Függelék — A rész

Csapatmunka az életért

Az élő sejtben lévő fehérje- és nukleinsav-molekulák (DNS vagy RNS) csapatmunkája nélkül nem létezhetne élet a földön. Tekintsük át röviden ennek az érdekfeszítő molekuláris csapatmunkának néhány részletét, hiszen sokan e részletek miatt tudják nehezen elhinni, hogy az élő sejtek véletlen folytán jöttek létre.

Ha bepillantunk az emberi testbe, egészen a mikroszkopikus sejtjeinkig, sőt azoknak belsejébe, azt látjuk, hogy főként fehérjemolekulákból tevődünk össze. Ezek legtöbbje aminosavak szalaghoz hasonlító csíkjaiból áll, melyek különféle alakzatokba hajlottak és csavarodtak. Vannak olyanok, melyek labda formájúvá tekeredtek, míg mások olyan formájúak, mint a tangóharmonika redői.

Egyes fehérjék zsírszerű molekulákkal tevékenykednek együtt, hogy sejthártyákat hozzanak létre. Más fehérjék abban segédkeznek, hogy oxigént szállítsanak a tüdőből testünk többi részébe. Vannak fehérjék, amelyek enzimekként (katalizátorokként) működnek táplálékunk megemésztésében oly módon, hogy az ételben levő fehérjéket aminosavakra bontják. Ez csak néhány abból a több ezer feladatból, melyet a fehérjék elvégeznek. Ha azt mondod, hogy a fehérjék az élet szakmunkásai, igazad van, nélkülük nem létezne élet. Ellenben fehérjék sem léteznének, ha nem fűzné őket kötelék a DNS-hez. De mi is ez a DNS? Hogy néz ki? Hogyan kapcsolódik a fehérjékhez? Kiváló tudósok kaptak Nobel-díjat azért, mert felfedezték e kérdésekre a választ. Nem kell azonban felkészült biológusnak lennünk ahhoz, hogy a legalapvetőbb dolgokat megértsük.

A mestermolekula

A sejtek jórészt fehérjékből állnak, tehát folyamatosan új fehérjékre van szükség a sejtek fenntartása, az új sejtek készítése és a sejteken belüli kémiai reakciók megkönnyítése érdekében. A fehérjék előállításához szükséges utasításokat a DNS (dezoxiribonukleinsav)-molekulák tartalmazzák. Hogy jobban megértsük a fehérjék előállítását, nézzük meg a DNS-t közelebbről.

A DNS-molekulák a sejtmagban vannak. Azon kívül, hogy a DNS hordozza a fehérjék előállításához szükséges utasításokat, a DNS tárolja és át is adja a genetikai információt az egymást követő sejtgenerációknak. A DNS-molekulák alakja egy csavart kötéllétrához hasonlít („kettős spirál” az elnevezése). A DNS-létra mindkét szála nagyon sok kisebb részből áll, melyeket nukleotidoknak neveznek, és amelyeknek négy típusa van: az adenin (A), a guanin (G), a citozin (C) és a timin (T). Ennek a DNS-„ábécének” egy-egy betűpárja — akár az A a T-vel, vagy a G a C-vel — egy létrafokot alkot a kettősspirál-létrán. A létra gének ezreit tartalmazza, melyek az örökítőanyag alapegységei.

 A gén tartalmazza azt az információt, amely egy fehérje felépítéséhez szükséges. A génekben a betűk sorrendje kódolt üzenetet, vagyis tervrajzot képez, és ez határozza meg, hogy milyenfajta fehérjét kell felépíteni. A DNS valamennyi alegységével együtt tehát az élet mestermolekulája. Kódolt utasításai nélkül nem létezhetnének a különféle fehérjék — és így az élet sem.

A közvetítők

Mivel azonban a fehérje felépítésére vonatkozó tervrajz a sejtmagban van tárolva, és a fehérjék felépítésének tényleges helye a sejtmagon kívül van, ezért segítségre van szükség, hogy a kódolt tervrajz eljusson a sejtmagból az „építési területre”. Az RNS (ribonukleinsav)-molekulák nyújtják ezt a segítséget. Az RNS-molekulák vegyi szempontból hasonlítanak a DNS-molekulákhoz, és számos RNS-változat szükséges a munka elvégzéséhez. Nézzük meg közelebbről ezeket a rendkívül összetett folyamatokat, amint az RNS segítségével elkészülnek az élethez elengedhetetlen fehérjéink.

A munka a sejtmagban kezdődik el, ahol a DNS-létra egy szakasza megnyílik. Ezzel lehetővé válik, hogy az RNS-betűk összekapcsolódjanak a DNS-szálak egyikén a szabaddá vált DNS-betűkkel. Egy enzim halad végig az RNS-betűkön, hogy egy szálba kapcsolja össze őket. Így megtörténik a DNS-betűk átírása RNS-betűkké, és ami így kialakul, azt akár a DNS nyelvjárásának is nevezheted. Az újonnan létrejött RNS-lánc leválik onnan, és a DNS-létra újra bezáródik.

További módosítás után készen áll ez az egyedi típusú hírvivő RNS. Kijön a sejtmagból, és a fehérje-előállítás színhelyére megy, ahol megtörténik az RNS-betűk kódjainak a megfejtése. Minden hárombetűs RNS-egység egy-egy „szót” képez, melyek egy-egy konkrét aminosavra várnak. Egy más formájú RNS megkeresi ezt az aminosavat, egy enzim segítségével magával ragadja, és elvontatja az „építési helyszínre”. Ahogy az RNS-mondatot felolvassák és lefordítják, úgy készül el egy növekvő aminosavlánc. Ez a lánc egy egyedülálló formává csavarodik és hajlik, és kialakul belőle egyfajta fehérje. Testünkben pedig 50 000 fajta fehérjénél is több lehet.

Ez a fehérjévé csavarodási folyamat is jelentős. 1996-ban a tudósok szerte a világon „felfegyverezték magukat a legjobb számítógépes programjaikkal, és versenybe szálltak, hogy megoldják a biológia egyik legbonyolultabb problémáját: hogyan hajlítgatja magát az aminosavak hosszú láncából álló egyetlenegy fehérje éppen abba a bonyolult formába, amely meghatározza, hogy milyen szerepet játszik majd az életben . . . Az eredmény, tömören fogalmazva ez lett: a számítógépek veszítettek, és a fehérjék győztek . . . A tudósok becslése szerint egy átlagos méretű, 100 aminosavból álló fehérjének 10²⁷ (milliárdszor milliárdszor milliárd) évig tartana a csavarodási probléma megoldása  az összes lehetséges hajlítási forma kipróbálásával” (The New York Times).

Mi most csak röviden foglaltuk össze a fehérje kialakulását, de ebből is láthatod, hogy milyen hihetetlenül bonyolult folyamatról van szó. El tudod képzelni, mennyi ideig tart, amíg egy 20 aminosavból álló lánc formát ölt? Körülbelül egy másodpercig! És ez a folyamat megállás nélkül folytatódik testünk sejtjeiben, a fejünktől a lábunkig mindenhol.

Mi ebből a lényeg? Noha oly sok tényező játszik szerepet, hogy említeni is sok lenne, mégis bámulatos az a csapatmunka, amely az élet létrehozásához és fenntartásához szükséges. Az a kifejezés pedig, hogy „csapatmunka”, aligha fedi azt a precíz kölcsönhatást, amelyet egy fehérjemolekula előállítása követel meg, hiszen a fehérje a DNS-molekuláktól várja az információt, a DNS-nek pedig számos egyedi RNS-molekulaformára van szüksége. Nem hagyhatjuk figyelmen kívül a különféle enzimeket sem, melyek mindegyike különböző, életfontosságú szerepet tölt be. Amikor testünk új sejteket állít elő — ez pedig naponta több milliárdszor történik meg, anélkül hogy ezt tudatosan irányítanánk —, a három alkotóelem (DNS, RNS és fehérje) mindegyikére igényt tart. Biztosan megérted, hogy a New Scientist folyóirat miért teszi ezt az észrevételt: „Vedd csak el az egyiket a három közül, és az életműködés fokozatosan leáll.” Vagy menjünk tovább. Egy teljes és jól működő csapat nélkül nem is jöhetett volna létre az élet.

Neked ésszerűen hangzik, hogy a molekulacsapat mindhárom tagja ugyanakkor és ugyanott önmagától keletkezett, ráadásul olyan precízen összehangolva, hogy képesek legyenek együtt tevékenykedni, és végrehajtani a csodatetteiket?

Létezik azonban egy alternatív magyarázat is a földi élet keletkezésére. Sokan kezdtek hinni abban, hogy az élet egy legfelsőbb intelligenciájú Tervező gondos műve.