ДНК има генетски код, али шта га чита? Аутор 'Гене Мацхине' објашњава

Као језгра као што је ДНК за нас, чувена двострука спирала је језгра за проучавање биологије широм света. Али ови основни молекули не могу да раде сами. ДНК чува изворни код и податке за изградњу наших тела, а његово откриће је отворило врата за безбројне нове теме истраживања, укључујући и питање: "Која машина чита наш код?"

Биолог, добитник Нобелове награде, Венки Рамакришнан, открива пут како би одговорио на питање Гене Мацхине: Трка за дешифровање тајне рибосома. Он поставља своје амбициозно путовање суочавајући се с неизвјесношћу, објашњавајући не само знаност луцидном јасноћом, већ и перспективу о сложеној политици која окружује тежњу за знањем са понизношћу.

Испод је одломак Гене Мацхине, објављене ове недеље у књизи Басиц Боокс.

Излазећи из приморске магле

Како је живот почео је једна од великих преосталих мистерија биологије. Сав живот захтева неки облик енергије у правом хемијском окружењу. Неки људи су истакли да много хемије коју живот користи подсећа на врсту хемије која се јавља на ивицама геотермалних отвора у океану. Чак и ако је ово само случајност као што су други тврдили, корисно је размислити о томе који су услови омогућили да се живот појави. Али живот је више од скупа хемијских реакција; то је способност да се чувају и репродукују генетске информације на начин који омогућава да комплексни животни облици еволуирају од веома примитивних. По овом критеријуму нема сумње да су чак и вируси живи, иако су га људи испитивали зато што им је потребна ћелија домаћина за репродукцију. Међутим, сватко тко се разболио од вируса и искусио своје тијело које се бори против инфекције не би сумњало да су вируси живи.

Проблем је био у томе што је у готово свим облицима живота ДНК носила генетске информације, али је сама ДНК била инертна и направљена од великог броја протеинских ензима, што је захтијевало не само РНК већ и рибосом да би се ти ензими направили. Штавише, шећер у ДНК, деоксирибоза, направљен је од рибозе великим компликованим протеином. Нико није могао да разуме како је цео систем могао да почне. Научници који су размишљали о томе како је живот почео, као што су Црицк, Леслие Оргел са Салк института у Ла Јолли и Царл Воесе са Универзитета у Иллиноису, сугерисали су да је можда живот почео са РНК. У то време, то је била чиста спекулација - готово научна фантастика - јер РНК није била позната да је способна да спроведе хемијске реакције.

Цецхово и Алтманово откриће су све то промениле. РНК је сада био молекул који је могао да преноси информације као низ база, баш као и ДНК, и могао је да спроводи и хемијске реакције као што су протеини. Сада знамо да се градивни блокови РНК могу направити од једноставних хемикалија које су могле да се налазе у земљи пре милијарде година. Тако да је могуће замислити како је живот почео са много насумично направљених РНК молекула све док неки од њих нису могли да се репродукују сами. Када се то десило, еволуција и природна селекција омогућиле су стварање више и више компликованих молекула, на крају чак и нешто тако компликовано као примордијални рибозом. Идеја о примордијалном РНК свету, појам који је први сковао Валли Гилберт, постао је широко прихваћен.

Рибосом је можда почео у свету у коме доминирају РНК, али зато што је стварао протеине, постао је тројански коњ. Показало се да су протеини много бољи у вршењу већине реакција од РНК, јер су њихове аминокиселине способне да имају различитију хемију него једноставнији РНК молекул. То је значило да су протеини постепено еволуирали да преузму већину функција РНК молекула у то време и још много тога. Чинећи то, они су трансформисали живот онако како га ми знамо. Ово такође може објаснити зашто, иако рибозом има много РНК, ензими који реплицирају ДНК или га копирају у РНК сада су потпуно направљени од протеина. То је вероватно зато што је употреба ДНК за складиштење гена дошла касније; до тада су протеини постали преовлађујући и проводили су већину реакција у ћелији.

Наравно, ово не објашњава како су генови који носе код који ствара протеине настао. Најбоља претпоставка је да је рани облик рибозома управо направио кратке дијелове случајних пептида, што је помогло да се побољшају РНК ензими који су тада били. Али одатле, како су настали гени који су носили инструкције за прављење протеина са аминокиселинама везаним у веома специфичном поретку, био је велики скок и још увек је једна од највећих мистерија живота. А то би значило да ће поред велике подјединице постојати и многи други елементи: мРНК која ће носити генетски код, тРНК за унос аминокиселина, и мала подјединица да обезбеди платформу за мРНК и тРНА за повезивање. Али пре открића РНК катализа, људи нису могли да виде како је систем могао да почне чак иу принципу.

Извадак из Гене машине: Утрка за дешифровање тајни рибозома од стране Венки Рамакришнан. Ауторско право © 2018. Објавио Басиц Боокс