TILLÆG A

Et sammenspil som livet afhænger af

Livet kunne ikke have eksisteret på Jorden uden et sammenspil mellem proteinmolekyler og nukleinsyremolekyler (DNA eller RNA) i en levende celle. Lad os kort se på nogle detaljer i dette fascinerende molekylære sammenspil, for de er grunden til at mange har svært ved at tro at levende celler er opstået ved en tilfældighed.

Hvis vi kunne kigge ind i menneskelegemet og helt ind i de mikroskopiske celler, ville vi se at vi primært består af proteinmolekyler. De fleste af disse består af bånd af sammenhængende aminosyrer der er bøjet og snoet i forskellige faconer. Nogle er kugleformede, mens andre er foldet som en harmonika.

Nogle proteiner danner cellemembraner sammen med fedtlignende molekyler. Andre er med til at transportere ilt fra lungerne ud til resten af kroppen. Atter andre proteiner virker som enzymer (katalysatorer) i fordøjelsesprocessen ved at splitte fødens proteiner op i aminosyrer. Dette er blot nogle få af de tusinder af opgaver proteinerne udfører. Man kan med rette kalde proteinerne for livets dygtige håndværkere, for uden dem ville livet ikke eksistere. Proteinerne ville på den anden side ikke eksistere hvis der ikke fandtes DNA. Hvad er DNA? Hvordan er det indrettet? Hvordan er det forbundet med proteiner? Dygtige forskere har fået nobelpriser for at afdække svarene på disse spørgsmål. Men det er ikke nødvendigt at være biolog for at forstå det mest grundlæggende.

Det vigtigste molekyle

Celler består hovedsagelig af proteiner, så der er hele tiden brug for proteiner til vedligeholdelse af cellerne, til fremstilling af nye celler og til at styre kemiske reaktioner i cellerne. Instruktionerne om hvordan proteinerne skal fremstilles, ligger i DNA-molekylerne (DNA står for deoxyribonukleinsyre). Lad os se nærmere på DNA’et for at forstå hvordan proteiner bliver dannet.

DNA-molekylerne findes i cellens kerne. Foruden at rumme de instruktioner der er nødvendige for at proteiner kan fremstilles, oplagrer og videregiver DNA’et genetiske oplysninger fra én generation af celler til den næste. Formen på DNA-molekylerne minder om en snoet rebstige (kaldet en „dobbelthelix“). Hver af de to strenge i DNA-stigen består af talrige mindre enheder der kaldes nukleotider, og som findes i fire former bestemt af de fire baser: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og thymin (T) som parvis danner forbindelsesled eller bindinger mellem de to strenge i DNA-stigen. Hver binding udgør et trin i  stigen i kombinationen A og T eller G og C. Gener er de grundlæggende arveenheder, og dem er der tusinder af i DNA-stigen.

Et gen indeholder alle de oplysninger der skal til for at bygge et protein. Rækkefølgen af de fire bogstaver (baser) i genet udgør et kodet budskab, en arbejdstegning, der fortæller hvad det er for et protein der skal bygges. DNA’et med alle dets bestanddele kan derfor kaldes livets vigtigste molekyle. Uden dets kodede instruktioner kunne de forskellige proteiner ikke eksistere — og dermed ville der heller ikke eksistere liv.

Budbringerne

Eftersom tegningen til et nyt protein er lagret i cellekernen og selve „byggepladsen“ befinder sig uden for kernen, må den kodede tegning transporteres fra kernen til „byggepladsen“. Det sørger RNA-molekyler for (RNA står for ribonukleinsyre). RNA-molekyler minder kemisk om DNA, og der er brug for flere former for RNA til at udføre opgaven. Lad os kaste et blik på de yderst komplicerede processer hvorved de livsvigtige proteiner fremstilles ved hjælp af RNA.

Arbejdet begynder i cellekernen, hvor en del af DNA-stigen åbner sig på langs som en lynlås, så RNA-bogstaverne svarende til de fire baser kan hæfte sig på de blottede DNA-bogstaver i en af DNA-strengene. Et enzym bevæger sig langs RNA-bogstaverne for at samle dem til en streng. På den måde omskrives DNA-bogstaverne til RNA-bogstaver; der dannes så at sige et DNA-budskab. Dette budskab, den nydannede RNA-kæde, fjerner sig, og DNA-stigen lukker sig igen.

Efter flere modifikationer er denne særlige type kodet RNA klar. Den bevæger sig ud af kernen og styrer mod det sted hvor proteinerne fremstilles, og her dechifreres bogstaverne. Et sæt på tre RNA-bogstaver danner et „ord“ der kræver en bestemt aminosyre. En anden RNA-type søger efter denne aminosyre, griber fat i den ved hjælp af et enzym og transporterer den til „byggepladsen“. Efterhånden som RNA-sætningen læses og oversættes, dannes der en voksende kæde af aminosyrer. Denne kæde folder sig på en helt speciel måde så den danner en bestemt type protein. Muligvis er der over 50.000 forskellige proteintyper i det menneskelige legeme.

Selv denne „foldning“ af proteinet er bemærkelsesværdig. I 1996 konkurrerede forskere verden over, „bevæbnede med deres bedste computerprogrammer, om at løse et af biologiens mest komplicerede problemer: Hvordan et enkelt protein bestående af en lang kæde af aminosyrer folder sig sammen til den indviklede struktur der er bestemmende for dets opgave i livet. . . . Resultatet blev kort sagt dette: Computerne tabte, og proteinerne vandt. . . . Forskere har anslået at  det i forbindelse med et protein af gennemsnitsstørrelse, bestående af 100 aminosyrer, ville tage 10²⁷ (en milliard trillioner) år at løse foldeproblemet ved at afprøve alle muligheder.“ — The New York Times.

Vi har kun gennemgået proteindannelsens hovedtræk, men det er tydeligt at der er tale om en utroligt kompliceret proces. Hvor lang tid er en kæde med 20 aminosyrer om at dannes? Cirka et sekund! Og denne proces foregår uden ophør i vore celler, fra isse til fod.

Hvad viser alt dette? At det samarbejde der er nødvendigt for at liv kan frembringes og opretholdes, er ganske imponerende — og så er der endda talrige andre faktorer som vi ikke har plads til at komme ind på her. Ordet „samarbejde“ er en utilstrækkelig beskrivelse af den præcise vekselvirkning der kræves for at et proteinmolekyle kan dannes, eftersom et protein har brug for information fra DNA-molekyler, og DNA har brug for flere typer specialiserede RNA-molekyler. Dertil kommer de forskellige enzymer der hver især spiller en ganske særlig og livsvigtig rolle. Når der dannes nye celler i vort legeme, hvilket sker milliarder af gange om dagen uden at vi ved af det, er der behov for kopier af alle tre komponenter — DNA, RNA og protein. Som bladet New Scientist har sagt: „Fjern en hvilken som helst af disse tre, og livet går i stå.“ Lad os føre ræsonnementet et skridt videre: Uden et komplet og funktionsdygtigt hold kunne livet ikke være opstået.

Lyder det rimeligt at hver af disse tre molekylære samarbejdspartnere opstod spontant på samme tid og sted og passede så fint til hinanden at de i fællesskab kunne udrette deres mirakler?

Der findes imidlertid en anden forklaring på hvordan livet er opstået her på jorden. Mange er blevet overbevist om at livet er frembragt med omhu af en Skaber med en unik intelligens.