Přesně stříhající bakterie

Lidé od bakterií okoukali úžasnou schopnost, díky které můžeme opravit chyby v plánku na sestavení našeho těla (DNA).

Pokud to hodně zjednodušíme, tak můžeme naše tělo přirovnat k extrémně složité stavebnici LEGO. Tělo jednoho člověka, by pak mělo tolik kostiček (buněk), že kdybyste je chtěli spočítat, trvalo by to minimálně několik miliónů let (bez přestávky😊.) Tyto kostičky mají navíc nejrůznější podobu a dokážou plnit nejrůznější funkce. Když se nějaká „kostička“ opotřebuje, vyrobí se podle podrobného návodu „kostička“ nová. (Stejně jako se vyrábí nové „kostičky“, když rosteme.) Tento návod je napsán na dlouhém provázku zvaném DNA, který je sbalen uvnitř skoro každé buňky (kostičky) našeho těla.

Představte si teď, že někde v tomto návodu je chyba, která může u člověka vést k různým zdravotním problémům – například k tomu, že člověk oslepne nebo dostane rakovinu.

Najít a odstranit tuto chybu, může být velmi obtížné, protože „návod“ (řetízek DNA) je tak strašně dlouhý a navíc mikroskopický (očima neviditelný). Navíc musí být ta chyba odstraněna naprosto přesně, jinak to nemusí pomoct, ale naopak ještě více uškodit.

Ukážeme žákům velmi dlouhý provázek, který je všemožně složen do nepřehledného klubíčka. Někde uprostřed je na něm jinou barvou vyznačený velmi malý úsek. Požádáme žáky, aby se pokusili najít toto označené místo. Poznají na tom, že jen najít chybový úsek je velmi obtížné.

Nedávno lidé objevili, že některé bakterie mají nástroj, kterým dokážou zvolená místa na DNA měnit s velkou přesností. Zkusme to nyní napodobit – samozřejmě na mnohem jednodušším příkladu.

1. Dáme každému žákovi kus papíru s vytištěným pomyslným návodem s chybami (viz níže). Vysvětlíme, že drobné červené písmo znázorňuje text návodu (DNA) a černé tečky znázorňují pomyslné fatální chyby vedoucí k velkým zdravotním obtížím.
2. Poté dáme každému žákovi nástroj k co nejpřesnějšímu vyříznutí černých teček (neužitečné DNA). Některým dáváme velké nůžky, některým menší nůžky, některým nedáváme nic (mohou použít tužku, prsty s nehty nebo zuby), některým studentům dáme děrovačku, která přesně odpovídá velikosti černých teček a ukážeme jim, jak se s ní pracuje (Pokud jí otočíme, lze dírku v děrovačce přesně přiložit na černou tečku.)
3. Necháme žáky, aby si zkusili vystřihnout jednu černou tečku (chybu). Potom je vyzveme, aby si vzájemně různé nástroje půjčovali, aby zjistili, jak se liší výsledek při použití každého z nich.
4. Diskutujme o tom, co bylo nejdůležitější pro co nejlepší splnění úkolu. Samozřejmě je to co nejvhodnější nástroj. Právě v tom vynikají bakterie, a proto lidem ukázaly, jak co nejpřesněji upravovat DNA.

Vědci se od bakterií naučili, jak změnit naši DNA – tedy návod k sestavení našeho těla. Bakterie mají totiž nástroj, který jim umožňuje velmi přesně upravovat svou DNA. Bakterie používají tento nástroj na viry. Bakteriím se totiž, stejně jako nám (například když nám způsobí chřipku), nelíbí, že na ně viry útočí. K zastavení virů proto mohou použít něco jako velmi malé nůžky a přestřihnout s nimi DNA viru, která je pro ně škodlivá. To zabrání tomu, aby jim virus způsoboval problémy.

Vědci nyní dokážou tento skvělý nástroj bakterií napodobit a využít tyto velmi malé nůžky k přesnému stříhání a úpravě naší vlastní DNA - našeho vlastního návodu. Díky tomu je už nyní možné opravit chyby v DNA, a zvýšit tak naše šance na zdravý život. Navíc tento nástroj můžeme také použít k úpravě návodu – DNA i jiných organismů, nejen lidí.

Pomocí výše popsaného mechanismu je možné z DNA odstranit nejen některé potenciálně škodlivé části, ale také přidat různé prospěšné vlastnosti. Navíc ho můžeme využít nejen u člověka, ale i u jiných živých organismů – zvířat, rostlin, hub. Dokážeme vytvořit např. rostliny odolnější vůči vysokým teplotám či suchu (kvůli klimatické krizi). Možností je mnoho.

Požádáme žáky, aby zkusili vymyslet příklady věcí, u kterých by tento vynález mohl pomoci lidem nebo jiným organismům. Podle potřeby žáky podporujeme při jejich práci, např. společným povídáním o přehledu nejaktuálnějších problémů lidstva a životního prostředí. Nakonec vytvoříme společný seznam nápadů z celé třídy – jsou nějaké, které by chtěli žáci dále prozkoumat, co se již děje?

Pozn.: Jelikož je téma cílených genetických úprav stále rozporuplná problematika, doporučujeme s žáky udělat i související aktivitu, kde se seznámí s některými z možných rizik.

Některé možnosti napojení na výuku:

• Rozšíření vědeckého pohledu na svět kolem.
• Testování a rozvíjení představ o každodenních jevech.
• Kladení otázek.
• Použití přímých vědeckých důkazů k zodpovězení otázek nebo k podpoře jejich zjištění.

https://cs.wikipedia.org/wiki/Metoda_CRISPR