Anhang A

Teamarbeit für das Leben

Das Leben auf der Erde könnte nicht existieren, wenn Proteinmoleküle und Nukleinsäuremoleküle (DNS und RNS) innerhalb einer Zelle nicht wie ein Team zusammenarbeiteten. Werfen wir einen Blick auf einige Details dieser faszinierenden molekularen Zusammenarbeit, denn wegen dieser Details finden viele es schwer, zu glauben, daß lebende Zellen durch Zufall ins Dasein kamen.

Wenn wir in den menschlichen Körper, ja bis ins Innere der mikroskopisch kleinen Zellen vordringen, stellen wir fest, daß wir hauptsächlich aus Proteinmolekülen bestehen. Die meisten davon sind aus Bändern von Aminosäuren aufgebaut, die verschieden gefaltet und gedreht sind. Einige sind so gefaltet, daß sie wie ein Ball aussehen, während andere einer Ziehharmonika gleichen.

Bestimmte Proteine arbeiten mit fettähnlichen Molekülen zusammen, um Zellmembranen zu bilden. Andere helfen dabei, den Sauerstoff von der Lunge in alle übrigen Teile des Körpers zu befördern. Einige Proteine wirken als Enzyme (Katalysatoren), um Nahrung zu verwerten, indem sie die Proteine der Nahrung in Aminosäuren zerlegen. Dies sind nur einige von Tausenden Aufgaben der Proteine. Sie können treffenderweise als Facharbeiter des Lebens bezeichnet werden; ohne sie gäbe es kein Leben. Die Proteine ihrerseits würden nicht ohne ihre Verknüpfung mit der DNS existieren. Was ist die DNS? Wie sieht sie aus? Wie ist sie mit Proteinen verknüpft? Hervorragende Wissenschaftler haben Nobelpreise erhalten, weil sie die Antworten erforscht haben. Es bedarf jedoch keiner solch speziellen Biologiekenntnisse, um die Grundbegriffe zu verstehen.

Das Molekül mit der Urschrift

Zellen bestehen hauptsächlich aus Proteinen, deshalb sind fortlaufend neue Proteine nötig, um die Zellen instand zu halten, neue Zellen zu bilden und die chemischen Reaktionen in den Zellen zu erleichtern. Die Bauanleitung für die Proteine ist in den DNS-Molekülen enthalten. Um besser zu verstehen, wie Proteine hergestellt werden, sehen wir uns die DNS (Desoxyribonukleinsäure) etwas näher an.

Die DNS-Moleküle haben ihren Platz im Zellkern. Außer den nötigen Anweisungen für die Proteinherstellung sind genetische Informationen in der DNS gespeichert, die von einer Zellgeneration auf die nächste übertragen werden. Die Form der DNS-Moleküle erinnert an eine gedrillte Strickleiter (Doppelhelix). Zu den beiden Strängen der DNS-Leiter gehört eine riesige Anzahl kleinerer Teile, die Nukleotide genannt werden, von denen die folgenden vier Arten vorkommen: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). In diesem DNS-Alphabet bildet ein Buchstabenpaar — entweder A und T oder G und C — eine Sprosse der Doppelhelixleiter. Die Leiter umfaßt Tausende von Genen, die Grundelemente der Vererbung.

Ein Gen beherbergt die Informationen, die nötig sind, um ein Protein herzustellen. Die Buchstabenreihenfolge im Gen stellt eine verschlüsselte Botschaft dar oder eine Blaupause, auf der steht, welches Protein hergestellt werden soll. Folglich ist die DNS mit all ihren Untereinheiten das Molekül mit der Urschrift des Lebens. Ohne ihre verschlüsselten Anweisungen gäbe es die mannigfaltigen Proteine nicht — und somit kein Leben.

Die Boten

Da der Bauplan eines Proteins im Zellkern gespeichert wird, die eigentliche Produktion jedoch außerhalb abläuft, ist Hilfe nötig, um den verschlüsselten Bauplan vom Kern zur „Produktionsstätte“ zu befördern. Dabei helfen die RNS-(Ribonukleinsäure-)Moleküle. RNS-Moleküle ähneln chemisch den DNS-Molekülen, und es sind mehrere RNS-Arten dazu nötig. Betrachten wir einmal, wie diese äußerst komplexen Prozesse ablaufen, in denen mit der Hilfe von RNS die für uns so wichtigen Proteine hergestellt werden.

Die Arbeit beginnt im Zellkern, wo sich ein Teil der DNS-Leiter wie ein Reißverschluß auftrennt. Das gestattet es den RNS-Buchstaben, sich an den nunmehr freien DNS-Buchstaben eines der beiden DNS-Stränge anzulagern. Ein Enzym verknüpft dann diese RNS-Buchstaben zu einem Strang. Auf diese Weise werden die DNS-Buchstaben in RNS-Buchstaben umgeschrieben, wodurch so etwas wie eine DNS-Mundart entsteht. Die neugebildete RNS-Kette löst sich ab, und die DNS-Leiter schließt sich wieder.

Nach einer weiteren Modifizierung ist diese bestimmte Art Boten-RNS fertig. Sie verläßt den Kern und begibt sich zur Proteinproduktionsstätte, wo die RNS-Buchstabenkombinationen entschlüsselt werden. Jeweils drei RNS-Buchstaben bilden ein „Wort“, das eine bestimmte Aminosäure anfordert. Ein anderer Typ der RNS schaut sich nach dieser speziellen Aminosäure um, ergreift sie mit der Hilfe eines Enzyms und befördert sie zur „Baustelle“. Während der RNS-Satz gelesen und übersetzt wird, verlängert sich die Kette von Aminosäuren. Diese Kette dreht und faltet sich und nimmt dabei eine unverkennbare Form an, bis schließlich ein bestimmtes Protein entsteht. Und es gibt in unserem Körper insgesamt wahrscheinlich mehr als 50 000 Arten von Proteinen.

Sogar dieser Vorgang, bei dem sich ein Protein faltet, ist von Bedeutung. „Wissenschaftler aus aller Welt, denen die besten Computerprogramme zur Verfügung standen, konkurrierten [im Jahre 1996] miteinander, um das komplexeste Problem in der Biologie zu lösen: Wie bildet sich durch Faltung die komplizierte, für das Leben aufgabenspezifische Form eines einzelnen Proteins aus, das aus einer langen Aminosäurenkette besteht? ... Das Ergebnis lautete, kurz gesagt: Die Computer haben gegen die Proteine verloren. ... Wissenschaftler schätzen, daß das Durchspielen aller Möglichkeiten zur Lösung des Faltproblems bei einem Protein durchschnittlicher Größe, das aus 100 Aminosäuren besteht, 10²⁷ (eine Milliarde mal eine Milliarde Milliarden) Jahre dauern würde“ (The New York Times).

Wir haben zwar nur das Wesentliche der Proteinbildung betrachtet, aber sicher können wir erkennen, wie unvorstellbar kompliziert dieser Vorgang ist. Wie lange dauert es wohl, bis sich eine Kette von 20 Aminosäuren gebildet hat? Etwa eine Sekunde! Und dieser Vorgang läuft ständig in allen unseren Körperzellen ab, vom Kopf bis zum Fuß.

Was ist das Ausschlaggebende? Es ist die ehrfurchteinflößende Teamarbeit, die nötig ist, um das Leben zu erzeugen und zu erhalten, neben vielen anderen Faktoren, auf die hier nicht eingegangen werden kann. Überdies beschreibt der Ausdruck „Teamarbeit“ nur ungenügend die präzise Wechselwirkung, die erforderlich ist, um ein Proteinmolekül zu erzeugen, zumal ein Protein Informationen von DNS-Molekülen benötigt und die DNS verschiedene Typen spezialisierter RNS-Moleküle braucht. Nicht übersehen werden dürfen auch die verschiedenen Enzyme, von denen jedes eine bestimmte wichtige Aufgabe erfüllt. Wenn in unserem Körper neue Zellen gebildet werden, was täglich milliardenmal ohne unser bewußtes Dazutun geschieht, sind Kopien aller drei Komponenten erforderlich: DNS, RNS und Proteine. Man versteht, warum in der Zeitschrift New Scientist erklärt wird: „Nimmt man eines von den dreien weg, kommt das Leben allmählich zum Stillstand.“ Oder gehen wir noch einen Schritt weiter: Ohne ein vollständiges und funktionierendes Team hätte das Leben nicht zustande kommen können.

Ist es vernünftig, anzunehmen, daß alle drei molekularen Spieler des Teams spontan zur selben Zeit und am selben Ort aufgetreten sind und so genau abgestimmt, daß sie sich zusammentun konnten, um ihre Wunder zu vollbringen?

Es gibt jedoch eine andere Erklärung, wie das Leben auf der Erde entstanden ist. Viele sind zu dem Schluß gelangt, daß das Leben das Erzeugnis eines sorgfältig arbeitenden, höchst intelligenten Konstrukteurs ist.