Priedas A

Darnus darbas gyvybei palaikyti

Gyvybė Žemėje negalėtų egzistuoti, jei gyvoje ląstelėje darniai nesidarbuotų baltymų bei nukleino rūgšties molekulės (DNR ar RNR). Trumpai apžvelkime kai kurias to nepaprastai suderinto molekulių darbo detales, nes būtent jos daugelį verčia abejoti atsitiktiniu gyvų ląstelių atsiradimu.

Tyrinėdami mikroskopinių žmogaus kūno ląstelių išorę bei vidų, matome, kad pirmiausia susidedame iš baltymo molekulių. Daugumą jų sudaro į kaspinus panašios amino rūgščių grandinės, visaip susisukusios bei susivyniojusios. Kai kurios amino rūgštys susipynusios į kamuolį, o kitų forma primena akordeono dumples.

Tam tikri baltymai kartu su riebalinėmis molekulėmis sudaro ląstelių membranas. Kai kurie padeda išnešioti deguonį iš plaučių po visą mūsų kūną. Dalis baltymų veikia kaip fermentai (katalizatoriai) — virškina maistą paversdami jo baltymus amino rūgštimis. Tai tik keletas iš tūkstančių funkcijų, kurias atlieka baltymai. Tu būtum teisus sakydamas, kad baltymai yra patyrę gyvybės srities specialistai; be jų nebūtų gyvybės. Kita vertus, neturėdami ryšio su DNR neegzistuotų ir patys baltymai. Tačiau kas yra DNR? Į ką ji panaši? Kaip ji susijusi su baltymais? Talentingi mokslininkai, atsakę į šiuos klausimus, buvo apdovanoti Nobelio premija. Tačiau, norėdami suprasti dalyko esmę, neprivalome būti žymūs biologai.

Molekulė, valdanti gyvybės mechanizmą

Ląsteles daugiausia sudaro baltymai, tad naujos baltymų molekulės turi nuolat palaikyti ląstelę, gaminti naujas ląsteles bei spartinti ląstelių viduje vykstančias chemines reakcijas. Informacija, reikalinga baltymams gaminti, yra DNR (dezoksiribonukleininės rūgšties) molekulėse. Kad geriau suprastume, kaip gaminasi baltymai, atidžiau patyrinėkime DNR.

DNR molekulės yra ląstelės branduolyje. DNR ne tik nurodo, kaip gaminti baltymus, bet ir saugo bei perduoda genetinę informaciją iš vienos ląstelių kartos kitai. DNR molekulių forma primena susuktas virvines kopėčias (vadinamas „dviguba spirale“). Abiejose DNR kopėčių pusėse prisijungusi begalybė mažesnių dalelių — nukleotidų, kurie yra keturių rūšių: adeninas (A), guaninas (G), citozinas (C) ir timinas (T). Šių DNR „abėcėlės“ raidžių pora — A su T arba G su C — sudaro vieną dvipusių spiralinių kopėčių pakopą. Kopėčiose yra tūkstančiai genų — svarbiausių paveldimumo vienetų.

 Genuose saugoma visa informacija, reikalinga baltymui susintetinti. Tam tikra raidžių kombinacija gene sukuria kodą, arba planą, kuris lemia baltymo struktūrą. Taigi DNR ir jos smulkiausi elementai valdo gyvybės mechanizmą. Be joje užkoduotos informacijos nebūtų skirtingų rūšių baltymų — vadinasi, ir gyvybės.

Tarpininkai

Tačiau baltymų sintezės planas saugomas ląstelės branduolyje, o jie iš tikrųjų gaminasi branduolio išorėje, tad užkoduotąjį planą iš branduolio kažkas turi perduoti į baltymų „statybos aikštelę“. Čia į pagalbą skuba RNR (ribonukleininės rūgšties) molekulės. RNR molekulių cheminė sudėtis panaši į DNR sudėtį, o baltymams susintetinti reikia keleto rūšių RNR. Pažvelkime iš arčiau į tuos nepaprastai sudėtingus procesus, kaip RNR padeda gaminti gyvybiškai svarbius baltymus.

Darbas prasideda ląstelės branduolyje; ten atsidaro tam tikras DNR kopėčių segmentas. Tada RNR raidės gali jungtis su laisvomis vienos DNR kopėčių pusės raidėmis. Kad RNR raidės prisijungtų, išilgai jų slenka tam tikras fermentas. Taip DNR raidės perrašomos į RNR raides ir susidaro vadinamasis DNR dialektas. Ką tik susiformavusi RNR grandinė atsiskiria ir DNR kopėčios vėl užsidaro.

Po tolesnių pokyčių šios rūšies informacinė RNR galiausiai būna paruošta. Ji palieka branduolį ir keliauja į baltymų sintezės vietą, kur RNR raidės iššifruojamos. Kiekvienas RNR raidžių trejetas sudaro „žodį“, reikalaujantį tam tikros amino rūgšties. Kitos rūšies RNR ieško tos amino rūgšties, o kai suranda, fermento padedama čiumpa ją ir tempia į „statybos aikštelę“. RNR „sakinį“ beskaitant ir beverčiant, randasi vis ilgesnė amino rūgščių grandinė. Ji susisuka, susivynioja ir įgyja ypatingą formą — virsta tam tikros rūšies baltymais. O jų mūsų kūne, galimas dalykas, yra daugiau kaip 50 000 rūšių.

Baltymai iš tiesų nuostabiai susisuka. 1996 metais viso pasaulio mokslininkai, „pasitelkę savo geriausias kompiuterių programas, varžėsi, kas išspręs vieną sudėtingiausių biologijos problemų: kaip baltymų molekulė, sudaryta iš ilgos virtinės amino rūgščių, susisuka į painią grandinę, lemiančią jos vaidmenį gyvenime. ... Rezultatas, trumpai tariant, buvo toks: kompiuteriai pralaimėjo, o baltymai nugalėjo. ... Mokslininkai apskaičiavo, kad vidutinio dydžio baltymų molekulei, sudarytai iš 100 amino rūgščių,  išbandyti visus galimus variantus ir tinkamai susisukti prireiktų 10²⁷ (milijardo milijardų milijardų) metų“ (The New York Times).

Mes trumpai apsvarstėme, kaip susidaro baltymai, bet akivaizdu, jog tai neįtikimai sudėtingas procesas. Kiek laiko, tavo manymu, reikia susiformuoti grandinei iš 20 amino rūgščių? Maždaug sekundės! O juk šis procesas nuolat vyksta visose mūsų kūno ląstelėse — nuo galvos iki kojų.

Kokia esmė? Yra ir daugiau veiksnių, kurių dėl gausumo neįmanoma čia suminėti, tačiau stebina darnus molekulių darbas, reikalingas gyvybei kurti bei palaikyti. O terminas „darnus darbas“ vargu ar apibūdina tą tikslią sąveiką, būtiną baltymų molekulei pagaminti, nes baltymai turi gauti informaciją iš DNR molekulių, o DNR reikia keleriopų specialių RNR molekulių. Negalime pamiršti ir įvairių fermentų, kurių kiekvienas atlieka skirtingą bei gyvybiškai svarbų vaidmenį. Kai mūsų kūne gaminasi naujos ląstelės, o tai vyksta be mūsų žinios milijardus kartų per dieną, reikalingi visi trys komponentai — DNR, RNR ir baltymai. Štai kodėl žurnale New Scientist sakoma: „Tereikia atimti kurį nors vieną iš šių trijų komponentų, ir gyvybė pamažu užges.“ Samprotaudami toliau, prieisime prie vienos išvados. Be tobulai veikiančios komandos gyvybė nebūtų atsiradusi.

Ar protinga manyti, kad visi tie trys molekulių komandos žaidėjai atsirado savaime vienu metu, toje pačioje vietoje ir taip tiksliai suderinti, kad bendrai galėtų daryti tokius stebuklus?

Tačiau gyvybės atsiradimas Žemėje paaiškinamas ir kitaip. Daugelis įsitikino, kad gyvybę rūpestingai sukūrė nepaprastai protingas Meistras.