Никой не би отрекъл, че планетата Земя е любимка на живота. От онова далечно време на възникването му сме извървели пътя от някаква първа клетка до милиони видове. От най-големите дълбини на океана до най-високите планински чукари едва ли ще открием място, в което да не живеят най-малко микроби, а когато стигнем до богатството на африканските савани, тропическите джунгли или кораловите рифове, рогът на изобилието, който наричаме живот, се вижда накъдето и да погледнем. Именно това богатство поддържа безкрайния спор и дава работа на биолозите, заели се да го класифицират. Но при цялото това разнообразие всички открити живи организми показват една обща характеристика – съдържат ДНК. Така че може би следва да определим земния живот точно по този начин.

   Дезоксирибонуклеиновата киселина, или съкратено ДНК, е нещо, с което се сблъскваме за първи път в часовете по биология, а по-късно непрекъснато я чуваме по новините. Споменавана е при установяването на самоличността на престъпници, потвърждаването или отхвърлянето на бащинство, както и при безкрайните показания на съдебни лекари в скандални съдебни процеси, концепцията за ДНК трудно би могла да остане незабелязана. Въпреки това тя е сложна, а действията й – още по-сложни, и тъй като голяма част от постовете ми сега ще се занимават по един или друг начин с нея, не би било зле да я опиша малко по-подробно.

   Съставена е от два основни гръбнака (прочутата двойна спирала, описана от откривателите й Джеймс Уотсън и Френсис Крик), тази сложна молекула е запаметяващата система на самия живот – “софтуерът”, който се изпълнява на всеки жив хардуер на планетата. Тези две спирали са свързани със серия издатъци, подобно на стъпалата на стълба, съставени от характерните ДНК бази, или основни двойки – аденин, цитозин, гуанин и тимин. Терминът “основна двойка” се дължи на начина, по който се свързват базите – цитозинът винаги се съчетава с гуанин, а тиминът – с аденин. Редът на основните двойки осигурява езика на живота – именно това са гените, съдържащи цялата информация за даден отганизъм.

   Ако ДНК е носителят на информация, то състоящата се от една нишка РНК може да се нарече неин роб – молекула, която привежда информацията в действие – или в случая с живота, в реалното производство на белтъчини. Молекулите на РНК са сходни с ДНК поради наличието на спирала и бази. Те обаче обикновено (но не винаги) се различават, тъй като се състоят само от една нишка, или спирала. Освен това РНК има и една база, която не се среща в ДНК.

   Има четири вида РНК, които Фрийман Дайсън в “Произходи на живота” оприличава на хардуера и софтуера на една компютърна система. ДНК е винаги софтуер, а белтъчините обикновено са хардуер (с характерното изключение на прионите и възможността древните организми да са използвали белтъчини като свой генетичен код, което ги прави софтуер). РНК има интересното свойство да е или хардуер, или софтуер, а понякога – и двете неща едновременно. РНК се среща в четири различни форми, изпълняващи четири различни функции. Първо, в някои вируси има геномна РНК, която изпълнява ролята на ДНК, съхранява генетичната информация и съдържа гени. Във вируса на СПИН РНК съдържа целия му геном. В този случай тя действа като софтуер. Второ, съществува рибозомна РНК, която е съставна част на рибозомите – малките органели в клетките, които произвеждат белтъчини. В този случай РНК също действа като софтуер. Трето, има транспортираща РНК, която пренася аминокиселините до рибозомите за синтезирането на белтъчини и се явява конвейер, или хардуер. И накрая следва може би най-интересната РНК – киселината куриер, която предава инструкции от ДНК на рибозома. В тази си роля тя действа като софтуер, но е доказано, че изпълнява също така ролята на катализатор и за образуването на белтъчините, и за собственото си делене; следователно тя е едновременно софтуер и хардуер.

   Разбирането на РНК, на нейната роля и еволюция е ключ към разбирането на живота на Земята, а може би и не само на него. При земния живот ДНК произвежда РНК, която пък произвежда белтъчини. Това е известно като основната догма, дефинирана за пръв път от Френсис Крик. Но като нищо РНК може да предшества ДНК при зараждането на живота. По-голямата част от нея се използва като куриер, изпратен от ДНК до мястото за производство н белтъчини в клетката, където конкретна РНК дава информацията, необходима за изграждането на конкретна белтъчина. За целта двойната спирала на ДНК частично се развива и се образува единичната нишка на РНК, която се закрепва към базовите двойки на вече развилата се ДНК молекула. Тази нова РНК нишка съответства на основните двойки на ДНК и по този начин кодира в себе си информацията, необходима за производството на протеина. Това ни отвежда до темата за гените.

   ДНК дава отговори на много от загадките на генетиката, като веднъж завинаги отговаря на въпроса какво всъщност представлява генът. Уотсън и Крик са господата чието е откритието, което само по себе си е модел, а не експериментален резултат, притежаващ обаче огромна способност за предвиждане. Стана ясно, че генът се състои от ДНК и че един ген произвежда една белтъчина. Уотсън и Крик предполагат, че едната половина от стълбата на ДНК служи като образец, за възстановяване на другата половина по време на размножаването. Всеки ген представлява крайна последователност на ДНК нуклеотиди, като всяка “дума” в генетичния код е дълга три букви.

   По какъв начин генът определя производството на ензим?

Крик изказва предположението, че поредицата бази е код – т.нар. генетичен код, - който по някакъв начин осигурява информацията за образуването на белтъчините – аминокиселина след аминокиселина. Кодираната информация трябва да се прочете (възпроизведе) и преведе в белтъчини. Именно тук е ролята на РНК. Познатият ни живот използва двадесет аминокиселини. Не деветнадесет. Не и двадесет и една. При това винаги едни и същи двадесет!

Ако някога най-ненадейно открием (или създадем!) живот, използващ да кажем една допълнителна аминокиселина, ще имаме основателна причина да отпразнуваме откритието на извънземен живот. За всяка една от помазаните двадесет аминокиселини има специална пренасяща РНК молекула. След като  бъде уведомена от главната ДНК, че има нужда от една от двадесетте киселини за производството на конкретна белтъчина, нашата пренасяща РНК отива в цитоплазмата във вътрешността на клетката, като събира единствено аминокиселината, която е в състояние да пренесе. След като я открие, пренасящата РНК се насочва с товара си към рибозома.

   Кодът е елегантен и може да се оприличи на морзова азбука, представляваща система от точки и тирета, способна да предава дълги и сложни съобщения. Крик осъзнал, че различните комбинации на подредените в молекулата на ДНК бази могат да отговарят на всяка от двайсетте аминокиселини, използвани от живите организми тук. Самото изработване на белтъчините обаче се извършва в малките сферични тела на рибозомите. Ето защо е необходима някаква връзка между ДНК и центровете за производство на белтъчини. Тази връзка се осигурява от молекулите куриери на РНК. Така ДНК дава инструкции на РНК, която на свой ред кодира производството на протеини. В такъв случай тази централна догма на молекулярната биология може да се нарече и основна характеристика на земния живот.

Благодаря за вниманието.

(следва “Дефиниция на сътворението” том 4)