Pielikums A

Kopdarbība, kas nodrošina dzīvības pastāvēšanu

Dzīvība uz Zemes nevarētu pastāvēt, ja nebūtu ciešās kopdarbības starp olbaltumvielu un nukleīnskābju molekulām (DNS un RNS) dzīvajā šūnā. Īsumā aplūkosim dažus faktus, kas raksturo šo aizraujošo molekulāro kopdarbību, jo tieši šo faktu dēļ daudziem ir grūti piekrist, ka dzīvās šūnas varētu būt radušās nejaušības dēļ.

Pētot cilvēka ķermeņa uzbūvi līdz pat mikroskopiskajām šūnām un to iekšienei, kļūst redzams, ka mēs sastāvam galvenokārt no olbaltumvielu molekulām. Lielāko daļu no tām veido strēmelēm līdzīgi aminoskābju pavedieni, kas ir izliekušies un savijušies dažādas formas veidojumos. Daži ir satinušies lodveida struktūrās, citi atgādina akordeona plēšas.

Daļa olbaltumvielu kopā ar taukvielu molekulām piedalās šūnu membrānu veidošanā. Citas olbaltumvielas palīdz transportēt skābekli no plaušām uz pārējām ķermeņa daļām. Ir olbaltumvielas, kas darbojas kā fermenti (katalizatori) un veic gremošanu, sašķeļot aminoskābēs pārtikas produktos atrodamās olbaltumvielas. Tās ir tikai dažas no olbaltumvielu funkcijām, kuru kopējais skaits sniedzas tūkstošos. Nebūtu pārspīlējums teikt, ka olbaltumvielas ir prasmīgas dzīvības uzturētājas, jo bez tām dzīvība nebūtu iespējama. Savukārt pašas olbaltumvielas nevarētu pastāvēt, ja tām nebūtu saistības ar DNS. Bet kas ir DNS? Kā tā izskatās? Kāda ir tās saikne ar olbaltumvielām? Ievērojami zinātnieki ir ieguvuši Nobela prēmiju par to, ka ir devuši atbildes uz šiem jautājumiem. Taču mums nav jābūt izciliem biologiem, lai saprastu svarīgākos faktus.

Molekula, no kuras atkarīga dzīvība

Šūnas sastāv galvenokārt no olbaltumvielām, tāpēc pastāvīgi ir vajadzīgas jaunas olbaltumvielas, lai uzturētu šūnas kārtībā, veidotu jaunas šūnas un veicinātu ķīmisko reakciju norisi tajās. Olbaltumvielu sintēzei nepieciešamās instrukcijas atrodas DNS (dezoksiribonukleīnskābes) molekulās. Lai gūtu priekšstatu par to, kā rodas olbaltumvielas, pievērsīsim lielāku uzmanību DNS.

DNS molekulas atrodas šūnas kodolā. DNS ne tikai satur olbaltumvielu sintēzei nepieciešamās instrukcijas, bet arī uzglabā ģenētisko informāciju un nodod to no vienas šūnu paaudzes nākamajai. Pēc formas DNS molekulas atgādina savītas virvju kāpnes (tās sauc par dubultspirāli). Abas malējās ”virves” šajās DNS ”kāpnēs” sastāv no ļoti daudzām mazākām daļiņām, nukleotīdiem, kas var būt četru veidu: adenīns (A), guanīns (G), citozīns (C) un timīns (T). Viens burtu pāris šajā DNS ”alfabētā” — vai nu A ar T, vai G ar C — veido vienu ”kāpsli”  dubultspirāles ”kāpnēs”. Pavisam ”kāpnes” satur tūkstošiem gēnu, kas ir iedzimtības pamatvienības.

Gēnā ir ietverta informācija, kas nepieciešama olbaltumvielas sintēzei. Burtu secība gēnā veido kodu jeb plānu, pēc kura tiek noteikts, kāda olbaltumviela tiks izveidota. Tādējādi DNS ar visām tās sastāvdaļām ir molekula, no kuras atkarīga dzīvības pastāvēšana. Ja nebūtu tās kodēto instrukciju, nebūtu dažādu olbaltumvielu — un līdz ar to nepastāvētu arī dzīvība.

Starpnieki

Tā kā olbaltumvielas sintēzes plāns glabājas šūnas kodolā, bet pati sintēze notiek ārpus kodola, ir nepieciešams nogādāt kodēto plānu no kodola uz ”būvlaukumu”. Te talkā nāk RNS (ribonukleīnskābes) molekulas. RNS molekulas ķīmiskā ziņā līdzinās DNS molekulām, un olbaltumvielu sintēzei ir vajadzīgas vairākas atšķirīgas RNS formas. Papētīsim sīkāk ārkārtīgi sarežģītos procesus, kuru rezultātā ar RNS palīdzību tiek sintezētas mūsu dzīvībai nepieciešamās olbaltumvielas.

Darbs sākas šūnas kodolā, kur DNS ”kāpņu” daļa gareniski sašķeļas. Tas ļauj RNS burtiem savienoties ar vaļējiem DNS burtiem vienā DNS ”kāpņu” malā. RNS burtiem pie attiecīgās spirāles pievienojas ferments. Ar tā starpniecību notiek DNS burtu transkripcija (pārrakstīšana) uz RNS, un izveidojas sava veida DNS dialekts. Jaunizveidotā RNS ķēde atdalās nost, un abas DNS spirāles atkal sakļaujas kopā.

Pēc tālākas modifikācijas konkrētā tipa RNS, kuras uzdevums ir informācijas pārnešana, ir gatava. Tā atstāj kodolu un dodas uz olbaltumvielu sintēzes vietu, kur RNS burti tiek atšifrēti. Jebkuri trīs RNS burti veido ”vārdu”, kas kodē vienu konkrētu aminoskābi. Cita veida RNS uzmeklē attiecīgo aminoskābi, ar fermenta palīdzību to satver un nogādā ”būvlaukumā”. Kad RNS ”teikums” tiek nolasīts un pārtulkots, pakāpeniski veidojas aminoskābju ķēde. Šī ķēde savijas un salokās tikai tai raksturīgā formā, un iznākumā rodas noteikta veida olbaltumviela. Mūsu organismā var būt vairāk nekā 50 000 dažādu olbaltumvielu.

Arī šis process, kurā olbaltumvielu pavedieni telpiski salokās, ir ļoti svarīgs. 1996. gadā zinātnieki visā pasaulē, ”bruņojušies ar vislabākajām datorprogrammām, centās atrisināt vienu no sarežģītākajām bioloģijas problēmām: kā atsevišķa olbaltumviela, ko veido gara aminoskābju virtene, pati no sevis salokās un iegūst komplicētu formu, no kuras atkarīgs, kāds būs tās uzdevums. [..] Izsakoties īsi, rezultāts bija šāds: datori zaudēja un olbaltumvielas uzvarēja. [..] Zinātnieki ir aprēķinājuši, ka tad, ja viņi censtos atrisināt problēmu, izmēģinot visus iespējamos variantus, kādos var salocīties vidēja izmēra olbaltumviela, kas sastāv no 100 aminoskābēm, tas prasītu 10²⁷ (miljards reiz miljards reiz miljards) gadu.” (The New York Times.)

 Mēs aprakstījām olbaltumvielu veidošanos tikai īsos vilcienos, tomēr jūs jau varat gūt zināmu priekšstatu par to, cik neiedomājami sarežģīts ir šis process. Bet kā jūs domājat, cik ilgs laiks paiet, kamēr izveidojas 20 aminoskābju ķēde? Apmēram viena sekunde! Un šāda sintēze mūsu ķermeņa šūnās notiek nepārtraukti — gan galvā, gan kājās, gan visās pārējās ķermeņa daļās.

Kādu secinājumu mēs varam izdarīt? Protams, ir vēl neskaitāmi citi faktori, kas būtu jāņem vērā, taču jau tagad ir skaidrs, ka tikko apskatītā molekulu kopdarbība, kas nepieciešama dzīvības radīšanai un uzturēšanai, ir vairāk nekā apbrīnojama. Patiesībā vārds ”kopdarbība” pietiekami lielā mērā neatspoguļo ārkārtīgi precīzo mijiedarbību, kas nepieciešama olbaltumvielas molekulas sintēzei, jo olbaltumvielai ir vajadzīga informācija no DNS molekulām, savukārt DNS ir vajadzīgas vairāku tipu specializētas RNS molekulas. Tāpat jāatceras dažādie fermenti, kas veic katrs savu ļoti atbildīgu uzdevumu. Kad cilvēka organismā veidojas jaunas šūnas — un tas bez mūsu apzinātas līdzdalības notiek miljardiem reižu dienā —, ir vajadzīgi visi trīs komponenti, proti, DNS, RNS un olbaltumvielas. Lūk, kāpēc žurnālā New Scientist ir teikts: ”Paņemiet nost jebkuru no šiem trim — un dzīvībai pienāks gals.” Izvērsīsim šo domu: bez visiem nepieciešamajiem komponentiem un to saskaņotas darbības dzīvība nebūtu varējusi rasties.

Vai būtu saprātīgi domāt, ka visi trīs elementi, kas piedalās šajā molekulārajā kopdarbībā, paši no sevis radās vienā un tajā pašā laikā, vienā un tajā pašā vietā un tik precīzi noregulēti, ka tie varēja apvienoties un uzsākt savus brīnumainos darbus?

Taču ir arī cits izskaidrojums tam, kā ir cēlusies dzīvība uz Zemes. Daudzi cilvēki ir nākuši pie secinājuma, ka dzīvību ar lielu rūpību ir radījis Projektētājs, kam piemīt visaugstākais saprāts.