Radio Darwina

KRÓTKI ELEMENTARZ BIOLOGICZNY

Ludzie są organizmami zbudowanymi z wielu komórek. Większość naszych komórek posiada jądro, zawierające „projekt” budowy całego organizmu. Miejscem przechowywania tego projektu jest DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy); DNA wraz z uzupełniającymi go białkami pomocniczymi i organellami komórki stanowi komputer molekularny, czyli cząsteczkowy, wyposażony w pamięć niezbędną do skonstruowania określonego organizmu żywego.

Białka są maszynami molekularnymi zdolnymi do wykonywania niewiarygodnie skomplikowanych działań. To silniki życia, natomiast DNA jest matrycą kierującą wytwarzaniem owych silników.

W komórkach eukariotycznych DNA składa się z dwóch splecionych z sobą nici — „podwójnej helisy” — ciasno upakowanych w złożonej strukturze zwanej chromatyną, która w każdym jądrze komórkowym jest podzielona na chromosomy. Pomijając kilka wyjątków, jak czerwone ciałka krwi i wyspecjalizowane komórki układu odpornościowego, w każdej komórce ciała ludzkiego DNA jest pełne i identyczne. Naukowcy szacują, że genom człowieka — komplet instrukcji genetycznych — liczy od sześćdziesięciu do stu tysięcy genów. Geny są elementami dziedziczonymi; definiuje się je często jako odcinki DNA zawierające instrukcje kodowania jednego bądź kilku białek. Instrukcja ta może ulec transkrypcji, czyli zostać przepisana na nić RNA (kwas rybonukleinowy); następnie rybosomy dokonują translacji, czyli odczytania pierwotnych instrukcji DNA, i przeprowadzają syntezę białek. (Niektóre geny pełnią inne funkcje, na przykład tworzą RNA wchodzące w skład rybosomów).

Wielu naukowców uważa, że pierwotną cząsteczką kodującą życie było RNA, a DNA powstało później.

Większość komórek ciała poszczególnych osobników podczas ich wzrostu i rozwoju zawiera dokładnie takie samo DNA, lecz w każdej komórce inna jest ekspresja owego materiału genetycznego, czyli proces jego odczytywania i przepisywania. To dlatego identyczne komórki eukariotyczne stają się różnymi tkankami.

Podczas transkrypcji DNA w RNA wycinanych jest wiele intronów, czyli tych odcinków nukleotydów, które nie kodują białek. Po wycięciu pozostają fragmenty kodujące białka, tak zwane egzony, które są następnie scalane. Powstała po transkrypcji cząsteczka RNA może zawierać różne zestawienia owych egzonów, a przez to tworzyć różne białka. Tak więc jeden gen może powodować wytwarzanie w różnym czasie wielu odmiennych produktów.

Bakterie to maleńkie organizmy jednokomórkowe. Ich DNA nie jest skupione w jądrze, lecz rozproszone w całej komórce. Genom bakterii nie ma intronów, składa się wyłącznie z egzonów, dzięki czemu stworzenia te są bardzo zwarte i sprawne. Bakterie mogą się zachowywać jak organizmy społeczne; różne ich odmiany współdziałają bądź rywalizują w środowisku, kiedy wyszukują i wykorzystują jego zasoby. W warunkach naturalnych bakterie często się skupiają, tworząc kolonie w postaci biofilmów. Przykładem takich biofilmów może być warstewka śluzu powstająca w lodówce na zepsutych warzywach. Biofilmy mogą występować także w naszych wnętrznościach, przewodach moczowych i na zębach, powodując niekiedy kłopoty zdrowotne; wyspecjalizowane kolonie bakterii chronią jednocześnie naszą skórę, jamę ustną i inne części ciała. Bakterie mają ogromne znaczenie i chociaż niektóre mogą wywoływać choroby, inne są niezbędne dla naszego istnienia. Niektórzy biolodzy uważają, że bakterie stanowiły zalążek wszystkich form życia, a komórki eukariotyczne — takie chociażby jak te tworzące nasze ciała — powstały z dawnych kolonii bakterii. W tym sensie możemy być po prostu statkami kosmicznymi przenoszącymi bakterie.

Bakterie wymieniają między sobą maleńkie, koliste cząsteczki DNA, zwane plazmidami, które uzupełniają genom bakterii i pozwalają im szybko reagować na zagrożenia, na przykład w postaci antybiotyków. Plazmidy tworzą wspólną bibliotekę, do której mogą sięgać bakterie wielu różnych rodzajów, aby skuteczniej przeżywać w środowisku.

Bakterie i niemal wszystkie inne organizmy żywe mogą paść ofiarą ataku wirusów. Wirusy są bardzo maleńkie, zwykle stanowią jedynie opakowane cząsteczki DNA lub RNA i nie potrafią rozmnażać się samodzielnie. Aby się rozmnażać, przejmują władzę nad maszynerią reprodukcyjną komórki i zmuszają ją do tworzenia nowych wirusów. Wirusy atakujące bakterie są nazywane bakteriofagami („zjadaczami bakterii”) albo w skrócie fagami. Wiele fagów przenosi materiał genetyczny swych bakteryjnych żywicieli, podobnie jak niektóre wirusy zwierzęce i roślinne.

Niewykluczone, że wirusy powstały z tych odcinków DNA, które potrafią poruszać się w komórce, zarówno w obrębie jednego chromosomu, jak i między chromosomami. Wirusy to zasadniczo wędrujące, czyli mobilne odcinki materiału genetycznego, które nauczyły się „przywdziewać skafandry kosmiczne” i opuszczać komórkę.