Nový model: Jak vznikl genetický kód?

Otázka, jak vlastně vznikl genetický kód, patří k ústředním otázkám biologie. Složitost a komplexnost genetického kódování je tak nesmírná, že řada lidí (?) raději složí ruce do klína. Vědecky založení lidé (??) se však nevzdávají snadno, a proto postupně testují jeden model za druhým. O další krůček k řešení tohoto tajemství nás nedávno přiblížil tým fyziků z Rockefellerovy univerzity v New Yorku.Otázka, jak vlastně vznikl genetický kód, patří k ústředním otázkám biologie. Složitost a komplexnost genetického kódování je tak nesmírná, že řada lidí (?) raději složí ruce do klína. Vědecky založení lidé (??) se však nevzdávají snadno, a proto postupně testují jeden model za druhým. O další krůček k řešení tohoto tajemství nás nedávno přiblížil tým fyziků z Rockefellerovy univerzity v New Yorku.

Psal se rok 1952, když američtí biochemikové Stanley Miller a Harold Urey provedli slavný experiment, který jim navždy vysloužil místo v učebnicích biochemie. Jednu skleněnou láhev naplnili jednoduchými organickými sloučeninami, o nichž předpokládali, že se běžně vyskytovaly v dávné minulosti Země (např. H2O, CH3, NH3, N2). Tuto směs pak bombardovali elektrickými výboji, náhražkami dávných blesků. Překvapení na ně čekalo v druhé lahvi na konci pokusu.  Namísto původní jednoduché směsi se v ní totiž objevily i aminokyseliny, základní stavební kameny bílkovin (proteinů), bez kterých se žádný dnešní živý organismus neobejde. Pro další generace vědců však zůstala stále otevřená další, a popravdě mnohem složitější hádanka: Kde se vzala pravidla, která jednotlivým aminokyselinám předepisují, jak se v proteinové molekule řadit za sebe? Podaří se nám někdy úplně „nahlédnout Bohu do karet“?

Kde leží jádro pudla?

A v čem je vlastně ta největší potíž? Nejpalčivější problém spočívá v tom, jak mohlo něco tak složitého a účelně uspořádaného vůbec vzniknout v situaci, kdy neexistovaly žádné buněčné struktury, které se by se staraly o přísun živin, energie a stabilní prostředí. Hozenou rukavici se pokoušela zvednout řada vynikajících mozků současné vědy, cesta k definitivnímu výsledku je však klopotnější, než to na první pohled vypadá. Mezi protobiology, jak si vědci, kteří se výzkumem počátků života zabývají, říkají, je již dlouhou dobu populární představa takzvaného RNA světa, tedy světa ribonukleových kyselin. Tato představa se vyhýbá jednomu velkému problému, s nímž je třeba se vyrovnat – totiž metaforickému zapřahání vozu před koně. DNA, tedy deoxyribonukleová kyselina, se totiž sama postavit nedokáže. Potřebuje k tomu celou baterii enzymů, které zase nejsou kódovány nikde jinde než v ní samotné. V RNA světě však neexistuje jiná nukleová kyselina, než jen RNA. Na rozdíl od DNA mají však její molekuly i katalytické vlastnosti, a tak si mohly při své stavbě vzájemně pomáhat. Teprve v dalším běhu evoluce předala RNA pomyslný štafetový kolík kódování do rukou stabilnější DNA. Genetický kód, který umožňuje tvorbu všech proteinů, byl však v té době již dávno na světě.

Čas je klíčem ke všemu

Tým složený ze dvou Američanů a jednoho Švýcara se rozhodl vybudovat svůj model právě v takovém RNA světě. Jejich hlavní zájem se soustředil na problém, jak a za jakých podmínek si dokáže se svým úkolem poradit malá molekula tRNA, jejíž práce spočívá v nalezení a přinesení správné aminokyseliny do budoucího řetězce (viz rámeček). Podařilo se jim dokázat, že i v tak jednoduchých podmínkách, jaké poskytuje enzymů prostý svět RNA, mohou vznikat i řetězce, které nejsou nahodilé, ale přesně kódované. Nečekejme však, že se jim najednou podařilo rozlousknout proces kódování pro všechny druhy aminokyselin najednou. Pro zjednodušení vypracovali systém, který se skládal pouze ze dvou nejjednodušších z nich, dvou primitivních molekul tRNA a vzorových, kódujících molekul RNA (templáty). Vznik kódovaného řazení aminokyselin podle nich záleží na dvou procesech s jistým časovým rozpětím. Různé aminokyseliny totiž potřebují různě dlouhý čas na to, aby si vytvořily vazbu na „donašeče“ – molekulu tRNA. Jinak dlouhý čas potřebují zase k tomu, aby si mezi sebou v nově se tvořícím řetězci vytvořily vazbu. „Když je délka obou časů srovnatelná, nastává proces výběru. Některé aminokyseliny jsou totiž lépe připravené než jiné. Právě zde bychom mohli hledat počátek veškerého kódování,“ vysvětluje jeden ze spoluautorů studie, Američan Albert Libchaber.

Více se dozvíte v:

M. Barbieri: Organické kódy, Academia, Praha 2006

Jak se dělá protein?

 Na začátku cesty k proteinu je informace, uložená v molekule DNA. Ta je v ní zapsaná prostřednictvím čtyř bází, které označujeme písmenky A,G,T,C. Aby však mohlo dojít k dalšímu kroku, musí se dvoušroubovice nejprve rozdělit a přepsat na komplementární vlákno, jakýsi nosič. Tento nosič informace však v dnešních buňkách již není tvořen DNA, ale její jednovláknitou „sestřičkou“, (mediátorovou – m) RNA. Po tomto přepisu, neboli transkripci, se o zrod budoucího proteinu starají spolu s množstvím nejrůznějších enzymů už jen různé varianty RNA. V drobounkých ribozomech, které jsou z velké části také tvořeny zvláštní formou RNA (rRNA), se vlákno získané přepisem „přeloží“ do řeči aminokyselin a první podoba proteinové molekuly je na světě. Aby se však spolu DNA a RNA na přípravě budoucí molekuly vůbec „domluvily“, musí používat společný slovník, genetický kód. Pro každou dílčí cihličku proteinu (aminokyselinu, kterých živá těla používají 20) proto existuje jedno nebo i více „slov“, tvořených třemi písmenky kódu – triplet čili kodón (např. AUG, UGG atd.). Jak ale tento kód vznikl? Zatím přesně nevíme, jisté však je, že roli při tom hrály konkrétní vlastnosti jednotlivých zúčastněných molekul.

Rubriky:  Genetika
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Jak měl člověk najednou o „kolečko víc“

Jak měl člověk najednou o „kolečko...

Kolo je plochá součást kruhového tvaru, která se může otáčet kolem svého...
12. dubna 1961 lidstvo pootevřelo vesmírnou bránu

12. dubna 1961 lidstvo pootevřelo...

12. dubna 1961 vzlétl první člověk do vesmíru. Stal se jím...
Většinu případů rakoviny způsobí chyba v překladu DNA

Většinu případů rakoviny způsobí...

Nepředvídatelné chyby v kopírování DNA při dělení buněk jsou podle...
S čím se hraje baseball?

S čím se hraje baseball?

Baseball je kolektivní míčová hra, při níž se míč odpaluje za pomoci pálky. Tou se...
Umělý život klepe na dveře

Umělý život klepe na dveře

Uměle vytvořený člověk zatím bývá jen námětem sci-fi filmů a románů. A i když...
Humanoidní robot z Koreje

Humanoidní robot z Koreje

Jihokorejští vědci sestavili humanoidního robota, který by měl být schopen lidem...
Proč se věk nobelistů neustále zvyšuje?

Proč se věk nobelistů neustále...

Co mají všichni nositelé Nobelovy ceny za rok 2016 společného? Jsou...
Roboti a splněné sny

Roboti a splněné sny

Nevíte, kde vzít inspiraci pro své nápady? Můžete zajít...
Motor, který nesplnil všechna očekávání

Motor, který nesplnil všechna...

Wankelův motor je typem spalovacího motoru s rotačním pístem. Využívá...
Vybroušená krása

Vybroušená krása

Diamant je nejtvrdší známý přírodní minerál. Jde o krystalickou formu uhlíku....

Nenechte si ujít další zajímavé články

6 lidí s nejvyšším IQ: Znáte je?

6 lidí s nejvyšším IQ: Znáte je?

Chytřejší než oni je snad jen superpočítač....
Úspěch na Islandu: Vrt přímo do srdce sopky!

Úspěch na Islandu: Vrt přímo do...

Na poloostrově Reykjanes se nedávno odehrála velká...
Mohli arabští kupci v 10. století považovat Prahu za kamenné město?

Mohli arabští kupci v 10. století...

Obchodník vede muže se spoutanýma rukama a smyčkou na...
Tajemná glosolálie: Je možné mluvit řečí, kterou jsme se nikdy neučili?

Tajemná glosolálie: Je možné mluvit...

Když nastal den letnic, byli všichni shromážděni...
VIDEO: Ukázková práce estonských policistů

VIDEO: Ukázková práce estonských...

Policisté to mnohdy nemají lehké. Zvláště...
Rok 2050: Vláda žen a konec chození do práce!

Rok 2050: Vláda žen a konec...

Otázka, jak bude vypadat svět budoucnosti,...
Co leží pod Pekingem? Obrovské podzemní město!

Co leží pod Pekingem? Obrovské...

Přezdívá se jim Krysí národ. Žijí v místnostech a...
Skrytá bojiště druhé světové války: Propaganda jako zbraň!

Skrytá bojiště druhé světové...

Druhá světová válka probíhala nejen na bojištích, ale...
7 nejunikátnějších fontán na světě

7 nejunikátnějších fontán na světě

Fontány bývají místy, u nichž básníci píší své...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.