Dodatek A

Týmová práce, bez níž by život nebyl možný

Na zemi by žádný život neexistoval, kdyby v živé buňce vzájemně nespolupracovaly molekuly bílkovin a nukleových kyselin (DNA či RNA). Prozkoumejme tedy nyní některé z detailů této úžasné týmové práce — kvůli nim totiž mnoho lidí jen těžko dokáže uvěřit tomu, že živé buňky vznikly náhodou.

Podíváme-li se na lidské tělo zblízka — až na úroveň našich mikroskopických buněk, a dokonce do nich —, zjistíme, že se skládáme převážně z bílkovinných molekul. Většina z nich je tvořena řetězci aminokyselin připomínajícími stuhu; jsou zohýbány a stočeny do různých tvarů. Některé aminokyseliny jsou stočeny do tvaru koule, jiné jsou zase zformovány tak, že vypadají jako plisé.

Určité bílkoviny společně s lipoidními molekulami tvoří buněčné membrány. Jiné bílkoviny pomáhají přenášet kyslík z plic do celého těla. Některé bílkoviny působí jako enzymy (katalyzátory) při trávení potravy — bílkoviny obsažené v potravě totiž štěpí na aminokyseliny. To jsou jen některé z tisíců úkolů, které bílkoviny plní. Nemýlili byste se, kdybyste řekli, že bílkoviny jsou kvalifikovaní pracovníci života — bez nich by život neexistoval. Bílkoviny by však zase neexistovaly, kdyby nebyly spojeny s DNA. Co to ale je DNA? Jak vypadá? Jak je s bílkovinami spojena? Odpovědi na tyto otázky našli velmi schopní vědci, kteří za tento objev získali Nobelovu cenu. My však nemusíme být zkušenými biology, chceme-li pochopit to podstatné.

Řídicí molekula

Buňky jsou tvořeny převážně bílkovinami, takže pro zachování buněk, pro vznik nových buněk a pro usnadňování chemických reakcí v buňkách jsou nezbytné stále nové bílkoviny. Instrukce potřebné pro tvorbu bílkovin jsou obsaženy v molekulách DNA (deoxyribonukleové kyseliny). Abychom lépe pochopili, jak k tvorbě bílkovin dochází, podívejme se blíže na DNA.

Molekula DNA sídlí v buněčném jádru. Kromě toho, že obsahuje instrukce nezbytné pro tvorbu bílkovin, také předává genetickou informaci z jedné generace buněk na další generaci a tuto informaci ukládá. Svým tvarem molekula DNA připomíná zkroucený provazový žebřík (tento tvar je označován jako „dvojitá šroubovice“). Každá postranice žebříku DNA se skládá z obrovského počtu menších částí zvaných nukleotidy, které se vyskytují v jedné ze čtyř typů: adenin (A), guanin (G), cytozin (C) a tymin (T). Pomocí této „abecedy“ DNA, párem dvou písmen — A a T, nebo G a C —, je tvořena vždy jedna příčel  spirálovitě stočeného žebříku. Ten obsahuje tisíce genů, což jsou základní jednotky dědičnosti.

V genu jsou obsaženy informace potřebné k vytvoření bílkoviny. Sekvence písmen v genu tvoří zakódovanou zprávu (neboli genetický program), která říká, jaký druh bílkoviny se má vytvořit. Proto je molekula DNA se všemi svými podjednotkami řídicí molekulou života. Bez instrukcí, které jsou v ní zakódovány, by ty rozmanité bílkoviny nemohly existovat — a tudíž by nemohl existovat ani život.

Zprostředkovatelé

Genetické instrukce pro výstavbu bílkovin jsou uloženy v buněčném jádru, ale k vlastní výstavbě bílkovin dochází vně jádra. Proto je nezbytný nějaký pomocník, který by zakódované genetické instrukce dostal z jádra na „staveniště“. Tímto pomocníkem jsou molekuly RNA (ribonukleové kyseliny). Ty se z hlediska chemické struktury podobají molekulám DNA. K vytvoření bílkoviny je zapotřebí několika typů molekul RNA. Pojďme nyní blíže prozkoumat tyto neobyčejně složité procesy, při nichž s pomocí RNA dochází k tvorbě bílkovin, tak nezbytných pro náš život.

Práce začíná v buněčném jádru, kde se „rozepne“ určitý úsek žebříku DNA. Díky tomu se mohou písmena RNA připojit k volným písmenům jedné z postranic DNA. Podél písmen RNA se pohybuje určitý enzym, který je spojuje s jednou postranicí. Tak jsou písmena DNA přepsána do písmen RNA a vznikne něco, co byste mohli označit jako dialekt DNA. Nově vytvořený řetězec RNA se oddělí a žebřík DNA se jako zip opět zavře.

Po další modifikaci je tento konkrétní typ informační RNA hotov. Vyráží z jádra a míří na místo, kde dochází k tvorbě bílkovin a kde jsou písmena RNA dekódována. Sada tří písmen RNA tvoří vždy „slovo“, jež představuje požadavek na jednu konkrétní aminokyselinu. Další typ RNA tuto aminokyselinu hledá, pomocí enzymu se jí zmocní a dopraví ji na „staveniště“. Jakmile je zakódovaná zpráva RNA přečtena a přeložena, začíná se vytvářet narůstající řetězec aminokyselin. Tento řetězec se stáčí a skládá do jedinečného tvaru a výsledkem je jeden druh bílkoviny. A v našem těle jich je hodně přes 50 000 druhů.

Velký význam má i zmíněný proces skládání bílkovin. V roce 1996 „se vědci na celém světě — vybaveni svými nejlepšími počítačovými programy — snažili vyřešit jeden z nejsložitějších problémů biologie: jak se jediná bílkovina, která je tvořena dlouhým řetězcem aminokyselin, sama poskládá do onoho spletitého tvaru, který určuje,  jakou úlohu v životě bude tato bílkovina mít. . . . Výsledkem, stručně řečeno, byla prohra počítačů a vítězství bílkovin. . . . Vědci odhadují, že u průměrně velké bílkoviny tvořené stovkou aminokyselin by — v případě, že by se počítala každá možnost — řešení problému skládání trvalo 10²⁷ (miliardkrát miliardu miliardy) let.“ (The New York Times)

O tom, jak se tvoří bílkovina, jsme zde uvažovali jen stručně. Ale už i z toho lze poznat, že jde o neuvěřitelně složitý proces. A máte představu, jak dlouho trvá vytvoření řetězce 20 aminokyselin? Asi jednu sekundu! A tento proces ve všech buňkách vašeho těla — od hlavy až k patě — stále pokračuje.

Co z toho vyplývá? Týmová práce, jež je nezbytná k vytvoření a zachování života, už sama o sobě vzbuzuje posvátnou úctu, a to ani nemluvíme o dalších nespočetných činitelích, které s tím souvisejí. Navíc slovní spojení „týmová práce“ ani plně nevystihuje tu úžasnou interakci potřebnou k vytvoření bílkovinné molekuly; bílkovina totiž potřebuje informace z molekuly DNA, a DNA zase potřebuje několik specializovaných typů molekul RNA. Nesmíme zapomenout ani na různé enzymy — každý z nich má přesnou a životně důležitou úlohu. Když naše tělo vytváří nové buňky, a to se děje miliardkrát za den a bez našeho vědomého přispění, potřebuje všechny tři komponenty — DNA, RNA a bílkovinu. Proto časopis New Scientist uvedl: „Dejte pryč jednu z těchto tří komponent a život se postupně zastaví.“ Nebo, kdybychom v tomto uvažování šli ještě dál, bez kompletního a fungujícího týmu by život nemohl vzniknout.

Je tedy snad rozumné domnívat se, že všichni tři hráči tohoto týmu molekul vznikli samovolně ve stejnou dobu, na stejném místě a že byli tak přesně nastaveni, že se dokázali spojit a vytvářet své divy?

 Ale vznik života na zemi se dá vysvětlit ještě jinak. Mnoho lidí dospělo k názoru, že život je výsledkem pečlivé činnosti konstruktéra, který má inteligenci nejvyššího řádu.