Παράρτημα Α΄

Ομαδική Συνεργασία—Προϋπόθεση για τη Ζωή

Η ζωή δεν θα μπορούσε να υπάρξει στη γη αν δεν συνεργάζονταν ως ομάδα τα πρωτεϊνικά μόρια και τα μόρια των νουκλεϊνικών οξέων (DNA ή RNA) μέσα στο ζωντανό κύτταρο. Ας ανασκοπήσουμε σύντομα μερικές από τις λεπτομέρειες αυτής της συναρπαστικής μοριακής συνεργασίας, διότι αυτές αποτελούν το λόγο για τον οποίο πολλοί δυσκολεύονται να πιστέψουν ότι τα ζωντανά κύτταρα εμφανίστηκαν κατά σύμπτωση.

Αν εξετάσουμε σε βάθος το ανθρώπινο σώμα, φτάνοντας μέχρι τα μικροσκοπικά μας κύτταρα και το εσωτερικό τους, θα διαπιστώσουμε ότι αποτελούμαστε κυρίως από πρωτεϊνικά μόρια. Τα περισσότερα από αυτά απαρτίζονται από νηματόμορφες λωρίδες αμινοξέων οι οποίες έχουν συστραφεί και περιελιχθεί παίρνοντας διάφορα σχήματα. Μερικά αμινοξέα είναι τυλιγμένα σε σχήμα σφαίρας, ενώ άλλα παίρνουν ένα σχήμα που μοιάζει με τις πτυχές του ακορντεόν.

Ορισμένες πρωτεΐνες συνεργάζονται με λιπιδικά μόρια για να σχηματίσουν κυτταρικές μεμβράνες. Άλλες βοηθούν στη μεταφορά οξυγόνου από τους πνεύμονες προς το υπόλοιπο σώμα μας. Μερικές πρωτεΐνες δρουν ως ένζυμα (καταλύτες) στην πέψη της τροφής μας, διασπώντας τις πρωτεΐνες της τροφής σε αμινοξέα. Αυτές είναι λίγες μόνο από τις χιλιάδες εργασίες που επιτελούν οι πρωτεΐνες. Θα ήταν εύστοχο αν λέγατε πως οι πρωτεΐνες είναι οι ειδικευμένοι εργάτες της ζωής· χωρίς αυτές δεν θα υπήρχε ζωή. Οι πρωτεΐνες, με τη σειρά τους, δεν θα υπήρχαν αν δεν σχετίζονταν με το DNA. Αλλά τι είναι το DNA; Τι μορφή έχει; Πώς σχετίζεται με τις πρωτεΐνες; Λαμπροί επιστήμονες κέρδισαν βραβεία Νόμπελ επειδή βρήκαν τις απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα. Αλλά εμείς δεν χρειάζεται να είμαστε εξαιρετικά μορφωμένοι βιολόγοι για να κατανοήσουμε τα βασικά πράγματα.

Το Κυρίαρχο Μόριο

Τα κύτταρα είναι φτιαγμένα κυρίως από πρωτεΐνες· συνεπώς, απαιτούνται διαρκώς καινούριες πρωτεΐνες για τη συντήρηση των κυττάρων, για την κατασκευή καινούριων κυττάρων και για τη διευκόλυνση των χημικών αντιδράσεων μέσα στα κύτταρα. Οι οδηγίες που απαιτούνται για την παραγωγή πρωτεϊνών περιέχονται στα μόρια του DNA (δεσοξυριβονουκλεϊνικού οξέος). Για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς παράγεται η πρωτεΐνη, ας ρίξουμε μια προσεκτικότερη ματιά στο DNA.

Τα μόρια του DNA βρίσκονται στον πυρήνα του κυττάρου. Εκτός από το ότι μεταφέρει οδηγίες που είναι απαραίτητες για την παραγωγή πρωτεϊνών, το DNA αποθηκεύει και μεταδίδει γενετικές πληροφορίες από τη μια γενιά κυττάρων στην άλλη. Τα μόρια του DNA μοιάζουν στο σχήμα με στριφογυριστή ανεμόσκαλα (που ορίζεται ως «διπλή έλικα»). Καθένας από τους δύο κλώνους της σκάλας του DNA αποτελείται από έναν τεράστιο αριθμό μικρότερων μονάδων που ονομάζονται νουκλεοτίδια και τα οποία έχουν έναν από τους εξής τέσσερις τύπους: αδενίνη (A), γουανίνη (G), κυτοσίνη (C) και θυμίνη (T). Με αυτό το «αλφάβητο» του DNA, ένα ζευγάρι γράμματα—είτε το A με το T είτε το G με το C—σχηματίζουν ένα σκαλοπάτι στη σκάλα που ονομάζεται διπλή έλικα. Αυτή η σκάλα περιέχει χιλιάδες γονίδια, τα οποία αποτελούν τις βασικές μονάδες κληρονομικότητας.

 Το γονίδιο περιέχει τις πληροφορίες που απαιτούνται για την κατασκευή μιας πρωτεΐνης. Η ακολουθία των γραμμάτων στο γονίδιο σχηματίζει ένα κωδικοποιημένο μήνυμα, δηλαδή σχέδιο, το οποίο ορίζει τι είδους πρωτεΐνη θα πρέπει να κατασκευαστεί. Συνεπώς, το DNA με όλες του τις υπομονάδες είναι το κυρίαρχο μόριο της ζωής. Χωρίς τις κωδικοποιημένες οδηγίες του, δεν θα μπορούσε να υπάρξει η ποικιλία των πρωτεϊνών—άρα δεν θα μπορούσε να υπάρξει ζωή.

Οι Μεσάζοντες

Ωστόσο, εφόσον το σχέδιο για την κατασκευή μιας πρωτεΐνης είναι αποθηκευμένο στον πυρήνα του κυττάρου, ενώ ο χώρος στον οποίο κατασκευάζονται οι πρωτεΐνες βρίσκεται έξω από τον πυρήνα, απαιτείται βοήθεια για να μεταφερθεί το κωδικοποιημένο σχέδιο από τον πυρήνα στο «εργοτάξιο». Τα μόρια του RNA (ριβονουκλεϊνικού οξέος) παρέχουν αυτή τη βοήθεια. Από χημική άποψη, τα μόρια του RNA είναι παρόμοια με τα μόρια του DNA, και απαιτούνται αρκετά είδη RNA για να γίνει αυτή η εργασία. Ας ρίξουμε μια προσεκτικότερη ματιά σε αυτές τις εξαιρετικά περίπλοκες διαδικασίες που αφορούν την κατασκευή των ζωτικών για εμάς πρωτεϊνών με τη βοήθεια του RNA.

Η εργασία ξεκινάει στον πυρήνα του κυττάρου, όπου ένα τμήμα της σκάλας του DNA ανοίγει σαν φερμουάρ. Αυτό επιτρέπει στα γράμματα του RNA να συνδεθούν με τα εκτεθειμένα γράμματα του ενός από τους κλώνους του DNA. Ένα ένζυμο κινείται κατά μήκος των γραμμάτων του RNA και τα ενώνει σχηματίζοντας έναν κλώνο. Έτσι τα γράμματα του DNA μεταγράφονται σε γράμματα του RNA, σχηματίζοντας, σαν να λέγαμε, μια διάλεκτο του DNA. Η νεοσχηματισμένη αλυσίδα του RNA αποχωρίζεται, και η σκάλα του DNA ξανακλείνει σαν φερμουάρ.

Αφού γίνουν περαιτέρω τροποποιήσεις, αυτό το συγκεκριμένο είδος αγγελιοφόρου RNA είναι έτοιμο. Βγαίνει από τον πυρήνα και κατευθύνεται προς το χώρο παραγωγής πρωτεϊνών, όπου τα γράμματα του RNA αποκωδικοποιούνται. Κάθε τριάδα γραμμάτων του RNA σχηματίζει μια «λέξη» η οποία απαιτεί ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Μια άλλη μορφή RNA ψάχνει για αυτό το αμινοξύ, το αρπάζει με τη βοήθεια ενός ενζύμου και το μεταφέρει στο «εργοτάξιο». Καθώς διαβάζεται και μεταφράζεται η πρόταση του RNA, παράγεται μια αυξανόμενη αλυσίδα αμινοξέων. Αυτή η αλυσίδα διπλώνει και τυλίγεται παίρνοντας ένα εντελώς ξεχωριστό σχήμα, και έτσι παράγεται ένα συγκεκριμένο είδος πρωτεΐνης. Και μπορεί κάλλιστα να υπάρχουν πάνω από 50.000 είδη πρωτεϊνών στο σώμα μας.

Ακόμη και αυτή η διαδικασία τυλίγματος της πρωτεΐνης είναι σημαντική. Το 1996, διάφοροι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο, «εφοδιασμένοι με τα καλύτερα προγράμματα κομπιούτερ που διέθεταν, άρχισαν να συναγωνίζονται προσπαθώντας να λύσουν ένα από τα πιο περίπλοκα προβλήματα της βιολογίας: το πώς μία και μόνο πρωτεΐνη, που αποτελείται από μια μακριά αλυσίδα αμινοξέων, τυλίγεται παίρνοντας ένα περίτεχνο σχήμα το οποίο καθορίζει το ρόλο που παίζει αυτή η πρωτεΐνη στη ζωή. . . . Με δυο λόγια, το αποτέλεσμα ήταν το εξής: οι κομπιούτερ έχασαν και οι πρωτεΐνες κέρδισαν. . . . Οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι, για να λύσουν το πρόβλημα του πώς τυλίγεται μια πρωτεΐνη μεσαίου μεγέθους που αποτελείται από 100 αμινοξέα θα χρειάζονταν, δοκιμάζοντας  κάθε πιθανότητα, 10²⁷ (ένα οχτάκις εκατομμύριο) χρόνια».—Δε Νιου Γιορκ Τάιμς (The New York Times).

Εξετάσαμε μόνο περιληπτικά τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζεται μια πρωτεΐνη, αλλά μπορείτε να διακρίνετε πόσο απίστευτα περίπλοκη είναι αυτή η διαδικασία. Ξέρετε πόσος χρόνος απαιτείται για να σχηματιστεί μια αλυσίδα 20 αμινοξέων; Περίπου ένα δευτερόλεπτο! Και αυτή η διαδικασία συνεχίζεται διαρκώς μέσα στα κύτταρα του σώματός μας, από την κορυφή μέχρι τα νύχια μας και σε όλα τα ενδιάμεσα μέλη μας.

Ποιο είναι το σημείο; Μολονότι περιλαμβάνονται και άλλοι παράγοντες, τόσο πολλοί ώστε να μην μπορούμε να τους αναφέρουμε όλους, η ομαδική συνεργασία που απαιτείται για να παραχθεί και να συντηρηθεί η ζωή εμπνέει δέος. Και ο όρος «ομαδική συνεργασία» δεν αρκεί για να περιγράψει την ακριβή αλληλεπίδραση που είναι απαραίτητη για να παραχθεί ένα πρωτεϊνικό μόριο, εφόσον η πρωτεΐνη χρειάζεται πληροφορίες από μόρια του DNA και το DNA χρειάζεται αρκετές μορφές εξειδικευμένων μορίων RNA. Ούτε μπορούμε να αγνοήσουμε τα διάφορα ένζυμα, το καθένα από τα οποία παίζει ξεχωριστό και ζωτικό ρόλο. Καθώς το σώμα μας κατασκευάζει καινούρια κύτταρα, πράγμα που συμβαίνει δισεκατομμύρια φορές την ημέρα και χωρίς τη δική μας συνειδητή καθοδήγηση, απαιτεί αντίγραφα και των τριών συστατικών—του DNA, του RNA και των πρωτεϊνών. Μπορείτε, λοιπόν, να καταλάβετε γιατί το περιοδικό Νέος Επιστήμονας (New Scientist) κάνει το εξής σχόλιο: «Αφαιρέστε οποιοδήποτε από τα τρία, και τότε η ζωή θα σταματήσει σιγά-σιγά». Ή ας προχωρήσουμε ακόμη περισσότερο. Αν δεν υπήρχε αυτή η πλήρης και λειτουργική ομάδα, η ζωή δεν θα μπορούσε να έχει έρθει σε ύπαρξη.

Είναι λογικό να υποστηρίζουμε ότι και οι τρεις αυτοί παίκτες της μοριακής ομάδας εμφανίστηκαν αυτόματα στον ίδιο χρόνο και στον ίδιο τόπο, και ήταν συντονισμένοι με τέτοια ακρίβεια ώστε να μπορέσουν να συνδυαστούν για να επιτελέσουν τα θαύματά τους;

Υπάρχει, όμως, μια εναλλακτική εξήγηση για το πώς ήρθε σε ύπαρξη η ζωή στη γη. Πολλοί κατέληξαν να πιστέψουν ότι η ζωή ήταν το επιμελημένο προϊόν ενός Σχεδιαστή με ύψιστη νοημοσύνη.