„DNA i jego charakterystyczny kształt podwójnej helisy to już kulturowa ikona”1. Trudno byłoby ująć tę myśl trafniej. W rzeczy samej jest to jedna z najbardziej rozpoznawalnych cząsteczek. Schematy i modele jej struktury wyglądają imponująco. Jednak na szczególny podziw zasługuje to, jak cechy budowy chemicznej DNA czynią go doskonałym narzędziem dziedziczności.

Trzeba przyznać, że początkowo nie doceniano jego znaczenia, a kluczową rolę w przekazywaniu cech dziedzicznych przypisywano białkom. U podstaw tego błędnego przekonania leżało przyjęcie tak zwanej hipotezy tetranukleotydu, zaproponowanej przez biochemika Phoebusa Levene’a. Według tej hipotezy cztery zasady azotowe nukleotydów miały występować zawsze w równych ilościach i w sztywno ustalonej, zawsze takiej samej sekwencji, powtarzającej się w sposób monotonny i regularny. Gdyby rzeczywiście tak było, cząsteczka DNA nie nadawałaby się do pełnienia funkcji czynnika odpowiedzialnego za przekazywanie cech dziedzicznych. Czynnik taki musiałby bowiem posiadać zdolność tworzenia znacznej ilości różnych wariantów budowy, aby różnorodne cechy mogły być zapisane w jego strukturze.

Jednak w latach 40. XX wieku eksperymentalne badania przeprowadzone przez Oswalda Avery’ego potwierdziły słuszność identyfikowania DNA (kwasu deoksyrybonukleinowego) jako cząsteczki, która odpowiada za dziedziczenie.

Dalszy postęp w wyjaśnianiu tajemnicy dziedziczności przyniosła praca Erwina Chargaffa. Jego badania prowadzone w latach 50. przyczyniły się do odrzucenia hipotezy tetranukleotydu. Chargaff odkrył pewne intrygujące regularności (tak zwane reguły Chargaffa) w ilościowym udziale poszczególnych zasad azotowych w całej cząsteczce DNA, zupełnie inne od tego, o czym mówił wcześniej Levene.

Okazało się mianowicie, że w DNA zawartość czterech zasad: adeniny, tyminy, guaniny i cytozyny (odpowiednio A, T, G i C) wcale nie jest jednakowa. Zależności przedstawiały się owiele ciekawiej. Chargaff odkrył, że równość zachodzi tylko między ilością adeniny i tyminy (A = T) oraz między ilością guaniny i cytozyny (G = C), a ponadto wykazał, że u odmiennych gatunków inny jest stosunek ilości A i T do G i C. Argumentował, że w związku z tym, iż w DNA jest miejsce na różnorodność, może on odpowiadać za przekazywanie cech dziedzicznych. Zagadkowe prawidłowości stały się w pełni zrozumiałe dopiero po odkryciu struktury cząsteczki DNA.

Na początku lat 50. naukowcy niejako na wyścigi szukali odpowiedzi na pytanie o jej chemiczną budowę. Ostatecznie w 1953 roku przełomowego odkrycia dokonali James Watson i Francis Crick, którym udało się ułożyć kompletną całość ze wszystkich dostępnych danych.

Z rozwiązania łamigłówki wyłoniła się struktura zachwycająca złożonością i ogromnymi możliwościami tworzenia różnych kombinacji sekwencji. Podwójna helisa DNA, spiralna struktura utworzona z dwu antyrównolegle biegnących długich nici zbudowanych z nukleotydów (jednostek budulcowych składających się z grupy fosforanowej, części cukrowej i jednej z czterech zasad azotowych), doskonale odpowiada funkcji, jaką pełni ta cząsteczka.

Zobacz też:  ZASADA NATURALIZMU METODOLOGICZNEGO CZY ADEKWATNOŚCI PRZYCZYNOWEJ?

W obrębie pojedynczej nici potencjalnie każdy wariant sekwencji jest tak samo prawdopodobny, ponieważ nie ma różnicy w powinowactwie chemicznym pomiędzy poszczególnymi rodzajami nukleotydów – żadne właściwości chemiczne nie determinują kolejności ich łączenia. Dzięki temu DNA może być uniwersalnym tworzywem do skonstruowania ogromnej różnorodności genetycznej.

Natomiast precyzyjnie określone jest, jakie nukleotydy w dwu niciach mogą być położone naprzeciwko siebie, łącząc się za pomocą wiązań wodorowych. Jest to tak zwana zasada komplementarności, która mówi, że jeżeli w jednej nici w pewnym miejscu znajduje się adenina, to naprzeciw niej, w drugiej nici musi się znajdować tymina. Analogicznie guanina zawsze łączy się z cytozyną. Stąd też otrzymane przez Chargaffa prawidłowości. Ta własność jest niezbędna, by mógł zachodzić proces kopiowania materiału genetycznego, czyli replikacja. Bez niej nie ma mowy o rozmnażaniu (dlatego każdy, nawet najprostszy jednokomórkowy organizm, musi posiadać DNA).

Własność parowania nukleotydów zgodnie z zasadą komplementarności niezbędna jest także w procesie transkrypcji, w którym na podstawie matrycy DNA powstaje cząsteczka mRNA (tutaj zasadą azotową komplementarną wobec adeniny jest uracyl). Transkrypcja zaś jest pierwszym etapem w procesie ekspresji genów – procesie, który prowadzi do syntezy białka na podstawie informacji zapisanej w DNA.

Każda teoria dotycząca genezy życia musi zaproponować wyjaśnienie pochodzenia tej niezwykłej cząsteczki. Naukowi materialiści odrzucający możliwość jakiejkolwiek nadnaturalnej ingerencji wierzą, że DNA jest cząsteczką „z przypadku”, powstałą samoistnie ze związków chemicznych, bez udziału inteligencji i bez żadnego zaplanowanego celu. Inni, którzy nie przyjmują takiego założenia ograniczającego możliwość wyjaśniania zjawisk przyrodniczych tylko do przyczyn ze świata materialnego, nie mogą oprzeć się wrażeniu, że DNA został precyzyjnie zaprojektowany w konkretnym celu i wbudowany w żywe stworzenia.
Kolejne zagadnienia związane z funkcjonowaniem omawianej cząsteczki jeszcze to wrażenie pogłębiają.

* na podstawie książki Stephena C. Meyera „Podpis w komórce”: Stephen C. Meyer, Signature in the Cell. DNA and the Evidence for Intelligent Design, Harper One, New York 2009, s. 58 – 84
1 tamże, s. 27