کار تیمی، ضرورتی برای حیات
ضمیمهٔ الف
کار تیمی، ضرورتی برای حیات
دون کار تیمی بین پروتئین و مولکول‌های اسید نوکلئیک ( DNA یا RNA) در درون سلول زنده حیات نمی‌توانست بوجود آید. بیایید نظری اجمالی به بعضی جزییات مربوط به کار تیمی حیرت‌آور مولکول‌ها بیندازیم، زیرا این جزییات باعث شده‌اند که افراد بسیاری نتوانند قبول کنند که سلول‌های زنده بطور تصادفی بوجود آمده‌اند.
اگر به داخل بدن انسان نظر بیفکنیم و تا حد سلول‌های میکروسکوپی پیش رفته حتی به داخل آنها وارد شویم، درمی‌یابیم که بدن ما عمدتاً از مولکول‌های پروتئین تشکیل شده است. اغلب این مولکول‌ها از رشته‌های نوار مانند اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند که در اثر خم شدن و پیچیدن به اشکال گوناگون درمی‌آیند. برخی گوی مانند، و بعضی دیگر به شکل چین‌های آکوردئون درمی‌آیند.
برخی پروتئین‌ها به کمک مولکول‌های چربی‌مانند، غشاءهای سلول را بوجود می‌آورند. برخی دیگر کمک می‌کنند تا اکسیژن از ریه‌ها به بقیهٔ قسمت‌های بدن برسد. بعضی پروتئین‌ها بصورت آنزیم‌ها ( کاتالیزورها) عمل می‌کنند و با تقسیم و تبدیل پروتئین‌های غذا به اسیدهای آمینه عمل هضم غذا را انجام می‌دهند. پروتئین‌ها چندین هزار وظیفهٔ مختلف به عهده دارند که اینها فقط تعداد انگشت‌شماری از آنهاست. اشتباه نیست اگر بگوییم که پروتئین‌ها کارگران ماهر حیات هستند؛ بدون آنها حیات نمی‌تواند وجود داشته باشد. و از سوی دیگر موجودیت پروتئین‌ها به رابطهٔ آنها با DNA بستگی دارد. ولی DNA چیست؟ چه شکلی دارد؟ و چه ارتباطی با پروتئین‌ها دارد؟ دانشمندان برجسته بدلیل پاسخگویی به این پرسش‌ها به دریافت جوایز نوبل نائل شده‌اند. ولی برای درک اصول اولیه نیازی نیست که حتماً زیست‌شناس ماهر باشیم.
مولکول رهبر
قسمت اعظم سلول‌ها را پروتئین‌ها تشکیل می‌دهند، از اینرو برای حفظ سلول‌ها، تولید سلول‌های جدید، و سهولت بخشیدن به واکنش‌های شیمیایی درون سلول‌ها، مرتباً به پروتئین‌های جدید نیاز است. دستورالعمل‌های لازم برای تولید پروتئین‌ها در مولکول‌های DNA ( اسید دزاکسی‌ریبونوکلئیک) موجودند. برای درک بهتر چگونگی تولید پروتئین، بگذارید به DNA نظری دقیق‌تر بیندازیم.
مولکول‌های DNA در داخل هستهٔ سلول جای دارند. DNA علاوه بر حمل اطلاعات لازم برای تولید پروتئین‌ها، اطلاعات ژنتیکی نسلی از سلول‌ها را ضبط و به نسل بعدی منتقل می‌کند. مولکول‌های DNA شبیه به یک نردبانِ طنابیِ پیچ‌خورده ( که «مارپیچ مضاعف» خوانده می‌شود) است. هر یک از دو پایهٔ نردبان DNA از بسیاری بخش‌های کوچک‌تر تشکیل شده است که نوکلئوتیدها نامیده می‌شوند، که خود به چهار نوعند: ادنین ( A)، گوانین ( G) سیتوزین ( C)، و تیمین ( T). با این «الفبای» DNA، یک جفت حرف — A با T یا G با C — یک پلهٔ این نردبان مارپیچی مضاعف را تشکیل می‌دهند. این نردبان محتوی هزاران ژن است که واحدهای بنیادی وراثت هستند.
ژن حاوی اطلاعاتی است که برای ساختن پروتئین لازم است. ترتیب حروف در ژن‌ها یک پیام رمزی یا نقشه تشکیل می‌دهد که نوع پروتئین‌هایی را که باید ساخته شوند تعیین می‌کند. از اینرو، DNA و همهٔ زیرواحدهایش، مولکول رهبر حیات است. بدون دستورالعمل‌های رمزی آن، پروتئین‌های گوناگون نمی‌توانند بوجود آیند، به عبارت دیگر حیات نمی‌تواند وجود داشته باشد.
واسطه‌ها
اما از آنجایی که نقشهٔ ساختمان پروتئین در هستهٔ سلول ضبط شده است و محل ساختمان پروتئین خارج از هسته قرار دارد، برای رساندن نقشهٔ رمزی از هسته به محل ساختمان باید از وسیله‌ای کمک گرفت. مولکول‌های RNA ( اسید ریبونوکلئیک) این وظیفه را به عهده دارند. آنها از لحاظ شیمیایی به مولکول‌های DNA شباهت دارند، و برای ساخت پروتئین به اشکال گوناگون RNA نیاز است. بیایید به این فرآیندهای فوق‌العاده پیچیده که برای ساختن پروتئین‌های حیاتی ما به کمک RNA صورت می‌گیرند نگاهی دقیق‌تر بیندازیم.
کار در هستهٔ سلول آغاز می‌شود. در آنجا بخشی از نردبان DNA مانند زیپ از وسط باز می‌شود. به این شکل حروف RNA می‌توانند به آن دسته از حروف DNA که بر روی یک زنجیره قرار دارند و حالا در دسترسند بپیوندند. یک آنزیم به همراه حروف RNA حرکت کرده، به زنجیره می‌پیوندد. آنگاه حروف DNA به حروف RNA ترجمه می‌شوند، و چیزی را تشکیل می‌دهند که می‌توان آن را زبان DNA نامید. سپس زنجیرهٔ تازه تشکیل شدهٔ RNA از DNA جدا می‌شود، و نردبان DNA دوباره مثل زیپ بسته می‌شود.
پس از تغییرات دیگری، این نوع بخصوص از RNA که حامل رمز می‌باشد آماده است. این مولکول از هسته خارج شده و راهی محل پروتئین‌سازی می‌شود، و در آنجا حروف آن رمزگشایی می‌شوند. هر دستهٔ سه‌تایی از حروف RNA یک «کلمه» را تشکیل می‌دهند که مستلزم یک اسید آمینهٔ بخصوص است. نوع دیگری از RNA به دنبال آن اسید آمینه می‌گردد، به کمک یک آنزیم آن را به چنگ می‌آورد، و سپس تا «محل ساختمان» یدک می‌کشد. همانطور که پیام رمز RNA خوانده و ترجمه می‌شود، زنجیرهٔ فزاینده‌ای از اسیدهای آمینه تولید می‌شود. این زنجیره حلقه و تا شده به یک شکل منحصربفرد درمی‌آید و بدین ترتیب یک نوع پروتئین ساخته می‌شود. و می‌توان گفت که بیش از ۰۰۰,۵۰ نوع مختلف پروتئین در بدن ما وجود دارد.
حتی این روند تا شدن پروتئین‌ها نیز جالب‌توجه است. در سال ۱۹۹۶، دانشمندان سراسر جهان «مجهز به بهترین برنامه‌های کامپیوتری، مسابقه‌ای ترتیب دادند تا یکی از پیچیده‌ترین مسائل زیست‌شناسی را حل کنند: چگونه یک پروتئین که از یک رشتهٔ طولانی اسیدهای آمینه ساخته شده است، در خود می‌پیچد و به شکلی بغرنج که تعیین‌کنندهٔ نقش آن در حیات است در می‌آید. . . . خلاصه بگوییم نتیجه آن شد که کامپیوترها بازنده و پروتئین‌ها برنده شدند. . . . دانشمندان تخمین زدند که برای حل مسئلهٔ پیچیدن پروتئین‌ها، اگر یک پروتئین با اندازهٔ متوسط را که از ۱۰۰ اسید آمینه تشکیل شده است در نظر بگیرند و بخواهند همهٔ امکانات آن را بررسی کنند، ٢٧۱۰ ( یک میلیارد میلیارد میلیارد) سال وقت لازم است.» — نیویورک تایمز.
ما در اینجا فقط به خلاصه‌ای از چگونگی تشکیل پروتئین‌ها اشاره کردیم، با این حال می‌توانید ملاحظه کنید که روندی است فوق‌العاده پیچیده. آیا می‌دانید که چقدر طول می‌کشد تا یک زنجیرهٔ متشکل از ۲۰ اسیدآمینه شکل بگیرد؟ حدود یک ثانیه! و این روندی است که بطور مداوم در هر یک از سلول‌های ما، از نوک پا تا سر، در جریان است.
نکته در کجاست؟ با اینکه عوامل بیشمار دیگری نیز در تولید و حفظ حیات شرکت دارند که در اینجا قادر به ذکر همهٔ آنها نیستیم، اما این کار تیمی امری شگرف است. و اصطلاح «کار تیمی» نمی‌تواند واقعاً حق کلام را در مورد دقت کنشِ متقابلِ لازم برای تولید و حفظ مولکول پروتئین ادا کند، زیرا پروتئین به اطلاعاتی نیاز دارد که از مولکول‌های DNA بدست می‌آید، و DNA به اشکال مختلف و ویژهٔ مولکول‌های RNA نیاز دارد. همچنین نمی‌توان آنزیم‌های مختلف را نادیده گرفت که هر یک نقش مشخص و حیاتی خود را ایفا می‌کنند. بدن شما در جریان سلول‌سازی، که میلیاردها بار در روز و بدون هدایت آگاهانه صورت می‌گیرد، به هر سه نوع این ترکیبات یعنی DNA، RNA و پروتئین احتیاج دارد. از اینرو می‌توان درک کرد که چرا در مجلهٔ نیو سایِنتیست آمده است: «هر یک از این سه ترکیب را از میان برداریم حیات از میان می‌رود.» یا حتی یک قدم فراتر برویم. بدون یک تیم کامل و فعال، حیات نمی‌توانست بوجود آید.
آیا معقولانه است که گمان کنیم هر سه بازیکن این تیم مولکولی خودبخود در یک زمان، در یک محل پدید آمدند و با چنان دقتی تنظیم شدند که بتوانند با همکاری یکدیگر این کارهای حیرت‌انگیز را انجام دهند؟ دایرة‌المعارف جدید بریتانیکا اذعان می‌کند که توضیح موجودیت و طرز عمل این تیم مولکولی «یکی از مسائل اساسی و بی‌جواب منشأ حیات است.»
اما یک امکان دیگر برای توضیح اینکه چگونه حیات بر روی زمین آغاز شد وجود دارد. افراد بسیاری معتقدند که حیات، حاصل کار دقیق و حساب‌شدهٔ طراحی است که دارای برترین درجهٔ هوشی است.
