STRUKTURA ÚŽASNÉ MOLEKULY

Provaz je silný asi 2,5 centimetru a je pevně omotán kolem cívek (4), díky nimž je uspořádán do spirál, jež jsou stočené do dalších spirál. Na místě je drží něco, co připomíná lešení. Popisek u chromozomu vysvětluje, že provaz je smotán velmi účelně. Pokud bys ho z každého modelu chromozomu vymotal a natáhl, zjistil bys, že celková délka všech provazů odpovídá asi polovině obvodu zeměkoule.a

Jedna vědecká kniha nazývá tento účinný balicí systém „mimořádným konstrukčním výkonem“.¹⁸ Zdá se ti rozumné věřit, že za něčím takovým nestojí žádný konstruktér? Kdyby v tomto muzeu byl velký prodejní sklad s miliony výrobků a všechny byly uspořádány tak účelně, že bys snadno našel to, co potřebuješ, došel bys k závěru, že se to všechno nějak poskládalo samo? Určitě ne. Nehledě na to, že účelně uspořádané zboží ve skladu se nedá srovnat s tím, co je v buněčném jádru.

Popisek v muzeu tě vybízí, abys vzal provaz do rukou a pozorně si ho prohlédl (5). Zblízka vidíš, že to není obyčejný provaz. Skládá se ze dvou vláken, která jsou stočena kolem sebe. Pohromadě je drží drobné příčky, jež jsou od sebe stejně daleko. Provaz vypadá jako žebřík stočený tak, že připomíná točité schodiště (6). V tu chvíli pochopíš, že v rukou držíš model molekuly DNA — jedno z tajemství života.

Jedna molekula DNA pečlivě stočená kolem cívek a lešení tvoří chromozom. Příčky žebříku se nazývají páry bází (7). Jaký mají účel? A k čemu to všechno vlastně slouží? Na popisku v muzeu nacházíš zjednodušené vysvětlení.

JEDINEČNÝ SYSTÉM PRO UCHOVÁVÁNÍ INFORMACÍ

Popisek říká, že tím nejdůležitějším v DNA jsou právě příčky žebříku. Každá se skládá ze dvou částí. Představ si, že by se tento pomyslný žebřík rozdělil tak, že na každé straně by zůstala část příčky. Existují pouze čtyři druhy těchto částí příček. Vědci je označují písmeny A, T, G a C. Ke svému překvapení zjistili, že kombinace těchto písmen jsou vlastně zakódované informace.

Asi víš, že v 19. století byla vynalezena morseovka, díky které bylo možné posílat zprávy telegrafem. Morseovka měla pouze dva druhy „písmen“ — tečku a čárku. Přesto se z těchto dvou znaků dal sestavit bezpočet slov a vět. DNA používá kód složený ze čtyř písmen. Pořadí, ve kterém se písmena A, T, G a C objevují, tvoří „slova“ nazývaná kodony. Ty jsou uspořádány do „příběhů“ označovaných jako geny. Každý gen obsahuje průměrně 27 000 písmen. Geny a dlouhé úseky mezi nimi tvoří něco jako „kapitoly“, což jsou jednotlivé chromozomy. Úplná „kniha“ se skládá z 23 chromozomů. To je takzvaný genom neboli genetická informace o celém organismu.b

Genom obsahuje tolik informací, že kdyby se měly zapsat, vzniklo by mnohosvazkové dílo. Lidský genom je tvořen asi třemi miliardami párů bází neboli příček na žebříku DNA.¹⁹ Představ si encyklopedii, která má mnoho svazků, z nichž každý má víc než tisíc stran. Lidský genom by takových svazků zaplnil 428. Když k tomu připočteme i druhý genom, znamenalo by to, že v každé buňce je jakoby 856 svazků. Pokud bys tyto informace měl zapsat a dělal to osm hodin denně od pondělí do pátku, trvalo by ti to asi 80 let.

To, co bys za těch 80 let napsal, by tvému tělu samozřejmě bylo k ničemu. Ty stovky tlustých knih bys do žádné ze svých sto bilionů mikroskopických buněk stejně nedostal. Zkomprimovat takové množství informací je zkrátka nad lidské schopnosti.

Jistý profesor molekulární biologie a informatiky uvedl: „Jeden gram DNA, který by v suchém stavu měl objem přibližně jednoho krychlového centimetru, obsahuje tolik informací jako zhruba jeden bilion CD [kompaktních disků].“²⁰ Co z toho vyplývá? Vzpomeň si, že DNA obsahuje geny, tedy jedinečné údaje o každém člověku. Úplná sada údajů je v každé buňce. DNA je tak plná informací, že jedna čajová lžička DNA by obsahovala údaje o 350krát větším počtu lidí, než je současný počet obyvatel naší planety. Množství DNA, které by obsahovalo informace o sedmi miliardách lidí žijících dnes, by na čajové lžičce bylo jen slabým povlakem.²¹

RYCHLÉ STROJE

Stojíš v muzeu a přemýšlíš, zda je to opravdu tak, že v buněčném jádru se nic nehýbe. Pak si všimneš skleněné vitríny, ve které je model části DNA. U vitríny je nápis: „Stisknutím tlačítka se spustí prezentace.“ Stiskneš tlačítko a ozve se hlas, který vysvětluje: „DNA má přinejmenším dvě důležité funkce. Ta první se nazývá replikace. DNA musí být zkopírována, aby v každé nové buňce byla úplná kopie téže genetické informace. Následuje prezentace.“

Do vitríny vjíždí složitě vypadající stroj. Je to vlastně několik robotů spojených dohromady. Stroj přijíždí k DNA, připojí se k ní a jede po ní podobně jako vlak po kolejích. Pohybuje se příliš rychle na to, abys viděl, co přesně dělá, ale za ním už není jedna DNA, ale dvě.

Hlas dále vysvětluje: „To je velmi zjednodušená prezentace toho, co se děje při replikaci DNA. Skupina molekulárních strojů nazývaných enzymy jede po DNA a nejprve vlákna od sebe oddělí. Pak každou stranu DNA použije jako šablonu, na jejímž základě vytvoří nové vlákno. Nelze ukázat všechno, co s tím souvisí, například drobné zařízení, které před replikačním strojem odstřihne DNA, aby se mohla volně stočit. Také nelze předvést, jak je DNA několikrát zkontrolována. Chyby jsou odhaleny a opraveny s pozoruhodnou přesností.“ (Viz nákres na stranách 16 a 17.)

Hlas pokračuje: „To, co předvést lze, je rychlost. Asi jste si všimli, že robot se pohyboval poměrně rychle. Skutečné molekulární enzymové stroje se po DNA pohybují rychlostí asi sto příček neboli párů bází za sekundu.²³ Pokud by DNA měla velikost železniční tratě, molekulární stroj by po ní uháněl rychlostí přes 80 kilometrů za hodinu. V bakteriálních buňkách mohou takové replikační stroje jet ještě 10krát rychleji. V lidské buňce pracují stovky replikačních strojů na různých místech DNA. Celý genom zkopírují za pouhých osm hodin.“²⁴ (Viz rámeček „Molekula, kterou je možné číst a kopírovat“ na straně 20.)

„ČTENÍ“ DNA

Replikační roboti opouštějí vitrínu a objevuje se jiný stroj. I ten jede po úseku DNA, ale pomaleji. DNA za ním sice zůstává nezměněná, ale z otvoru ve stroji vylézá jedno vlákno, jako by stroji rostl ocásek. Co se to děje?

Hlas říká: „Druhá funkce DNA se nazývá transkripce. DNA nikdy neopouští bezpečí jádra. Jak je tedy možné, aby byly přečteny a využity geny — recepty na všechny bílkoviny, ze kterých se skládá lidské tělo? Tento molekulární enzymový stroj najde na DNA místo, kde byl na základě chemických signálů přicházejících do buněčného jádra aktivován gen. Molekulární stroj pak použije molekulu nazývanou RNA, aby gen zkopíroval. RNA vypadá jako úsek jednoho vlákna DNA, ale přesto se od něj liší. Úkolem RNA je získat informace zakódované v genech. RNA získá tyto informace v molekulárním enzymovém stroji, potom jádro opustí a míří k jednomu z ribozomů, kde informace budou využity k vytvoření bílkoviny.“

Pozorně sleduješ prezentaci a žasneš. Muzeum a důmysl těch, kdo navrhli a zkonstruovali všechna zařízení, která v něm jsou, na tebe udělaly velký dojem. Bylo by úžasné, kdyby se ta zařízení dala do pohybu a předváděla tisíce a tisíce úkonů, které lidská buňka současně vykonává.

V tu chvíli si uvědomíš, že všechny ty procesy, které složité molekulární stroje vykonávají, vlastně probíhají v každé ze sto bilionů tvých buněk. Stroje čtou tvoji DNA a poskytují pokyny ke stavbě stovek tisíc různých bílkovin, z nichž se skládá tvoje tělo — například ke stavbě enzymů, tkání a orgánů. I ve chvíli, kdy čteš tyto řádky, je tvoje DNA kopírována a kontrolována, aby v každé nové buňce byly všechny potřebné pokyny.