Frances Ashcroft, Univerza v Oxfordu

Kako preživeti v skrajnem mrazu ali vročini, na veliki nadmorski višini ali v podvodni globini? S tem vprašanjem so se v preteklosti večinoma srečevali pustolovci, raziskovalci in vojaki. Balonarji in alpinisti so spoznavali odzive telesa na mraz, redek zrak in nizek pritisk, ki jih prinaša višina. Številni potapljači niso preživeli vrnitve na površje, ker jih je presenetila nevarna potapljaška (kesonska) bolezen. Bitke in celo vojne so odločali nasprotniki, na katere ni bilo mogoče streljati s topom ali jim pripraviti taktičnega presenečenja – vlaga, mraz in vročina.

Prva objava: Sobotna priloga Dela, 22. oktober 2011, foto Jure Eržen

Izzivi življenja v skrajnostih so od nekdaj zanimali zdravnike, znanstvenike in inženirje, ki so hoteli razumeti, kaj se takrat dogaja v človeškem telesu. Kdaj zmrznemo? Kdaj se skuhamo? Zakaj nam je na določeni nadmorski višini slabo? Zakaj so nekateri ljudje bolje prilagojeni na določeno okolje kot drugi? Za takimi vprašanji se skrivajo zapleteni telesni mehanizmi in procesi, ki jih danes že kar dobro poznamo, je povedala britanska znanstvenica Frances Ashcroft, ki na Oxfordu predava fiziologijo. Njihova odkritja pa spremljajo nešteta nenavadna naključja, ki nas opominjajo, da se odgovori ne skrivajo vedno tam, kjer jih išče večina.

Ste prebrali kak roman Julesa Verna, francoskega pisateljskega futurista iz devetnajstega stoletja?

Spomnim se, da sem nekaj njegovih romanov prebrala v otroštvu. Pred kakim mesecem pa sem znova prebrala 20.000 milj pod morjem, ker zbiram gradivo za novo knjigo. Zakaj ste pomislili ravno nanj?

V vaši knjigi o umetnosti preživetja v skrajnostih je veliko zgodb in razlag, ki bi jih zlahka našli tudi v njegovih romanih: kako pridobivati kisik v vesolju, kako preživeti pod vodo … Verne je vedno dodajal zelo podrobne opise inženirskih in medicinskih spoznanj tistega časa.

Res je. Še zlasti ga je navduševala elektrika. V 20.000 miljah med drugim opisuje potapljače, ki so uporabljali leidenske steklenice [oblika kondenzatorja iz 18. stoletja, ki je omogočala shranjevanje večjih količin elektrike] za ribolov in obrambo pred morskimi pošastmi. Fascinantno, če pomislite, da so znanstveniki šele malo pred izidom knjige pokazali, da je mogoče z leidenskimi steklenicami ustvariti močan električni sunek. Drugih Vernovih knjig med pisanjem Življenja v skrajnostih nisem brala, vendar so bile zgodbe o pomembnih fizioloških odkritjih tako zanimive, da bi jih prav lahko našla v romanih – zgodbe o preživetju, pogumu, radovednosti in norosti.

In interesih?

Tudi interesih. Že pruski vojaški teoretik Carl von Clausevitz je opozoril, da mora biti vaša vojska pripravljena na okolje, v katerem se bojuje, kar sta se v ruski zimi naučila Napoleon in Hitler. Generale je od nekdaj zanimalo, kako pri vojakih izboljšati možnosti preživetja v skrajnih življenjskih razmerah, zato je veliko pomembnih znanstvenih odkritij povezanih prav z vojsko in vojnami: razvoj potapljaške opreme in podmorništva, vesoljski programi … Po drugi svetovni vojni je pobudo prevzel vrhunski šport, ki prav tako temelji na premagovanju nemogočih naporov in obremenitev človeškega organizma. Danes pa niti ne pomislimo, da je postalo življenje v skrajnostih sestavina našega običajnega življenjskega sloga.

Skrajno posedanje v kavču?

Tudi (smeh), čeprav sem hotela najprej našteti nekoliko drugačne primere. Na svojih predavanjih poskušam študente ogreti z vprašanji, ali so že kdaj pomislili, v kakšnem okolju se gibljemo, ko sedimo na letalu deset tisoč metrov visoko, ko križarimo po severnih morjih, smučamo na ledenikih ali se potopimo na koralni greben. Preden začnem po profesorsko opisovati zapletene fiziološke procese, ki se dogajajo v telesu pri visoki temperaturi ali pritisku, jim hočem pokazati, da so to zelo življenjska vprašanja, s katerimi se bodo skoraj zagotovo srečali tudi sami. Poznavanje telesnih procesov pomaga razumeti, zakaj so dojenčki občutljivi na podhladitev in jih je treba oblačiti topleje. Naša občutljivost na še tako malenkostno povišanje telesne temperature razloži, zakaj ne smemo pretiravati s savnanjem in zakaj nas lahko pri napornem teku ali kolesarjenju nenadoma zadane vročinska kap. Zgodbe, povezane z velikimi fiziološkimi odkritji, pa opozarjajo, da se znanost vedno začne s kritičnim preizkušanjem uveljavljenih resnic.

Kot je bilo dolgoletno prepričanje, da nobeno živo bitje ne more preživeti v vesolju ali vulkanskih vrelcih?

In številnih drugih. Lani sem po dolgem času spet prebrala zapise velikega angleškega znanstvenika iz 16. stoletja Williama Gilberta, ki je najbolj znan po raziskavah elektrike in magnetizma. Gilbert se je večkrat pritoževal nad ljudmi, ki se lahko do onemoglosti prepirajo, kdo ima prav, a ne bodo v življenju izvedli nobenega znanstvenega preizkusa, ki bi pokazal, kaj v resnici drži. Njegovi zapiski so danes zelo aktualni, saj se mora znanost spet umikati idejam, ki zavračajo eksperimentalno metodo – zlasti v alternativnem zdravljenju in prehrani. Zato danes pogrešam znanstvenike, kakršen je bil na prelomu osemnajstega stoletja sekretar londonskega Kraljevega društva Charles Blagden, ki je hotel nazorno dokazati, da lahko ljudje preživimo tudi visoke temperature, čeprav je bila večina prepričana, da to ni mogoče.

S poskusom, v katerem se je pustil skuhati?

Kot pravi znanstvenik je hotel poskus izvesti na sebi, kar je tedaj veljalo za številne fiziologe, zato je prepričal prijatelja, naj zelo močno ogreje posebno sobo. Ko je temperatura dosegla 105 stopinj Celzija, se je zaprl vanjo in s seboj vzel še kos surovega mesa, jajca in domačega psička. Ko je po petnajstih minutah zaključil poskus, je bil zrezek zapečen, jajca so bila trdo kuhana, njima s psičkom pa ni bilo hudega – le živalico je moral dati v košaro, ker jo je na tleh peklo v tačke. Zaradi takih poskusov danes razumemo, zakaj lahko nekaj časa preživimo zelo visoko suho vročino, ker se potimo in s tem ohlajamo. Prav tako vemo, zakaj se v resnici lahko skuhamo, če nam telesna temperatura zrase za samo nekaj stopinj, in zakaj precej bolje prenašamo skrajne ohladitve. Po drugi strani pa zlahka pozabimo, da evolucijske prilagoditve, ki nas ohranjajo pri življenju, niso vsemogočne in se lahko v skrajnih okoliščinah obrnejo proti nam.

Prilagoditve?

Skrajnosti niso enake za vse organizme, ampak so odvisne od njihove prilagojenosti na okolje. Prebivalci perujskih višav in tibetanskih planot so bolje prilagojeni na višino, eskimi na mraz, afriški Masaji na vročino. Imajo drugačno razmerje med telesno površino in prostornino, prilagojena pljuča, število rdečih krvnih telesc in še marsikaj. Druge življenjske oblike pomikajo meje preživetja do neverjetnih skrajnosti. Znan je tudi primer bakterij, ki so preživele pot na luno in nazaj, in bakterij, ki preživijo močno radioaktivno sevanje, ker poznajo premetene načine, kako popraviti poškodovano DNK. Vsaka taka prilagoditev pa ima tudi svojo ceno, saj prebivalci nižin zelo slabo prenašajo življenje v gorah, za prebivalce žveplenih vrelcev je lahko nižja temperatura usodna …

V knjigi ste se omejili na vremenske in okoljske skrajnosti, v strokovni javnosti pa ste najbolj znani po raziskavah o sladkorni bolezni. Je tudi naša izpostavljenost velikim količinam sladkorja v zadnjih desetletjih nekakšna skrajnost, na katero nismo prilagojeni?

Odzivi telesa sicer niso čisto primerljivi, ampak vseeno lahko rečemo, da se tudi v tem primeru telo odziva na neobičajne spremembe v okolju. Ker je v zadnjem milijonu let hrane večinoma primanjkovalo, smo evolucijsko prilagojeni na pomanjkanje. Po drugi svetovni vojni so se življenjske razmere za večino prebivalstva zelo izboljšale, naši geni pa so ostali bolj ali manj enaki. Posledice lahko vidimo vsak dan, saj zaradi visokokalorične prehrane in premalo gibanja debelost pridobiva že značilnosti epidemije. V Veliki Britaniji so morali v zadnjih letih predelati reševalna vozila in zamenjati bolniške postelje, da so lahko zdržale dimenzije in težo pacientov. Večja telesna teža prinaša tudi več primerov pridobljene sladkorne bolezni, vendar moram za vsak primer povedati, da sladkorna bolezen ni neposredno povezana z uživanjem velikih količin sladkorja, kar je še vedno zelo pogosto prepričanje.

Temveč?

Sladkor bo kot kalorična hrana zelo verjetno povečal vašo telesno težo. Če se preveč zredite, to povzroči nekatere fiziološke spremembe v telesu: postanete odporni na inzulin, zmanjša se lahko število inzulinskih receptorjev, ker morate nahraniti več telesnih celic, pa morda ne zmorete izločati dovolj inzulina. Vse to so razlogi za nastanek pridobljene sladkorne bolezni, ki jo v nekaterih primerih lahko ozdravi že stroga dieta. Na to so postali zdravniki pozorni že med drugo svetovno vojno, ko se je zaradi neprostovoljne diete bistveno zmanjšalo število nekaterih oblik sladkorne bolezni. Ta bolezen me je pritegnila ravno zato, ker je tako kompleksna – včasih jo podedujete, drugič jo pridobite zaradi okoljskih dejavnikov in življenjskih navad …

Dednost? Ali ni sladkorna bolezen dolgo veljala za pridobljeno?

Če hočem odgovoriti na to vprašanje, moram malce podrobneje predstaviti svoje raziskovalno delo. Smem?

Vsekakor.

Navdušenje nad elektriko, ki jo je kazal pisatelj Verne, zelo dobro razumem, saj tudi sama raziskujem mehanizme, ki uravnavajo električne aktivnosti v celicah. Se spomnite Frankensteina?

Umetno ustvarjenega bitja, ki ga je nori znanstvenik oživil s pomočjo strele?

Prav tega. Roman večinoma beremo kot znanstveno fantastiko, vendar brez električnih impulzov v našem organizmu ne moremo govoriti o življenju. Smrt opišemo kot prenehanje električne dejavnosti v možganih. Brez električne aktivnosti ni zavesti. Električni impulzi prožijo naše mišične celice in živčne končiče. Vse električne dejavnosti pa nastanejo zaradi posebnih beljakovin, ki delujejo kot nekakšne pore na celični membrani, uravnavajo delovanje celice ter med drugim prepuščajo tudi kalijeve in natrijeve ione – nosilce električnega toka. Te beljakovine – ionski kanalčki – so navzoče povsod in sodelujejo pri delovanju telesnih organov, imunskega sistema, živčnih in hormonalnih procesih, a tudi pri procesu, ko sladkor v krvi sporoči trebušni slinavki, naj izloči hormon inzulin. Pred petindvajsetimi leti sem prvič posumila, da utegnejo biti prav ionski kanalčki tisti manjkajoči člen, ki ga dolgo nismo poznali.

Kako deluje ta manjkajoči člen?

Če zelo poenostavim: ko je pora odprta, se inzulin ne izloča. Zapiranje pore pa sproži verigo dogodkov, ki na koncu povzročijo izločanje inzulina. Zelo dobro se spomnim tiste noči, ko sem potrdila povezavo. Bila sem sama v laboratoriju in prešinila me je misel, da moram preveriti, kaj se zgodi s kanalčki, če celicam dodam sladkor. Kanalčki so se zaprli. Nato sem odstavila sladkor in stekla do avtomata s hrano, ker sem bila sestradana. Ko sem spet pogledala celice, sem videla, da so bili kanalčki odprti. V trenutku sem vedela, da se je zgodilo nekaj pomembnega, zato sem začela klicati kolege, da jim sporočim svoja opazovanja, a nisem izbrala najboljšega trenutka – nekatere sem zmotila na zabavi, druge v postelji (smeh). Naslednje jutro sem bila prepričana, da sem nekje naredila napako in se je poskus ponesrečil, popoldne sem spet verjela, da sem odkrila zdravilo proti sladkorni bolezni … Neznansko razburljivo je bilo!

Zdravilo proti sladkorni bolezni?

Da, saj sem vedela, da obstaja učinkovina, ki zapira kanalčke. Zato sem pomislila, da bi bilo morda mogoče izdelati terapijo, pri kateri bolnikom ne bo več treba vbrizgavati inzulina. Seveda ni bilo tako preprosto. Potrebovala sem skoraj dvajset let, preden sem lahko zares dokazala povezavo. Deset let je trajalo iskanje specifičnega genskega zapisa za moj ionski kanal. Nato smo ugotovili, da gre za posebno mutacijo, zaradi katere je delovanje ionskega kanalčka moteno, kar je pomenilo, da bi bile lahko nekatere oblike sladkorne bolezni prirojene. Zdravniški kolegi so me prepričevali, da to ni mogoče, a smo našli tudi nekaj raziskovalcev, ki se niso strinjali s prevladujočim stališčem. Ko smo ugotovili, da dejansko obstajajo tudi bolniki, ki so z boleznijo rojeni – prej je veljalo, da so sladkorno bolezen pač razvili nenavadno zgodaj –, smo lahko iz njihovih genskih zapisov končno dokazali tudi mutacijo. To je bil velik napredek, saj smo lahko zasnovali genetski test za zgodnje ugotavljanje prirojene sladkorne bolezni in predlagali novo terapijo.

Se je uresničilo vaše pričakovanje, da bodo tabletke pri teh bolnikih nadomestile inzulinske injekcije?

Zdravilo za zapiranje kanalčkov je mogoče uživati v tabletah in trenutno že več kot 500 ljudi ne potrebuje več injekcij. Za bolnike – še zlasti otroke in dojenčke – je bila to ogromna sprememba, ki jim je zelo olajšala življenje. Srečanje s takimi bolniki je za znanstvenika zelo čustveno doživetje, saj imamo le redki srečo, da doživimo uporabo naših odkritij, kar je vredno več od vsake nagrade.

Pokazali ste, da je povezava med ionskimi kanalčki in sladkorno boleznijo zelo zapletena. Ali prepričanje genetskih deterministov, da bomo nekoč za vsako bolezen našli gen in s tem tudi zdravilo zanjo, zastira širši pogled, ki je potreben pri iskanju uspešnih terapij za bolezni, ki jih povzročajo različni telesni in okoljski dejavniki?

Bolezni, ki jih povzroča en sam dejavnik in jih ozdravi eno pravo zdravilo, so razmeroma redke. Pri večini bolezni – ne le sladkorni – je veliko različnih razlogov za njihov razvoj. Vseeno pa verjamem, da bo poznavanje genoma izboljšalo medicinsko diagnostiko in ljudi spodbudilo, da začnejo spreminjati življenjske navade, če vedo, da so ogroženi.

Ste prepričani? V knjigi večkrat priznate, da vas vse vaše poznavanje telesnih procesov doslej ni pripravilo do redne telesne vadbe, čeprav veste, da je koristna.

Kaj naj rečem (smeh) … Moja ljubezen do tortic in čokolade je neskončna, prav tako lenoba, zaradi katere nikoli nisem redno telovadila. Če bi vedela, da je veliko mojih družinskih članov umrlo zaradi bolezni, ki jih povzroča visok holesterol, ali da bom zaradi podedovanega gena zelo verjetno zbolela za alzheimerjevo boleznijo, bi taka informacija verjetno vplivala na moje življenjske odločitve – sploh če bi delala kot znanstvenica, saj bi vedela, da nimam neskončno časa.

V ZDA, kjer nekatera podjetja ponujajo osebne genske diagnostične teste, je bilo veliko paničnih odzivov na rezultate. Ženske so si po nepotrebnem odstranjevale dojke, ker so izvedele, da imajo gen, ki povečuje verjetnost za razvoj raka, nekateri so padli v hudo depresijo …

Znano je, da se naša vrsta ne odlikuje pri realnem ocenjevanju tveganja, zato so takšni odzivi razumljivi. Triodstotne možnosti, da bomo zaradi nekega prirojenega gena zboleli za rakom, ne znamo primerjati s sedemnajstodstotno verjetnostjo, da nas bo zaradi hitre hrane pred petdesetim letom zadela kap. Vendar se bomo te veščine verjetno morali priučiti, saj nas čaka vse več odločitev, o katerih nam doslej zaradi pomanjkanja informacij ni bilo treba razmišljati. Ne samo glede vašega življenja. Če si boste lahko ogledali svoj genom in videli, da ste nosilec hude dedne bolezni, bo ta podatek verjetno vplival na vaše odločitve glede potomcev.

V zgodovini ne manjka svaril, kaj lahko ljudje počnejo s takim znanjem: evgenika, iskanje »nenormalnih« posameznikov, otroci po naročilu, ki ne bodo samo zdravi, ampak tudi modrooki in glasbeno nadarjeni …

Te skrbi zelo dobro poznam. Med zbiranjem gradiva za knjigo sem prebrala tudi veliko dokumentov o nečloveških poskusih, ki so jih izvajali zdravniki v taboriščih, zaporih, umobolnicah ali revnih predelih sveta. Prav tako se zavedam družbenih in kulturnih pritiskov na posameznika, ki bodo vplivali na izbire, o katerih sem govorila prej. Vendar vam lahko svoj pogled razložim z zelo preprostim primerom. Pri svojem delu ne srečujem samo otrok, ki zaradi našega odkritja kljub prirojeni sladkorni bolezni razmeroma normalno živijo. Vidim tudi tiste, ki zaradi prepozne diagnoze in napačnega zdravljenja trpijo zaradi trajnih možganskih okvar in motoričnih motenj. Ob vsakem takem primeru sem žalostna in tudi jezna, ker se mi zdi njihovo trpljenje nepotrebno, saj bi ga lahko preprečili, če bi le bolje poznali bolezen, če bi jo prej odkrili in ustrezneje zdravili. Če se boste poskusili vživeli v ta občutek, boste najbolje razumeli naše delo in motive.

***

 Britanska znanstvenica Frances Ashcroft je raziskovalna profesorica v laboratoriju za fiziologijo Univerze v Oxfordu in članica Trinity Collegea iz Oxforda. V Ljubljani se je udeležila mednarodnega posveta o prepletu biološke znanosti in družbe, hkrati je izšel tudi slovenski prevod njene knjige Življenje v skrajnostih (oboje so pripravili na Zavodu za šolstvo). Kot ena redkih članic Kraljevega društva v Londonu redno opozarja na ovire, ki jih morajo še vedno premagovati ženske znanstvenice. Njen nasvet kolegicam je preprost: ne odnehajte!