Dodatok A

Spolupráca pre život

Život na zemi by nemohol existovať bez spolupráce molekúl bielkovín a nukleových kyselín (DNA alebo RNA) v živej bunke. Všimnime si krátko niektoré detaily tejto zložitej molekulárnej spolupráce, lebo práve tie sú dôvodom, prečo je pre mnohých ťažké uveriť, že živé bunky vznikli náhodou.

Keď nazrieme do ľudského tela, až po naše mikroskopické bunky, a dokonca až do nich, zistíme, že sa skladáme hlavne z bielkovinových molekúl. Väčšinu z nich tvoria reťazce aminokyselín podobné stuhám, ktoré sú poprehýbané a postáčané do rôznych tvarov. Niektoré sú zvinuté do tvaru lopty, zatiaľ čo iné majú tvar prehybov ťahacej harmoniky.

Niektoré bielkoviny spolupracujú s molekulami podobnými tukovým a vytvárajú bunkové membrány. Ďalšie pomáhajú prenášať kyslík z pľúc do ostatných častí nášho tela. Niektoré bielkoviny pôsobia ako enzýmy (katalyzátory), ktoré nám pomáhajú stráviť potravu tým, že štiepia bielkoviny v potrave na aminokyseliny. To sú len niektoré z tisícok úloh, ktoré vykonávajú bielkoviny. Mali by ste pravdu, keby ste povedali, že bielkoviny sú zruční robotníci života; bez nich by život neexistoval. Bielkoviny by zase neexistovali, keby nebolo ich prepojenia s DNA. Ale čo je DNA? Ako vyzerá? Ako je prepojená s bielkovinami? Za nájdenie odpovedí získali vynikajúci vedci Nobelove ceny. My však nemusíme byť skúsenými biológmi, aby sme pochopili základné fakty.

Riadiaca molekula

Bunky sa z veľkej časti skladajú z bielkovín, takže na zachovanie buniek, na tvorbu nových buniek a na uľahčenie chemických reakcií v bunkách sú neprestajne potrebné nové bielkoviny. Pokyny potrebné na tvorbu bielkovín sú obsiahnuté v molekulách DNA (kyseliny deoxyribonukleovej). Aby sme lepšie pochopili, ako vznikajú bielkoviny, pozrime sa bližšie na DNA.

Molekuly DNA sa nachádzajú v bunkovom jadre. DNA nielenže obsahuje pokyny potrebné na tvorbu bielkovín, ale aj uchováva a prenáša genetické informácie z jednej generácie buniek na druhú. Tvar molekúl DNA pripomína zatočený povrazový rebrík (označovaný ako „dvojitá špirála“). Každé z týchto dvoch vlákien v rebríku DNA sa skladá z obrovského počtu menších častí nazývaných nukleotidy, ktoré sa vyskytujú v niektorom zo štyroch typov: adenínové (A), guanínové (G), cytozínové (C) a tymínové (T). V tejto „abecede“ DNA tvorí dvojica písmen — buď A s T, alebo G s C — jednu priečku v rebríku  dvojitej špirály. Tento rebrík obsahuje tisíce génov, základných jednotiek dedičnosti.

Gén obsahuje informácie potrebné na vytvorenie bielkoviny. Poradie písmen v géne tvorí kódovanú správu alebo program, ktorý hovorí, aký druh bielkoviny by mal vzniknúť. DNA so všetkými svojimi podjednotkami je teda riadiacou molekulou života. Bez jej kódovaných pokynov by nemohli existovať bielkoviny rôzneho druhu — a tým ani život.

Sprostredkovatelia

Keďže však program na stavbu bielkoviny je uložený v jadre bunky a bielkoviny sa tvoria mimo jadra, je potrebná pomoc, aby sa zakódovaný program dostal z jadra na „stavenisko“. Takúto pomoc poskytujú molekuly RNA (kyseliny ribonukleovej). Tieto molekuly sú chemickým zložením podobné molekulám DNA a pri tejto stavebnej práci je potrebných niekoľko foriem RNA. Pozrime sa bližšie na tieto mimoriadne komplexné procesy, pri ktorých za pomoci RNA vznikajú naše životne dôležité bielkoviny.

Práca sa začína v bunkovom jadre, kde sa rozopne určitá časť rebríka DNA. To umožní písmenám RNA, aby sa spojili s odhalenými písmenami DNA v jednom z vlákien DNA. Určitý enzým sa pohybuje pozdĺž písmen RNA a spája ich do vlákna. Tak sú písmená DNA prepísané na písmená RNA a vytvoria to, čo by ste možno nazvali dialekt DNA. Tento novovytvorený reťazec RNA sa odpojí a rebrík DNA sa opäť uzavrie.

Po ďalšej modifikácii je tento osobitný typ RNA, ktorý je nositeľom informácií, pripravený. Opúšťa jadro a vydáva sa na miesto tvorby bielkovín, kde sú písmená RNA dekódované. Každá skupina troch písmen RNA vytvára „slovo“, ktoré si vyžaduje jednu konkrétnu aminokyselinu. Iná forma RNA túto aminokyselinu vyhľadá, pomocou enzýmu ju uchopí a prenesie ju na „stavenisko“. Ako je veta RNA postupne čítaná a prekladaná, vzniká predlžujúci sa reťazec aminokyselín. Tento reťazec sa vinie a prehýba do špecifického tvaru, a tak vytvára jeden druh bielkoviny. A v našom tele ich môže byť aj vyše 50 000 druhov.

Dôležitý je dokonca aj tento proces prehýbania sa bielkovín. V roku 1996 vedci na celom svete, „vyzbrojení najlepšími počítačovými programami, súťažili o vyriešenie jedného z najzložitejších problémov biológie: ako sa jednotlivá bielkovina, vytvorená z dlhej šnúry aminokyselín, poprehýba do zložitého tvaru, ktorý určuje, akú úlohu bude hrať v živote... Výsledok bol, stručne povedané, takýto: počítače prehrali a bielkoviny zvíťazili... Vedci odhadujú, že keby chceli vyriešiť  problém prehýbania sa jednej bielkoviny priemernej veľkosti, ktorú tvorí 100 aminokyselín, tak, že by vyskúšali každú možnosť, trvalo by im to 10²⁷ (kvadriliardu) rokov.“ — The New York Times.

Prebrali sme si len krátky súhrn toho, ako sa tvorí bielkovina, ale už aj z toho môžeme vidieť, aký neuveriteľne zložitý je tento proces. Máte nejakú predstavu o tom, ako dlho to trvá, kým sa vytvorí jeden reťazec 20 aminokyselín? Asi jednu sekundu! A tento proces nepretržite prebieha v bunkách nášho tela, od hlavy až po päty.

Čo z toho vyplýva? Hoci do tohto procesu sú zapojené ďalšie faktory, ktorých je príliš veľa na to, aby sme ich tu mohli spomenúť, vidíme, že tímová spolupráca potrebná na vytvorenie a uchovanie života vzbudzuje úžas. Pričom výraz „tímová spolupráca“ je len nedokonalým opisom presnej súhry potrebnej na vytvorenie bielkovinovej molekuly, keďže bielkovina potrebuje informácie z molekúl DNA a DNA potrebuje niekoľko foriem špecializovaných molekúl RNA. Prehliadať nemôžeme ani rôzne enzýmy, z ktorých každý vykonáva špecifickú a životne dôležitú úlohu. Keď naše telo vytvára nové bunky, čo sa deje miliardykrát denne a bez nášho vedomého úsilia, vyžaduje si to kópie všetkých troch zložiek — DNA, RNA a bielkoviny. Časopis New Scientist k tomu uvádza: „Odnímte hociktorú z tých troch [zložiek], a život sa zastaví.“ Alebo poďme ešte o krok ďalej. Bez kompletného a funkčného tímu by život nemohol vzniknúť.

Bolo by rozumné predpokladať, že každý z týchto troch hráčov molekulárneho tímu vznikol samovoľne v rovnakom čase, na rovnakom mieste a tak presne nastavený, aby sa mohli spojiť a robiť svoje divy?

No existuje aj alternatívne vysvetlenie toho, ako vznikol život na zemi. Mnohí dospeli k presvedčeniu, že život je výsledkom pozornej práce nejakého Projektanta s inteligenciou najvyššieho stupňa.