertuar, o tyle komórki przewodu pokarmowego wykorzystują z tego głównego zestawu inny asortyment genów i tak dalej. Dzięki nowym technikom umożliwiającym odczytywanie zapisu genetycznego pojedynczej komórki wiemy obecnie, że faktycznie w ludzkim organizmie istnieje wiele setek rozmaitych rodzajów komórek. Fakt, że cała ta różnorodność rozpoczyna się od kilku komórek sprawiających wrażenie identycznych, jest zdumiewający. Żeby zobrazować, jak niesamowite były początki twojego życia, wyobraźmy sobie budowanie domu w taki sam sposób, w jaki zbudowało się twoje ciało.

Przede wszystkim nie byłoby planów budowy twojego ciała jako takich. Nie byłoby też wydruku projektu ani szkicu architektonicznego. Są instrukcje, ale jeśli działają tak samo jak dwadzieścia tysięcy genów służących do zbudowania twojego ciała, nie byłoby prostej relacji między tymi instrukcjami a ostatecznym wyglądem domu, tak jak nie ma prostej relacji między przepisem na ciasto a wyglądem gotowego wypieku.

Tego przedsięwzięcia budowlanego nie nadzoruje żaden kierownik budowy ani brygadzista. Nie ma też robotników. Nigdzie nie widać najmniejszych śladów młotka, kielni czy pędzla. Ponieważ ten budynek powstaje metodą samoorganizacji, na wszystkich jego elementach spoczywa wspólna odpowiedzialność za budowę.

Jeśli ta wizja elementów połączonych wspólną odpowiedzialnością za montaż nie przedstawia się dostatecznie fascynująco, to dodajmy, że budowę domu, przebiegającą w taki sam sposób jak budowanie ciebie, musiałbyś rozpocząć zaledwie od jednego rodzaju części składowej – pojedynczej cegły – a w miarę jak dom sam by się budował, ta cegła przekształcałaby się we wszelkiego rodzaju materiały budowlane, od drewna przez gwoździe i szkło aż do tynku.

Ten proces autokonstrukcji musi odbyć się w ciągu zaledwie dziewięciu miesięcy. Harmonogram i koordynacja są tu najważniejsze, choć w zasięgu wzroku nie ma zegara ani żadnego innego urządzenia do pomiaru czasu. Do końca siódmego dnia rozwoju zarodka jeden rodzaj części składowej przekształci się w trzy podstawowe typy, w miarę samoorganizowania się struktury molekularnej na różne sposoby. Po tygodniu ta zarodkowa budowla zacznie organizować własne fundamenty, wkopując się w podłoże (w rzeczywistości w ścianę macicy), gdzie podłączy się do lokalnej infrastruktury.

W tym stadium zarodkowy dom nie będzie przypominał wyglądem ukończonego produktu. Niektóre rodzaje części składowych ulegną samozniszczeniu, prawdopodobnie dlatego, że wypełniły już swoje zadanie, podczas gdy pozostałe płynnie przeistoczą się w wiele różnych typów tkanek. To złożony proces autokreacji origami, którego elementy samodzielnie formują się i organizują zależnie od indywidualnych okoliczności. Cała struktura, zupełnie inaczej niż budynek, pozostaje w trybie roboczym – innymi słowy, żyje – od początku procesu budowy aż do jego zakończenia.

Krótko mówiąc, sposób, w jaki ciało samo się buduje, jest zjawiskiem osobliwym, dziwnym, wręcz nieziemskim.

MOJA NAUKA

Przez wiele lat moim marzeniem było prześledzenie drogi życiowej każdej komórki zarodka. Od jej narodzin przez wszystkie skomplikowane momenty jej życia. Aż do chwili kiedy rozstrzygnie się jej los lub kiedy umrze, jak to dzieje się z niektórymi komórkami – zachowują się tak, jakby robiły miejsce innym i umożliwiały zastąpienie siebie w zarodku przez swoje „sąsiadki”.

W mojej pracowni badamy sam początek życia. Obserwujemy, jak komórka jajowa ulega zapłodnieniu i dzieli się, żeby utworzyć społeczność komórek, które zmieniają kształt, rozdzielają się i przemieszczają do nowych miejsc przeznaczenia oraz komunikują się ze sobą za pomocą sygnałów chemicznych lub mechanicznych. Aby poznać i zrozumieć podróż każdej komórki i jej współdziałanie z innymi w celu stworzenia ciała i nowego życia, używamy specjalnych technik ukazujących niewidzialny dla nieuzbrojonego oka świat zarodka.

Zanim opracowaliśmy metody umożliwiające nam filmowanie rozwoju zarodka, jak to możemy robić teraz, znaleźliśmy sposoby „malowania” komórek specjalnymi barwnikami. Albo znakowania ich mikrokulkami przekształcającymi je w iskrzące się, barwne plamki, dzięki czemu mogliśmy odróżniać jedną komórkę od drugiej oraz śledzić ich drogi podczas tworzenia zarodka. Dzisiaj możemy również używać markerów molekularnych, żeby identyfikować komórki i analizować ich działania aż do poziomu genów, białek i innych elementów molekularnych. Staramy się odkryć, w jaki sposób przebiega konstruowanie naszego ciała i jak powstają wady wrodzone, żeby w takich przypadkach przywrócić prawidłowe funkcjonowanie organizmu.

W trakcie pierwszej fazy rozwoju mała grupa komórek przeobraża się z grudki podobnych z wyglądu do siebie elementów w strukturę mającą określone części: przednią, tylną, górną i dolną. Chociaż jest to dopiero początek życia, odbywające się w tym czasie procesy mają fundamentalne znaczenie. Można już wtedy dostrzec, jak działają mechanizmy, które będą kształtować rozwój ciała i umysłu.

Podczas gdy ja poświęcam się badaniom nad początkami naszego życia, inni naukowcy badają dalsze jego etapy. Na przykład jak serce przybiera charakterystyczny wygląd narządu składającego się z czterech jam w niecałe dwa miesiące? W trakcie trzeciego trymestru ciąży kora mózgowa rozrasta się i fałduje na powierzchni. Pod koniec siódmego miesiąca ciąży płód może już przetwarzać sygnały percepcyjne, takie jak dźwięk. Pod koniec dziewiątego zaś ta pierwotna grupa komórek jest już tak zróżnicowana i skomplikowana, że w momencie przyjścia na świat, pełnego nieznanych dźwięków i światła, zaczyna już samodzielnie oddychać.

Z chwilą osiągnięcia wieku dorosłego mówimy już o dziesiątkach bilionów komórek o średnicy około jednej setnej milimetra. Gdyby każda komórka miała rozmiary człowieka, ciało dorosłego miałoby długość kilkuset kilometrów. Z perspektywy najważniejszej zapewne ze wszystkich pojedynczej komórki – zapłodnionej komórki jajowej – choreografia, która prowadzi do powstania tej ogromnej, acz misternie zorganizowanej grupy komórek, jest po prostu zdumiewająca. Jak te wszystkie pozbawione mózgu komórki koordynują swoje działania mające na celu stworzenie czującej istoty?

Moja motywacja do badania początku tej komórkowej odysei bierze się z ciekawości, typowej dla każdego naukowca, z pasji odkrywania, skąd się wzięliśmy i w jaki niezwykły sposób zbudowaliśmy sami siebie. Moja motywacja rodzi się również z faktu, że ta wiedza toruje drogę do opracowania nowych metod, dzięki którym będzie można radzić sobie z problemami wpływającymi na życie ludzi.

NA SKRAJU TWORZENIA

Taniec życia ma szeroki kontekst. Jego choreografię można rozpatrywać w najbardziej podstawowych aspektach: zajmowanego przez nią czasu i przestrzeni, cegiełek materii, z których jest zbudowana, sposobu odpowiadania na informację przekazaną przez pokolenia oraz tworzenia i tracenia symetrii, aby zbudować nową formę ciała.

Jeśli umieścimy ten taniec w najszerszym kontekście, to – jak obecnie wiemy – czas i przestrzeń, niezbędne dla stworzenia ciała, narodziły się w Wielkim Wybuchu około 13,8 miliarda lat temu. W miarę stygnięcia Wszechświata powstały odpowiednie warunki dające początek materii nieodzownej dla życia, z budulcem naszych ciał włącznie.

Rozpoczęcie nowego życia wymaga określonych rodzajów materii. Każda z naszych komórek zawiera 100 bilionów atomów, od pierwiastków lekkich, które pojawiły się po Wielkim Wybuchu, aż do cięższych, powstałych w jądrach gwiazd w wyniku zderzeń gwiazd neutronowych oraz innych gwałtownych zjawisk kosmicznych. Żebyśmy mogli funkcjonować, atomy uzyskane przez nas od Wszechświata muszą zjawiać się w odpowiedniej liczbie, należeć do właściwych rodzajów i wykazywać dokładnie taki sposób organizacji, jaki jest potrzebny. Innymi słowy, do stworzenia życia potrzebujemy również informacji, jak zbudować nowy organizm.

Wczesne przemyślenia na temat instrukcji powstania życia przedstawił fizyk Erwin Schrödinger, który w 1943 roku wysunął przypuszczenie, że ciało zawiera jakiś „zakodowany scenariusz”, określający cały wzorzec przyszłego rozwoju danej osoby. Ten zakodowany scenariusz nie jest projektem zakładającym statyczne rozmieszczenie atomów, lecz zbiorem dziedzicznych informacji, umożliwiających stworzenie żywego organizmu. Dynamicznego i skomplikowanego.

Niektórzy naukowcy krytycznie odnieśli się do treści książki Czym jest życie?, w której Schrödinger przedstawił zarys swoich idei („to bardziej fikcja niż nauka”)1. Jego przemyślenia zainspirowały jednak wielu badaczy, między innymi Francisa Cricka i Jima Watsona. W 1953 roku w University of Cambridge odkryli oni molekularną strukturę tego zakodowanego scenariusza, opierając się na kluczowych badaniach DNA metodą rentgenografii, które w Londynie przeprowadzili Rosalind Franklin i Maurice Wilkins. Zwoje i zakręty podwójnej helisy skrywają wiele sekretów dziedziczenia, a zwłaszcza geny sprawujące kontrolę nad naszym rozwojem.

Podwójna helisa może rozłączyć się wzdłuż swojej środkowej osi, a każda jej nić może posłużyć jako szablon przy tworzeniu następnej nici. Dzięki temu zawarte w DNA informacje zostają przekazane następnemu pokoleniu. O ile pierwiastki niezbędne do wytworzenia DNA powstały w następstwie eksplozji gwiazd, o tyle kolejność „liter” kodu genetycznego stanowi zbiór instrukcji przekazywanych poprzez pokolenia i pochodzących od naszych przodków, które my możemy przekazać naszym dzieciom.

Wszystkie żyjące na Ziemi istoty są ostatnimi ogniwami łańcucha informacji zakodowanych w replikującej się cząsteczce DNA, który powiela się na Ziemi od około 4 miliardów lat. Pierwsze przypadki kopiowania się pierwotnych form życia prawdopodobnie odbywały się w kominach hydrotermalnych w głębinach morza, w czym pomagały aminokwasy pochodzące ze skorupy ziemskiej tworzącej dno oceanu. Istnieje jednak wiele teorii i to zagadnienie stanowi jeszcze jeden niejasny fragment wielkiej opowieści o życiu. Tajemnicą nadal pozostaje sposób, w jaki pojawił się samoreplikujący się DNA i zapoczątkował instrukcje, które w toku ewolucji zrodziły nieprzebraną mnogość ziemskich stworzeń. Najpierw bezkształtnych, jednokomórkowych form życia, później zaś bogatej rzeszy otaczających nas dzisiaj istot wielokomórkowych.

Istnieje jeszcze jeden wymiar życia. Instrukcje w DNA, które przekazujemy swoim dzieciom, nie zawierają dokładnego planu, podobnego do projektu architekta. Zawierają tylko recepturę wskazującą poszczególnym składnikom drogę samoorganizowania się w niesamowicie spójny sposób. Te instrukcje zaczynają działać w ciągu kilku pierwszych dni i zapoczątkowują proces, w którym zapłodniona komórka jajowa dzieli się i ulega przemianom do tego stopnia, że wczesnym fazom życia zarodkowego nadano różne nazwy: zygota, morula, blastocysta i – ostatecznie – właściwy zarodek.

Podobnie jak kosmos, nasze życie kształtuje się pod wpływem symetrii i jej naruszania, od subtelnej tendencji widocznej w pojedynczej komórce aż do wytyczenia w obrębie grupy komórek osi, wokół której organizuje się zarodek. Przełamywanie symetrii kształtuje całe nasze ciało, od lokalizacji głowy i palców stóp aż do położenia narządów wewnętrznych, od symetrycznych pozycji zajmowanych przez płuca i nerki aż do serca po lewej stronie. To wszystko z kolei wywodzi się z asymetrii w skali molekularnej.

Przełamywanie symetrii ma zasadnicze znaczenie dla kształtowania wielu najbardziej spektakularnych faz naszego rozwoju. W wyniku przełamywania symetrii zmieniamy się w ciągu pięciu dni z kulistej komórki jajowej w strukturę składającą się mniej więcej z dwustu komórek i mającą średnicę od jednej do dwóch dziesiątych milimetra. W tym momencie zarodek jest gotowy do implantacji w ścianie macicy. Tam granica jednego życia stapia się z granicą drugiego. Poeta i filozof Samuel Taylor Coleridge zauważył, że historia dziewięciu miesięcy poprzedzających narodziny „byłaby prawdopodobnie daleko ciekawsza (…) niż wszystkich siedemdziesięciu lat następujących po nich”2.

W etapach prowadzących do powstania tego cudownego układu materii, który nazywamy ciałem, nadal kryje się wiele tajemnic. Nie powinno nas to dziwić, gdyż człowiek może być tworem bardziej złożonym niż olbrzymie struktury wypełnione światłem i mrokiem, które nazywamy kosmosem.

Ta książka jest opowieścią o mojej podróży do zrozumienia początków naszego życia. Jak poszczególne komórki zaczynają określać swoją indywidualność. Jak zaczynają się rozpoznawać i wchodzić ze sobą w interakcje. Jak krok za krokiem organizują się w precyzyjnym procesie tworzenia naszych ciał i wspólnie kierują własnym rozwojem. Jak wyczuwają, kiedy ten proces zmierza w złym kierunku, i co w tym momencie robią. Jak możemy to wykryć oraz ustalić, co jest tego przyczyną.

Musi istnieć jakiś zegar odmierzający porę każdego ważnego wydarzenia w trakcie rozwoju, żeby wszystkie zachodziły we właściwym czasie i w odpowiedniej kolejności. Ale jak działa ten komórkowy czasomierz? Innymi słowy, jaki mechanizm zarodek wykorzystuje do liczenia mijających godzin i dni? Dlaczego dokładnie po upływie dwóch i pół dnia wszystkie komórki kształtują swoje odmienne końce w procesie polaryzacji zarodka, żeby po ich kolejnym podziale komórki zewnętrzne różniły się od tych wewnętrznych? Dlaczego ciąża trwa dziewięć miesięcy, a nie pięć albo cały rok? Najbardziej podstawowa jednostka życia w rozwijającym się zarodku – komórka – dzieli się i zmienia w sposób dokładnie zaaranżowany w czasie i przestrzeni. Czy potrafimy zrozumieć ten najbardziej oszałamiający, zawiły i zniewalający taniec życia?

To zaledwie kilka pytań. A jest ich więcej. Każde z nich jest absolutnie fascynujące, ale też absolutnie absorbujące. Pomimo usilnych starań – moich i wielu innych naukowców – liczba pytań, na które zdołaliśmy dotychczas odpowiedzieć, jest ograniczona. Mimo to nasza dziedzina badań – biologia rozwoju – w ostatnich latach dokonała spektakularnego postępu, o którym opowiem.

1 Ball P., Schrödinger’s Cat Among Biology’s Pigeons: 75 Years of What Is Life?, „Nature”560 (2018), 548–550, www.nature.com/articles/d41586‒018‒06034‒8; krytyczne stanowisko Maxa Perutza, patrz: Perutz M., ‘What Is Life?’ Fiction, Not Science, „The Scientist”, 6 kwietnia 1987, www.the-scientist.com/books-etc-/what-is-life-fiction-not-science-63885.

2 Coleridge S.T., The Complete Works of Samuel Taylor Coleridge: Poems, Plays, Lectures, Autobiography & Personal Letters, część 39, Musaicum Books, 2017.

ROZDZIAŁ 1

Biała sukienka

Gdy zadzwonił telefon, stałam przy biurku w moim gabinecie na Uniwersytecie w Cambridge i patrzyłam na znajdujące się po drugiej stronie ulicy obszerne trawniki i drzewa ogrodów Downing College. Tam między konarami skakały wiewiórki, a tuż pod moimi oknami studenci przejeżdżali na rowerach w drodze na następny wykład. Minuta czy dwie takiego samotnego skupienia pomagały mi jaśniej myśleć. A czasem też znaleźć rozwiązanie.

Wiosna przechodziła w lato. Drzewa były pocętkowane zielenią i złotem od słońca przeświecającego przez liście. Miałam na sobie sukienkę bez rękawów, haftowaną, z białej indyjskiej bawełny. Jeszcze z czasów studenckich. Pamiętam tak dobrze, bo ta sukienka stała się moją „obronną tarczą” – nie było w niej widać, że jestem w ciąży. A w tamtym momencie nie chciałam jeszcze, żeby ktoś o tym wiedział.

W słuchawce odezwał się przejęty głos kobiety. Zapytała, czy jestem sama, i poleciła mi usiąść.

Usłyszałam, że badania mojej ciąży wykazały nieprawidłowości genetyczne w jednej czwartej wszystkich zbadanych komórek. W jednej czwartej. Lekarze stwierdzili, że chromosom 2, który w ludzkich komórkach zawiera drugi co do wielkości zestaw genów, występuje w trzech kopiach zamiast w typowej liczbie tylko dwóch egzemplarzy. Do badania wykorzystano komórki łożyska, lecz istniała możliwość, że komórki mojego dziecka również mogą mieć tę samą nieprawidłowość. Głos w słuchawce przekazał mi, że powinnam wrócić do szpitala, by podjąć decyzję, co dalej.

Nie przypuszczałam wtedy, że w tym momencie moje życie i moja praca tak powiążą się ze sobą. To doświadczenie wpłynęło na moje życie prywatne, co oczywiste, ale i zawodowe. Zmieniło kierunek moich badań, wskazując eksperymenty, które będę przeprowadzać przez następne lata. Nawet teraz, gdy piszę te słowa, mój zespół zajmuje się badaniami, które są po części następstwem szoku doznanego przeze mnie tamtego dnia.

Do czasu odebrania tego telefonu zbadałam tak wiele zarodków, w sumie takich jak ten rosnący we mnie, że znałam je na wylot. Jako naukowiec spędziłam całe dekady na próbach zrozumienia, jak rozpoczyna się życie, a także tego, co się dzieje, gdy podąży ono w złym kierunku.

Fascynowały mnie podróże poszczególnych komórek zarodka, od momentu zapłodnienia, w którym zaczyna się życie. Próbowałam zrozumieć ich zachowanie i funkcje. Jak ostatecznie rozstrzyga się ich los w obrębie zarodka. Starałam się zidentyfikować przyczyny ich zachowania, wychodzące od początkowo niewielkiej różnicy molekularnej między komórkami, które kształtują ich tendencje rozwojowe. To właśnie takie tendencje pobudzają komórki do określenia kierunku ich rozwoju, ich losu.

Gdy dorastałam, fascynowało mnie działanie umysłu, jego zdolność podejmowania decyzji, a także plastyczność umożliwiająca mu uczenie się. W rezultacie zamierzałam studiować medycynę lub psychologię. Dzisiaj jednak myślę o podejmowaniu decyzji i plastyczności z punktu widzenia biologa zajmującego się rozwojem. Jak komórki podejmują decyzje w długiej drodze od utworzenia zarodka do przekształcenia się w dorosłego osobnika? Jak dokonują wyborów, często skomplikowanych, które nierzadko nie są niezmienne i dają się skorygować lub wręcz odwrócić.

Chociaż wiele embriologicznych szczegółów z tej rozmowy telefonicznej brzmiało dla mnie tak znajomo, to kiedy uświadomiłam sobie możliwy wpływ tego, co usłyszałam, poczułam się tak samo, jak każda przyszła matka. Nie było mi łatwo przyjąć wiadomość o potencjalnie wysokim prawdopodobieństwie wad rozwojowych u mojego przyszłego dziecka. A jednak… czułam również nadzieję. Wiedziałam bowiem, że zarodki odznaczają się niezwykłą plastycznością umożliwiającą im reagowanie na okoliczności. Tak jak my potrafimy reagować na zmiany w naszym środowisku i przystosowywać się do nich, tak samo zarodki mogą modyfikować drogi swojego rozwoju. Badałam tę ich plastyczność w moim naukowym życiu. Lecz teraz, nieoczekiwanie, ta plastyczność stanie się również moją sprawą osobistą. Moją i mojego dziecka.

MÓJ TEST

Gdy odebrałam tamten telefon, był to zwykły dzień w moim laboratorium, wypełniony pracami nad wieloma projektami, które toczyły się jednocześnie. Jednak w następnych dniach moje myśli wracały do wyników testu zarodka, który rozwijał się we mnie. Co one naprawdę oznaczają?

Chce podkreślić, że lekarze mówią, iż nie ma pewności w interpretacji takich wyników. Jako biolog, który całe lata spędził na badaniu wielu aspektów życia zarodków, mogłam rozważyć różne sposoby, w jakie mogła powstać opisana w moim teście nieprawidłowość. Nie wiem, czy świadomie, czy nie, ale moje próby naukowego zrozumienia, jaką drogę może obrać rozwój mojego zarodka, mojego nienarodzonego dziecka, pomagały mi zachować wewnętrzną równowagę.

Na samym początku, gdy zarodek składa się z małego zlepka dzielących się komórek, jest on zdumiewająco plastyczny. Możesz na przykład usunąć jedną komórkę, a pozostałe często będą nadal dzielić się i zarodek będzie rozwijał się dalej, tworząc w rezultacie kompletny dorosły organizm. Gdy po doktoracie zaczęłam pracować w Cambridge, sama przeprowadzałam takie eksperymenty na zarodkach mysich. Chciałam odkryć granice tej plastyczności i sposób jej działania. We wczesnych stadiach życia rozwój wszystkich ssaków przebiega dość podobnie.

Na początku naszego życia dziecko i łożysko są jednym i tym samym – najwcześniej pojawiające się komórki mogą dać początek albo samemu płodowi, albo tkankom pozazarodkowym podtrzymującym jego rozwój. Kiedy w wyniku rozwoju zarodek przeobraża się w ciągle mikroskopijną kulę komórek, jedynie mała grupa w jej wnętrzu utworzy w dalszym etapie właściwy zarodek, a następnie dziecko. Komórki zewnętrzne, zwane trofoblastem, wnikną pomiędzy komórki ściany macicy i w przyszłości staną się łożyskiem. Łożysko jest więc narządem utworzonym z pozazarodkowych komórek trofoblastu i matki.

Test genetyczny wykonano z użyciem komórek pobranych właśnie z łożyska łączącego mnie z moim nienarodzonym dzieckiem. Istniała zatem możliwość, że nieprawidłowość mogła powstać tylko w komórkach trofoblastu już po ich oddzieleniu się we wczesnym stadium rozwoju od tych komórek, które miały stać się przyszłym ciałem dziecka. Takie rozwiązanie byłoby najszczęśliwsze – moje dziecko miałoby szansę być normalne. Ale oczywiście w tamtym czasie nie mogłam mieć takiej pewności.

Z drugiej strony, nieprawidłowość mogła się pojawić, zanim komórki łożyska oddzieliły się od komórek dziecka. W takim przypadku dziecko byłoby zagrożone. Ta druga możliwość była całkiem prawdopodobna, ponieważ test wykazał tak dużą liczbę komórek łożyska z dokładnie tą samą nieprawidłowością, że prawdopodobieństwo jej powstania na bardzo wczesnym etapie rozwoju było spore.

Nie mogłam być pewna, a jednak… wiedziałam, że sytuacja nie jest beznadziejna. Nieprawidłowość musiała powstać raczej w trakcie rozwoju, a nie w samej komórce jajowej przed zapłodnieniem. Mogłam tak wywnioskować na podstawie dużej liczby komórek z prawidłową liczbą chromosomów. Nieprawidłowości powstające w trakcie tworzenia się samej komórki jajowej sprawiłyby, że wszystkie komórki zarodka miałyby nieprawidłową liczbę chromosomów. To miałoby katastrofalne skutki, prowadzące do wczesnej utraty ciąży.

Należało też wziąć pod uwagę jeszcze jeden fakt. Plastyczność zarodków. Na podstawie eksperymentów przeprowadzanych w moim własnym laboratorium przeze mnie i wielu moich kolegów wiedziałam, że zarodki mysie – a najprawdopodobniej także ludzkie – po uszkodzeniu mają zdolność naprawy. Tworzymy się sami, w bardzo dosłownym sensie tego wyrażenia. Samodzielnie kierujemy własnym rozwojem. Kiedy zatem myślałam o losie mojego zarodka, miałam nadzieję, że jeśli nawet nieprawidłowość powstała bardzo wcześnie w jego rozwoju, to mogła ulec autokorekcie, która usunęła do trofoblastu komórki z nieprawidłowością genetyczną i wyeliminowała je z samego zarodka. To byłoby zjawiskiem niezwykłym, ale rozwój zarodkowy jest właśnie niezwykły. To właśnie w tym dniu, gdy doszłam do takich wniosków, prowadzone przeze mnie badania przybrały nowy kierunek. Postanowiłam sama sprawdzić tę ideę w mojej pracowni.

Wszystko, co teraz opiszę, będzie historią życia zarodków i historią mojego życia, które im oddałam, łącząc swoje myśli, wątpliwości i wybory. To opowieść o tym, jak niepokój o los mojego dziecka prowadził mnie do badania tajemnicy rozwoju zarodków, które mogły uchodzić za „niedoskonałe”.

Będzie to także opowieść o moich decyzjach i poszukiwaniach głębszego zrozumienia procesów rozpoczynających nasze życie. To opowieść o podróży w poszukiwaniu mojego własnego naukowego głosu i metod odkrywania, jak życie się zaczyna i rozwija.

To także opowieść o radzeniu sobie z potężnymi emocjami, nie tylko moimi, lecz także emocjami najbliższych mi osób.

Pracowałam z wieloma utalentowanymi osobami. Jednak w tworzeniu w Cambridge mojej własnej grupy naukowej równie ważne jak talent było dla mnie stworzenie środowiska, w którym działa silna więź wspólnych wartości i przyjaźni, pasja rozwiązywania problemów oraz zdolność cieszenia się prostymi elementami codziennego życia.

Wiele wyników naszych badań było wyzwaniem dla panującego dogmatu, według którego początki naruszenia symetrii zarodka zachodzą w stosunkowo późnym stadium jego rozwoju. Musiałam być albo zbyt odważna, albo zbyt lekkomyślna, żeby przedstawiać tak otwarcie nasze tak niepopularne wówczas odkrycia i hipotezy. Ale podobnie jak większość z nas, nie jestem pozbawiona wątpliwości. Na swej drodze życiowej, w moim „tańcu życia”, było tyle porażek, ile sukcesów. Wiele razy znalazłam się w trudnych sytuacjach, ale często to właśnie one przecierały moją drogę do nieoczekiwanych odkryć.

Kariera i reputacja naukowa opierają się na nowych ideach. Ale przeciwstawianie się istniejącym dogmatom rzadko przebiega gładko, a podejmowanie takich wyzwań przez kobiety okazuje się szczególnie trudne. Jestem przekonana, że postęp w nauce wymaga kreatywności, otwartości i nieustraszonego kwestionowania utrwalonej mądrości, z własnymi przyjętymi z góry osądami włącznie, kiedy ma się dowody, że są one błędne. Postęp wymaga również umiejętności refleksji i delikatności. Nauka zyskałaby, gdyby było w niej więcej kobiet.

Moje życie pokazuje, że nie należy rezygnować z własnych marzeń i odkryć, bez względu na to, jak niepopularne mogą się one wydawać. Pomimo starań mojego zespołu oraz setek biologów na całym świecie wciąż jest wiele zagadek do rozwiązania, jednak teraz możemy już naszkicować podstawy naszego tańca życia. To, co chcę tutaj ujawnić, jest złożone i często zaskakujące. Ale jest prawdziwe. Imponujące.

CIĄG DALSZY DOSTĘPNY W PEŁNEJ, PŁATNEJ WERSJI