Tillägg A

Ett lagarbete som livet är beroende av

Livet skulle inte kunna existera på jorden utan lagarbetet mellan proteinmolekylerna och nukleinsyramolekylerna (DNA och RNA) i en levande cell. Vi skall helt kort se på några av detaljerna i detta fascinerande molekylära lagarbete, eftersom de är anledningen till att många har svårt att tro att levande celler uppstod av en slump.

Om vi kunde se in i människokroppen ända in i de mikroskopiska cellerna, skulle vi finna att vi huvudsakligen utgörs av proteinmolekyler. De flesta av dem består av bandliknande strängar av aminosyror som är böjda och vridna till olika former. En del är hopnystade till en boll, medan andra är veckade som bälgen i ett dragspel.

Vissa proteiner samarbetar med fettliknande molekyler och bildar cellmembran. Andra hjälper till att transportera syre från lungorna till resten av vår kropp. Somliga proteiner fungerar som enzymer (katalysatorer) i samband med matsmältningen genom att spjälka proteinerna i maten i aminosyror. Det här är bara några få av de tusentals uppgifter som proteinerna utför. Man skulle mycket väl kunna säga att proteinerna är livets yrkesarbetare; utan dem skulle liv inte existera. Proteinerna i sin tur skulle inte existera om det inte var för deras förbindelse med DNA. Vad är då DNA? Hur ser det ut? Hur är det förbundet med proteinerna? Högt begåvade vetenskapsmän har fått nobelpriset för sin upptäckt av svaren på de här frågorna. Men vi behöver inte vara högutbildade biologer för att förstå grundläggande fakta om proteinerna.

Mästermolekylen

Cellerna är huvudsakligen uppbyggda av proteiner, och därför behövs det ständigt nya proteiner för att uppehålla cellen, tillverka nya celler och främja de kemiska reaktionerna i cellerna. De instruktioner som behövs för att tillverka proteiner finns i DNA-molekylerna (DNA står för deoxiribonukleinsyra). För att bättre kunna förstå hur proteinerna tillverkas skall vi se närmare på DNA.

DNA-molekylerna finns i cellkärnan. Förutom att de innehåller de instruktioner som behövs för att tillverka proteiner, lagrar de genetisk information som vidarebefordras från den ena generationen celler till den andra. DNA-molekylernas form påminner om en spiralformig repstege (som kallas en ”dubbelhelix”). DNA-stegen består av ett stort antal små länkar som kallas nukleotider. Det finns fyra olika typer av nukleotider. De fyra baser som ingår i nukleotiderna är adenin (A), guanin (G), cytosin (C) och tymin (T). Med detta DNA-alfabet bildar ett bokstavspar, antingen A–T eller G–C, en stegpinne i dubbelhelixen. DNA-stegen innehåller tusentals gener, de enheter som bär arvsanlagen.

 En gen innehåller all den information som behövs för att bygga ett protein. Bokstävernas ordningsföljd i genen bildar ett kodat budskap, eller en ritning, som säger vilket slags protein som skall byggas. DNA med alla dess enheter är därför livets mästermolekyl. Utan dess kodade instruktioner skulle de olika proteinerna inte existera — och därmed inte heller något liv.

Mellanhänderna

Eftersom ritningen till ett protein lagras i cellens kärna och den plats där proteinerna byggs befinner sig utanför kärnan, behövs hjälp för att den kodade ritningen skall kunna föras från kärnan till ”byggplatsen”. RNA-molekylerna (RNA står för ribonukleinsyra) tillhandahåller den hjälpen. RNA-molekylerna liknar kemiskt sett DNA-molekylerna, och det behövs flera olika typer av RNA till arbetet. Vi skall titta närmare på de ytterst komplicerade processer som äger rum när våra livsviktiga proteiner tillverkas med hjälp av RNA.

Arbetet börjar i cellens kärna, där en sektion av DNA-stegen öppnar sig som ett blixtlås. Det gör att RNA-bokstäverna kan ansluta sig till de blottade DNA-bokstäverna i det ena repet i DNA-stegen. Ett enzym rör sig längs RNA-bokstäverna och förenar dem till ett rep eller en kedja. DNA-bokstäverna transkriberas således till RNA-bokstäver, vilket skapar vad man skulle kunna kalla en DNA-dialekt. Den nybildade RNA-kedjan avskiljer sig, och DNA-stegen sluter sig igen.

Efter ytterligare modifiering är denna speciella typ av RNA, budbärar-RNA, redo. Denna cellens budbärare lämnar kärnan och beger sig till den plats där proteinerna tillverkas, och där läses RNA-bokstäverna av tre och tre. Varje grupp på tre RNA-bokstäver bildar ett ”ord” som motsvarar en speciell aminosyra. En annan typ av RNA letar upp den aminosyran, griper tag i den med hjälp av ett enzym och för den till ”byggplatsen”. Allteftersom RNA-koden blir avläst och översatt, framställs en växande kedja av aminosyror. Denna vrider sig, veckar sig och rullar ihop sig, så att den antar den speciella form som gör att en viss typ av protein bildas. Det finns troligen mer än 50.000 olika typer av proteiner i vår kropp.

Också denna process då proteinerna formar sig har avgörande betydelse. Forskare jorden runt ”utrustade med sina bästa dataprogram tävlade [år 1996] för att lösa ett av de mest komplicerade problemen inom biologin: hur ett enkelt protein, bestående av en lång sträng aminosyror, veckar sig och antar den komplicerade form som avgör dess uppgift i livet. ... Resultatet blev kort och gott: datorerna förlorade och proteinerna vann. ... Forskare har beräknat att om man prövade varje möjlighet skulle det ta 10²⁷ (en miljard miljard miljard) år att lösa problemet med  veckningen för ett medelstort protein, uppbyggt av 100 aminosyror.” — The New York Times.

Vi har bara tagit en kort överblick över hur ett protein byggs, men du märker vilken oerhört komplicerad process det är. Har du någon aning om hur lång tid det tar för en kedja av 20 aminosyror att bildas? Omkring en sekund! Och den processen pågår ständigt i kroppens celler, från huvudet till fötterna.

Vad är lärdomen? Det lagarbete som fordras för att frambringa och uppehålla livet — ett lagarbete som också inbegriper andra faktorer, som är för många för att nämnas här — är vördnadsbjudande. Uttrycket ”lagarbete” är knappast en adekvat beskrivning av det exakta samspel som är förutsättningen för att en proteinmolekyl skall bildas, eftersom ett protein behöver information från DNA-molekyler, och DNA behöver flera typer av specialiserade RNA-molekyler. Vi får inte heller glömma de olika enzymerna, som vart och ett utför en bestämd och viktig uppgift. När vår kropp tillverkar nya celler, något som den gör miljarder gånger om dagen och utan vår medvetna styrning, behöver den alla tre komponenterna — DNA, RNA och proteiner. Man förstår varför det sägs i tidskriften New Scientist: ”Ta bort vilken som helst av de tre, och livet stannar med ett gnissel.” Eller, för att gå ett steg längre: Utan ett komplett och fungerande lag skulle livet inte ha uppkommit.

Är det förnuftigt att tro att var och en av dessa tre molekylära lagarbetare kom till spontant samtidigt, på samma plats och så exakt avpassade att de kunde förena sig och börja utföra sina förunderliga uppgifter?

Det finns emellertid en alternativ förklaring till hur livet på jorden uppkom. Många har blivit övertygade om att livet är en noggrant genomtänkt produkt av en mästerlig formgivare med överlägsen intelligens.