Dodatek A

Timsko delo za življenje

Življenja na zemlji ne bi bilo brez timskega dela molekul beljakovin in nukleinskih kislin (DNK ali RNK) znotraj žive celice. Zato si sedaj na kratko poglejmo nekatere podrobnosti tega fascinantnega molekularnega timskega dela, saj mnogi ravno zaradi teh težko verjamejo v naključni nastanek živih celic.

Če pogledamo v človeško telo ter gremo vse do naših mikroskopsko majhnih celic in pokukamo tudi vanje, bomo ugotovili, da sestojimo predvsem iz beljakovinskih molekul. Večina jih je zgrajenih iz trakastih aminokislin, ki se zvijajo in prepletajo v različnih oblikah. Nekatere so zvite v klobčič, druge pa imajo harmonikasto obliko.

Nekatere beljakovine tvorijo v sodelovanju z maščobastimi molekulami celične membrane. Druge pomagajo prenašati kisik iz pljuč v ostale dele našega telesa. Nekatere beljakovine imajo vlogo encimov (katalizatorjev), ki prebavljajo našo hrano, s tem da beljakovine v hrani razgrajujejo v aminokisline. In to so le nekatere od tisočih nalog, ki jih beljakovine opravljajo. Prav nič se ne bi zmotili, če bi rekli, da so beljakovine kvalificirane delavke življenja; brez njih življenja ne bi bilo. Podobno pa tudi beljakovin ne bi bilo, če ne bi bile povezane z DNK. Toda kaj je DNK? Kakšna neki je? Kako je povezana z beljakovinami? Genialni znanstveniki so za odgovore na ta vprašanja dobivali že Nobelove nagrade. Nam pa ni treba poglobljeno študirati biologije, da bi razumeli osnove.

Nalogodajna molekula

Celice so večinoma zgrajene iz beljakovin, zato so nenehno potrebne nove beljakovine za vzdrževanje celic, proizvajanje novih celic in pospeševanje kemičnih reakcij znotraj celic. Navodila, potrebna pri izdelovanju beljakovin, se nahajajo v molekulah DNK (deoksiribonukleinske kisline). Da pa bi bolje razumeli, kako beljakovine nastajajo, si pobliže oglejmo DNK.

Molekule DNK so v celičnih jedrih. DNK nosi s sabo navodila za izdelavo beljakovin, poleg tega pa shranjuje in prenaša genetske informacije z ene generacije celic na drugo. Oblika molekul DNK spominja na zasukano vrvno lestev (imenovano »dvojna spiralasta vijačnica«). Vsaka od obeh vrvi v lestvi DNK sestoji iz mnogih manjših delov, imenovanih nukleotidi. Obstajajo štiri vrste nukleotidov: adenin (A), gvanin (G), citozin (C) in timin (T). Par črk iz te »abecede« DNK (ali A s T-jem ali G s C-jem) pa tvori po eno prečko v tej dvovijačni lestvi. In ta lestev sestoji iz tisočev genov, osnovnih enot dednosti.

 V genu so informacije, potrebne za izdelavo beljakovine. Zaporedje črk v genu tvori kodirano sporočilo, oziroma načrt, ki narekuje, kakšna beljakovina naj se izdela. Zato je DNK z vsemi podenotami vred nalogodajna molekula življenja. Brez njenih kodiranih navodil ne bi mogla obstajati nobena od mnogoterih beljakovin in s tem tudi ne življenje.

Posredniki

Ker pa je načrt za izdelavo beljakovine shranjen v celičnem jedru, kraj, kjer se beljakovine dejansko izdelujejo, pa je zunaj jedra, je potrebna pomoč, saj je treba kodirani načrt prenesti iz jedra na »gradbišče«. Tukaj priskočijo na pomoč molekule RNK (ribonukleinske kisline). Te so po kemični sestavi podobne molekulam DNK, in za izvršitev naloge jih je potrebnih več vrst. Pa si pobliže poglejmo te izredno kompleksne procese za izdelovanje za nas življenjsko pomembnih beljakovin s pomočjo RNK.

Vse se začne v celičnem jedru, kjer se del lestve DNK razpre. Tako se lahko črke RNK povežejo z izpostavljenimi črkami DNK na eni od obeh vrvi lestve DNK. Eden izmed encimov potuje vzdolž črk RNK in jih spaja v vrv. Tako se črke DNK prečrkujejo (transkribirajo) v črke RNK, ki tvorijo, če smemo tako reči, narečje DNK. Novotvorjena veriga RNK se loči, in lestev DNK se zopet zapre.

Po nadaljnjem preoblikovanju je ta posebna obveščevalna RNK pripravljena. Iz jedra se napoti proti kraju za izdelavo beljakovin, kjer njene črke dešifrirajo. Vsak niz treh črk RNK tvori »besedo«, ki ustreza točno določeni aminokislini. Druga vrsta RNK to aminokislino poišče, jo zgrabi s pomočjo encima in jo zvleče na »gradbišče«. Z nadaljnjim branjem in prevajanjem RNK-jinega stavka nastaja vedno daljša veriga aminokislin. Ta se guba in zvija v edinstveno obliko, iz katere nastane točno določena beljakovina. V našem telesu pa je teh lahko več kot 50.000 vrst.

Tudi ta proces zvijanja je pomemben. Leta 1996 so znanstveniki z vsega sveta, »oboroženi z najboljšimi računalniškimi programi, tekmovali, da bi rešili enega najkompleksnejših problemov biologije: kako se ena sama beljakovina, narejena iz dolgega niza aminokislin, zvija v zapleteno obliko, ki določa, kakšno vlogo bo igrala v življenju. [. . .] Izid tekmovanja je bil, na kratko rečeno: računalniki zgubili, beljakovine zmagale. [. . .] Po oceni znanstvenikov bi potrebovali 10²⁷ (milijardo milijard milijard) let, če bi hoteli za beljakovino povprečne velikosti, sestavljeno iz 100 aminokislin, rešiti problem zvijanja, tako da bi preračunali vsako možnost.« (The New York Times)

 Že iz tega pregleda beljakovinske tvorbe lahko vidite, kako neverjetno kompleksen proces je to. Ali pa si morda predstavljate, koliko časa se tvori veriga dvajsetih aminokislin? Približno eno sekundo! In ta proces ves čas poteka v celicah našega telesa, od glave do stopal ter povsod vmes.

V čem je torej poanta? Timsko delo, ki je potrebno za nastanek in vzdrževanje življenja in v katerega so zajeti še drugi dejavniki, preštevilni, da bi jih vse omenili, nas zares mora navdati s spoštovanjem. In izraz »timsko delo« komaj približno opiše precizno vzajemno delovanje, ki je potrebno za nastanek beljakovinske molekule, saj potrebuje beljakovina informacije od molekul DNK, DNK pa potrebuje za to več vrst specializiranih molekul RNK. Prav tako ne smemo zanemariti različnih encimov, od katerih ima vsak točno določeno in življenjsko pomembno vlogo. In ko naše telo proizvaja nove celice, kar se dogaja milijardokrat na dan, in to brez naše vednosti in pomoči, so potrebne kopije vseh treh sestavin – DNK, RNK in beljakovin. Sedaj lahko razumete komentar iz revije New Scientist: »Odstranite samo eno od teh treh, in življenje se bo počasi ustavilo.« Oziroma, če gremo še korak naprej, življenje brez kompletnega in delujočega tima sploh ne bi bilo moglo nastati.

Ali je razumno domnevati, da je vsak od teh treh molekularnih timskih igralcev nastal spontano, hkrati in na istem mestu z drugimi ter bil tako precizno nastavljen, da je lahko v sodelovanju z njimi ustvaril ta čuda?

To, kako je življenje na zemlji nastalo, se pa seveda dá pojasniti še drugače. Mnogi so začeli verjeti, da je življenje skrbno delo Načrtovalca z inteligenco najvišjega reda.