Laureáti Nobelovy ceny

V roce 1965 získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu tři pracovníci Pasteurova ústavu v Paříži – genetik Franćois Jacob, mikrobiolog André Michel Lwoff a biochemik Jacques Lucien Monod – za zásadní přínos pro bakteriální genetiku.

JACQUES LUCIEN MONOD

(1910–1976)

Narodil se 9. února 1910 v Paříži. Jeho matka Charlotte Todd MacGregorová (1869–1954) byla Američanka z Milwaukee se skotskými kořeny, otec Hector Lucien Monod (1867–1957) jako malíř vybočoval z tradice rodu švýcarských hugenotů, v němž po staletí převládali úředníci, duchovní, učitelé, lékaři a učenci: jen v přímém potomstvu jednoho z nich, pastora Jeana Monoda (1765–1836), je několik dalších pastorů, vydavatel, ekonom, anglista, teatrolog, saharolog, teolog, historik, filozof, právníci i lékaři a mezi těmi pak i laureát Nobelovy ceny z roku 1957 Daniel Bovet (1907–1992) a Jacquesův děd Gustave Louis Monod (1840–1917). Také umělec Hector však byl vzdělaný člověk.

V roce 1917 se rodina přestěhovala do přímořského města Cannes. Sedmiletý Jacques k novému prostředí přilnul tak, že se potom po celý život cítil spíše jihofrancouzským venkovanem než Pařížanem. Na Lycée de Cannes byl jedním z jeho učitelů Dor de la SouchŹre, humanitní vědec, pozdější zakladatel a kurátor muzea v Antibes. Pod otcovým zušlechťujícím vlivem získal Jacques už v dětství hluboký vztah k hudbě, chtěl se stát dirigentem a naučil se hrát na violoncello (v dospělosti pak po dlouhá léta vedl smyčcové kvarteto a řídil bachovský pěvecký sbor). Otec však byl i milovníkem přírody a ctitelem Darwinova díla, z něhož synovi předčítal a probudil v něm vážný zájem o biologii. Jacques lovil v okolních lesích brouky a pulce a po maturitě v roce 1928 se vrátil do Paříže studovat přírodní vědy na Sorbonně.

Tam ale tehdy právě výuka biologie zaostávala o celá desetiletí za pokrokem vědeckého poznání, ovšem s čestnými výjimkami: Při jednoměsíčním výcviku v létě 1929 na mořské biologické stanici v bretaňském Roscoffu zasvětil Monoda ředitel George Teissier do kvantitativních metod výzkumu, André Lwoff do problematiky výživy protistů, Boris Ephrussi do biochemické genetiky a Louis Rapkine mu zprostředkoval poznání, že komplexní výklad funkce živých organismů může poskytnout pouze molekulární biochemie. V letech 1930–1931 jako výzkumný asistent na univerzitě ve Štrasburku studoval Jacques nálevníky v laboratoři biologie protistů, řízené předsedou Francouzské zoologické společnosti Edouardem Chattonem, autorem tehdy ještě nedoceněného rozlišování eukaryotického a prokaryotického systému buněčné organizace. Obrveným nálevníkům patřily také první Monodovy publikace (La formation de l’ébauche buccale postérieure chez les Ciliés en division et ses relations de continuité topographique et génétique avec la bouche antérieure. C R Soc Biol 1931; 107: 540–544; Sur la topographie, la structure et la continuité génétique du systŹme ciliaire de l’infusoire Chilodon uncinatus. Bull Soc zool Fr 1931; 56: 367–374; obě práce se Chattonem, Lwoffem a Lwoffovou).

Na Sorbonně dosáhl Jacques v roce 1931 bakalářského stupně a jako asistent pokračoval v letech 1932–1934 ve studiu nálevníků v Caulleryho Laboratoři evoluce živých organismů (Données quantitatives sur le galvanotropisme des Infusoires ciliés. Bull biol Fr Belg 1933; 67: 474–479). V létě 1934 se účastnil etnografické výpravy Paula-Emila Victora do Grónska na lodi Pourquoi pas?, jejímž kapitánem byl lékař Jean-Baptiste Charcot, syn slavného pařížského neurologa. V letech 1934–1945 pracoval Monod jako asistent v Pérezově zoologické laboratoři přírodovědecké fakulty (Galvanotropisme et Čge physiologique. C R Acad Sci 1934; 198: 1882–1883). V roce 1935 byl jmenován docentem zoologie. Na příští rok plánoval účast na další výpravě do Grónska, Rockefellerovo stipendium na jeho a Ephrussiho osmiměsíční pobyt v Americe však plán zhatilo a Monodovi zachránilo život: 16. září 1936 ráno krátce po vyplutí z Reykjavíku se loď Pourquoi pas? roztříštila o útesy islandského pobřeží a Charcot s 39 muži zahynul, přežil jen kormidelník.

V Kalifornském institutu technologie v Pasadeně studoval Monod s Ephrussim v laboratoři Thomase Hunta Morgana genetiku mušky octomilky (Specific Reactions of the Ovary to Interspecific Transplantation among Members of the Melanogaster Group of Drosophila. Genetics 1937; 22: 257–263; s Poulsonem) a obdivoval vysokou kvalitu výzkumné práce a svobodnou výměnu myšlenek i výsledků experimentů mezi badateli Morganova ústavu, kontrastující s akademickým klimatem na Sorbonně. Po návratu do Paříže pracoval několik měsíců v Ephrussiho laboratoři v Ústavu fyzikálně-chemické biologie na biochemické genetice octomilky (Extraction et dosage du pigment de l’oeil de la Drosophile. C R Acad Sci 1938; 206: 1677–1679; s Neefsem), načež se vrátil ke svým úkolům na Sorbonně. V listopadu 1938 se oženil s Odette Geneviēve Brühlovou, pozdější kurátorkou Guimetova muzea v Paříži. Z jejich synů – dvojčat pak vyrostli vědci: geolog Olivier a fyzik Philippe.

Při experimentech s Escherichia coli pozoroval Monod, že velikost kolonie je přímo úměrná výživě bakterií. Některé kolonie však rostly dvoufázově s mezidobím pomalého či nulového růstu. Monod zavedl pojem „diauxie“ (dvojitý růst) a usoudil, že bakterie užívají různé enzymy k metabolizaci různých druhů cukrů. U kolonií živených dvěma různými cukry zaznamenal dvě odlišné růstové křivky. Lwoff navrhl v roce 1940 výklad pozorovaného jevu jako enzymatickou adaptaci, při níž je nejprve aktivován a syntetizován jeden enzym a druhý je potlačován, načež je aktivován a syntetizován druhý enzym.

Za německé okupace ve 2. světové válce udržoval Jacques spojení s Nordmannovou skupinou a dalšími organizacemi odporu, jeho sorbonnská laboratoř se stala místem tajných schůzek a tiskárnou. Ve výzkumu ovšem neochaboval. V roce 1941 obhájil jako doktorskou práci studii fyziologie růstu bakterií na směsích cukrů, založenou na výzkumu enzymové adaptace (Recherches sur la croissance des cultures bactériennes. Paris: Hermann 1941). Vedoucí laboratoře neměl pak už zájem na další podpoře studie, Monod však v ní pokračoval (Influence de l’amide de l’acide nicotinique, de l’aneurine et de l’acide ascorbique sur la croissance des cultures de B. coli. Ann Inst Pasteur 1942; 68: 435–438) stejně jako v odbojové činnosti. V letech 1941–1943 spolupracoval se studentskou organizací odporu, na podzim 1943 s náčelníkem operačního štábu organizace ozbrojeného odporu Les Francs tireurs et partisans (FTP) Marcelem Prenantem, který mu uložil úkol získávat muže s vojenským výcvikem. Monod byl také zodpovědný za zachycování a předávání informací, organizoval přepadové akce v přípravách pro invazi spojenců. Byl zatčen gestapem, podařilo se mu však uprchnout. V letech 1944–1945 byl jako delegát FTP náčelníkem operačního štábu Vnitřních francouzských sil (Forces Franćaises de l’Intérieur).

Po osvobození Paříže vstoupil na žádost generála de Lattre de Tassignyho do 1. francouzské armády a prošel s ní boji v Alsasku a Německu. Jako člen Tassignyho štábu přicházel do styku s lékaři mezi americkými důstojníky a ti se s ním dělili o vědecké časopisy, které vděčně hltal a v nichž ho zejména zaujaly dva články o výsledcích amerického výzkumu ve válečných letech. Jeden identifikoval DNA jako transformující princip, ve druhém Max Delbrück a Salvador Luria odhalují spontánní genetické mutace bakterií (později Monod vzpomínal, že nikdy nečetl žádný vědecký článek s takovým nadšením – pro něho se tím zrodila bakteriální genetika). Po návratu do Paříže ubytoval rodinu a pak se rychle vrátil na Sorbonnu, aby pracoval sám v zoologické laboratoři.

V roce 1945 mu Lwoff v oddělení mikrobiální fyziologie Pasteurova ústavu nabídl místo vedoucího laboratoře. Monod přijal. S Alicí Audureauovou studoval enzymovou indukci a usoudil, že produkce enzymů schopných tvorby nových druhů cukrů zdržuje růst kolonie bakterií, ale zvyšuje schopnost jejich adaptace na změnu prostředí a výživy, a tím i šanci na přežití (Mutation et adaptation enzymatique chez Escherichia coli – mutabile. Ann Inst Pasteur 1946; 72: 868–878; s Audureauovou). V roce 1947 přednášel Monod na 11. sympoziu o růstu (The Phenomenon of Enzymatic Adaptation and Its Bearing on Problems of Genetics and Cellular Differentiation. Growth Symposium 1947; 11: 223–289). V Pasteurově ústavu objevil mutantní kmen Escherichia coli obsahující beta-galaktozidázu a postuloval dvě teorie indukce (aktivace) specifického enzymatického systému, podle nichž indukce spočívá v deinhibici buď enzymu, nebo genu. Sám se klonil ke druhému výkladu (Sur la biosynthŹse de la bźta-galactosidase (lactase) chez Escherichia coli. La spécificité de l’induction. Biochim Biophys Acta 1951; 7: 585–599; s Cohen-Bazirem a Cohnem).

V roce 1953 byl jmenován přednostou oddělení buněčné biologie Pasteurova ústavu. Dva roky nato zahájil výzkum vztahu mezi úlohami dědičnosti a prostředí v syntéze enzymů. S Jacobem formuloval model syntézy bílkovin: skupinu genů na začátku vlákna bakteriální DNA nazval „operon“ a usoudil, že operon signalizuje začátek a konec tvorby specifické bílkoviny v buňce, v operonu objevil operátorový gen, signalizující začátek budování bílkoviny, a strukturální gen, na nějž se váže molekula bílkoviny k tvorbě vlákna messenger RNA, regulátorový gen kóduje pro represorovou bílkovinu, která ovládá syntézu vazbou na operátorový či regulátorový gen, a výsledkem je messenger RNA jako šablona pro tvorbu specifické, jadernou DNA kódované bílkoviny na ribozomech cytoplazmy (GŹnes de structure et gŹnes de régulation dans la biosynthŹse des protéines. C R Acad Sci 1959; 249: 1282–1284; s Jacobem). V letech 1957–1958 s Arthurem B. Pardeem a Jacobem v „experimentu PaJaMo“ vytvořil obecný model syntézy enzymů a prokázal, že genová regulace závisí na dosud neznámé regulační molekule – represoru, který spojuje zevní činitele s genetickou expresí v interakci s induktorem a specifickým regulačním genem, což umožňuje modulovat represi genového produktu (Sur l’expression et le rôle des allŹles inductible et constitutif dans la synthŹse de la bźta-galactosidase chez des zygotes d’Escherichia coli. C R Acad Sci 1958; 246: 3125–3128; s Pardeem a Jacobem).

V roce 1958 byl Monod povolán k profesuře biochemie na Sorbonně. Přijal ji s podmínkou, že přitom podrží své místo v Pasteurově ústavu. Na Sorbonně se stal přednostou stolice chemie metabolismu Fakulty přírodních věd. Publikoval článek, v němž vysvětlil základní proces regulace genové exprese (Genetic Regulatory Mechanisms in the Synthesis of Proteins. J Mol Biol 1961; 3: 318–356; s Jacobem). Publikoval první velký článek o alosterických bílkovinách (Allosteric Proteins and Cellular Control Systems. J Mol Biol 1963; 6: 306–309; se Changeuxem a Jacobem), popsal promotor, genetický prvek nezbytný k expresi operonu (Le promoteur, élément génétique nécessaire ą l’expression d’un opéron. C R Acad Sci 1964; 258: 3125–3128; s Jacobem a Ullmannovou).

Dne 10. prosince 1965 ve Stockholmu převzali Jacob, Lwoff a Monod „za své objevy týkající se genetické kontroly syntézy enzymů a virů“ Nobelovu cenu. Člen Nobelova výboru Sven Gard v prezentačním projevu řekl, že laureáti poznali povahu životních funkcí důvěrněji než kdokoliv před nimi a položili základy pro vědu molekulární biologie v pravém smyslu toho slova. Poté, 11. prosince 1965 měl Jacques Monod nobelovskou přednášku (From Enzymatic Adaptation to Allosteric Transitions. Nobel Lecture. Science 1966; 152: 1470-1478).

Stolice chemie metabolismu na Sorbonně byla v dubnu 1966 přejmenována na stolici molekulární biologie jako výraz uznání jeho podílu na zrodu nové vědy. V roce 1967 se stal profesorem molekulární biologie na CollŹge de France a členem kolegia přednostů Pasteurova ústavu. V roce 1970 publikoval esej o povaze buněčných biochemických procesů a přírodní filozofii moderní biologie s vyjádřením přesvědčení, že vznik života a proces evoluce jsou dílem náhody (Le hasard et la nécessité: essai sur la philosophie naturelle de la biologie moderne. Paris: Le Seuil 1970). V roce 1971 byl jmenován generálním ředitelem Pasteurova ústavu právě ve chvíli, kdy byl ústav na pokraji finančního zhroucení. Tehdy Monod s jasným vědomím, co ho to bude stát, obětoval svůj vlastní výzkum ve prospěch reorganizace a modernizace Pasteurova ústavu.

Brzy však dvě těžké rány ochromily i toto úsilí. V roce 1972 zemřela jeho žena Odette a zakrátko on sám onemocněl aplastickou anémií. Hlas vědce, který nikdy nezapomínal, že je také občanem a v poválečném čtvrtstoletí se angažoval v nesčetných záležitostech, jako byl Lysenkův případ, problémy lidských a ženských práv, plánování rodiny, antikoncepce, potratů, rasismu, trestu smrti, eutanázie, alžírské války, světového míru či ochrany životního prostředí, se vytrácel nyní z veřejnosti. O tři roky později, když na počáteční fázi zamýšlených rozsáhlých změn k prospěchu svého ústavu vyčerpal všechny síly i čas, vrátil se Jacques Monod do svého domu v Cannes a 31. května 1976 tam zemřel. Jeho poslední slova byla: „Je cherche ą comprendre.“

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87, 100 00 Praha 10

e-mail: pavel.cech@lf3.cuni.cz