A DNS-nek genetikai kódja van, de mit olvas? „Géngép szerző” magyarázza

Mivel magunk a magunk, mint a magunk, a híres kettős spirál a biológia tanulmányozásának lényege az egész világon. De ezek az alapvető molekulák nem működhetnek egyedül. A DNS tárolja a forráskódot és az adatokat, hogy felépítsék testünket, és felfedezése nyitotta meg a számtalan új kutatási szálat, beleértve azt a kérdést, hogy „Melyik gép elolvassa a kódunkat?”

Venki Ramakrishnan Nobel-díjnyertes biológus kéri az utazást, hogy folytassa a választ Géngép: A riboszóma titkainak megfejtésére szolgáló verseny. A bizonytalansággal szemben ambiciózus útját fejezi ki, amely nemcsak a világossággal magyarázza a tudományt, hanem perspektívát is kínál a tudás folytatását alázatos komplex politikára.

Az alábbiakban egy kivonat látható Géngép, amelyet a Basic Books közzétett a héten.

Az elsődleges ködből ered

Az élet kezdete az egyik legnagyobb biológiai misztérium. Minden élet energiát igényel a megfelelő kémiai környezetben. Vannak, akik rámutattak arra, hogy az élet által használt kémia nagyon hasonlít az óceán geotermikus szellőzőnyílásainak szélén előforduló kémia jellegére. Még ha ez csak véletlen egybeesés, ahogyan mások azt állították, érdemes elgondolkodni arról, hogy milyen feltételek tették lehetővé az élet megjelenését. De alapvetően az élet több, mint egy kémiai reakció; a genetikai információ tárolására és reprodukálására való képesség olyan módon történik, amely lehetővé teszi az összetett életformák kialakulását nagyon primitívekből. Ebből a szempontból nincs kétség, hogy még a vírusok is élnek, még akkor is, ha az emberek megkérdőjelezték, mert szükségük van egy gazdasejtre a reprodukáláshoz. Azonban bárki, aki egy vírusból megbetegedett, és a fertőzéssel küzdő testét tapasztalta, nem kétséges, hogy a vírusok életben vannak.

A probléma az volt, hogy szinte minden életformában a DNS genetikai információkat szolgáltatott, de a DNS önmagában is inert volt és nagyszámú fehérje enzim által készült, amely nemcsak az RNS-t, hanem a riboszómát is megkövetelte. Ezenkívül a DNS-ben levő cukrot, deoxiribózt, egy nagy bonyolult fehérje ribózból állították elő. Senki sem tudta megérteni, hogy az egész rendszer hogyan kezdhette volna meg. A tudósok, akik az élet kezdetét gondolkodtak, mint például Crick, Leslie Orgel a La Jolla Salk Intézetében és Carl Woese az Illinois-i Egyetemen, azt sugallják, hogy talán az RNA-val kezdődött az élet. Abban az időben ez csak spekuláció volt - szinte sci-fi - mert az RNS-nek nem volt tudomása a kémiai reakciók végrehajtására.

Cech és Altman felfedezése mindezt megváltoztatta. Az RNS egy olyan molekula volt, amely bázisállományként információt szolgáltatott, mint a DNS, és kémiai reakciókat is végezhet, mint a fehérjék. Most már tudjuk, hogy az RNS építőkövei olyan egyszerű vegyi anyagokból készülhetnek, amelyek évszázadokkal ezelőtt a Földön voltak. Tehát elképzelhető, hogy az élet hogyan indult el sok véletlenszerűen előállított RNS-molekulával, amíg néhányan önmagukban nem képesek reprodukálni. Amint ez megtörtént, az evolúció és a természetes szelekció lehetővé tette, hogy egyre bonyolultabb molekulákat állítsanak elő, végül még valami olyan bonyolult, mint az elsődleges riboszóma. Az első RNS-világ ötlete, egy Wally Gilbert által először megfogalmazott kifejezés széles körben elfogadott.

Lehet, hogy a riboszóma egy RNS-uralkodó világban indult, de mivel fehérjéket készített, trójai ló lett. A fehérjék sokkal jobbnak bizonyultak, mint a legtöbb reakció, mint amilyen az RNS, mivel aminosavuk sokkal egyszerűbb kémia, mint az egyszerűbb RNS molekula. Ez azt jelentette, hogy fehérjékként fokozatosan fejlődtek ki, hogy átvegyék az RNS-molekulák nagy részét, és sokkal többet. Ezzel az életet úgy alakítottuk át, mint tudjuk. Ez azt is magyarázhatja, hogy bár a riboszóma sok RNS-t tartalmaz, a DNS-t replikálódó vagy RNS-be másolt enzimek most teljesen fehérjékből állnak. Ez valószínűleg azért van, mert a DNS-t a gének tárolására később használták; ekkor a fehérjék elterjedtek, és a legtöbb reakciót a sejtben végezték.

Természetesen ez nem magyarázza meg, hogyan jöttek létre a fehérjéket létrehozó kódot tartalmazó gének. A legjobb találgatás az, hogy a riboszómák korai formája csak rövid szakaszokat véletlenszerű peptidekből állt, amelyek segítettek az RNS-enzimek javításában. De onnan, hogy milyen eredetűek a gének, amelyek utasításokat tettek arra, hogy olyan fehérjéket állítsanak elő, amelyeknek egy nagyon specifikus sorrendben összeszorított aminosavai voltak, ugrás volt és még mindig az élet nagy rejtélyei közé tartozik. Ez pedig azt jelentené, hogy a nagy alegységen kívül számos más elemnek is léteznie kell: a genetikai kódot hordozó mRNS, aminosavak behozatalához szükséges tRNS-ek és a kis alegység, amely platformot biztosít az mRNS-nek és A kötődő tRNS-ek. De az RNS-katalízis felfedezése előtt az emberek nem láthatták, hogy a rendszer miért is elkezdhette volna elkezdeni.

A géngépből kivonva: A Venki Ramakrishnan által a Riboszóma titkainak megfejtésére szolgáló verseny. Copyright © 2018. Megjelent az Basic Books