Appendix A

Teamwerk nodig voor het bestaan van het leven

Er zou geen leven op aarde kunnen bestaan zonder het teamwerk van eiwit- en nucleïnezuurmoleculen (DNA of RNA) in een levende cel. Laten wij in het kort eens enkele van de details van dat intrigerende moleculaire teamwerk onder de loep nemen, want ze vormen de reden waarom velen het moeilijk vinden te geloven dat levende cellen door toeval zijn ontstaan.

Wanneer wij een kijkje in het menselijk lichaam nemen, tot het niveau van en zelfs tot binnen in onze microscopische cellen, ontdekken wij dat wij hoofdzakelijk uit eiwitmoleculen bestaan. De meeste hiervan zijn opgebouwd uit op linten gelijkende ketens van aminozuren die in verschillende vormen gebogen en gedraaid zijn. Sommige zijn opgevouwen tot een bolletje, terwijl andere de vorm hebben van harmonikaplooien.

Bepaalde eiwitten werken samen met vetmoleculen om celmembranen te vormen. Andere helpen mee om zuurstof van de longen naar de rest van ons lichaam te transporteren. Sommige eiwitten dienen als enzymen (katalysatoren) om ons voedsel te verteren door de eiwitten in het voedsel af te breken tot aminozuren. Dit zijn slechts enkele van de duizenden taken die eiwitten verrichten. U zou gelijk hebben als u zou zeggen dat eiwitten de geschoolde werkkrachten van het leven zijn; zonder eiwitten zou er geen leven bestaan. Eiwitten op hun beurt zouden niet bestaan zonder hun relatie met DNA. Maar wat is DNA? Hoe ziet het er uit? Wat is de relatie met eiwitten? Briljante geleerden hebben Nobelprijzen gewonnen voor het ontdekken van het antwoord op deze vragen. Wij hoeven echter geen gevorderde biologen te zijn om de fundamentele feiten te begrijpen.

Het moedermolecule

Cellen zijn hoofdzakelijk opgebouwd uit eiwitten, en er zijn dus voortdurend nieuwe eiwitten nodig om cellen in stand te houden, nieuwe cellen te maken en chemische reacties in cellen te vergemakkelijken. De instructies die nodig zijn voor de produktie van eiwitten zijn vastgelegd in moleculen DNA (desoxyribonucleïnezuur). Laten wij, om beter te begrijpen hoe eiwit wordt geproduceerd, het DNA eens van dichterbij bekijken.

DNA-moleculen bevinden zich in de celkern. Behalve dat het DNA instructies bevat die nodig zijn voor de produktie van eiwitten, wordt daarin genetische informatie opgeslagen en van de ene generatie cellen aan de volgende doorgegeven. De vorm van DNA-moleculen lijkt op een gedraaide touwladder (een „dubbele helix” genoemd). Elk van de twee strengen in de DNA-ladder bestaat uit een enorm aantal kleinere onderdelen, nucleotiden genaamd, die in een van de volgende vier soorten voorkomen: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T). Met dit DNA-„alfabet” vormt een tweetal letters — hetzij A met T of G met C — één sport in de dubbele-helixladder. De ladder bevat duizenden genen, de basiseenheden van de erfelijkheid.

Een gen bevat de informatie die nodig is om een eiwit te vormen. De volgorde van de letters in het gen vormt een gecodeerde boodschap of blauwdruk die voorschrijft wat voor soort eiwit er gevormd moet worden. Derhalve is het DNA, met al zijn onderdelen, het moedermolecule van het leven. Zonder zijn gecodeerde instructies zouden de uiteenlopende eiwitten niet kunnen bestaan — en zou er dus geen leven bestaan.

De tussenpersonen

Maar aangezien de blauwdruk voor de vorming van een eiwit opgeslagen ligt in de kern van de cel en de eigenlijke plaats voor de vorming van eiwitten zich buiten de kern bevindt, is er hulp nodig om de gecodeerde blauwdruk uit de kern naar het „bouwterrein” te krijgen. Moleculen RNA (ribonucleïnezuur) verschaffen deze hulp. RNA-moleculen komen chemisch overeen met die van DNA, en er zijn verschillende vormen van RNA nodig om het werk te doen. Laten wij deze uiterst complexe processen voor het met behulp van RNA vervaardigen van onze essentiële eiwitten eens onderzoeken.

Het werk begint in de kern van de cel, waar een stukje van de DNA-ladder openritst. Dit stelt RNA-letters in staat zich te koppelen aan de blootliggende DNA-letters van een van de DNA-strengen. Een enzym beweegt zich langs de RNA-letters om ze tot een streng aaneen te hechten. Zo worden DNA-letters overgeschreven in RNA-letters en vormen ze wat u een DNA-dialect zou kunnen noemen. De nieuwgevormde RNA-keten scheidt zich af en de DNA-rits sluit zich weer.

Na verdere modificatie is dit speciale type RNA, het boodschapper-RNA, klaar. Het verlaat de kern en begeeft zich naar het terrein voor de eiwitproduktie, waar de RNA-letters worden gedecodeerd. Elk stel van drie RNA-letters vormt een „woord” dat om een specifiek aminozuur vraagt. Een andere RNA-vorm zoekt naar dat aminozuur, grijpt het met behulp van een enzym en brengt het naar het „bouwterrein”. Terwijl de gecodeerde RNA-boodschap wordt gelezen en vertaald, wordt er een groeiende keten aminozuren geproduceerd. Deze keten krult en vouwt zich op tot een unieke vorm, die tot één soort eiwit leidt. En er kunnen wel meer dan 50.000 soorten in ons lichaam zijn.

Zelfs dit opvouwproces van eiwitten is veelbetekenend. In 1996 „traden wetenschappers in de hele wereld, uitgerust met hun beste computerprogramma’s, in het strijdperk om een van de meest complexe problemen in de biologie op te lossen: hoe één enkel eiwit, dat is opgebouwd uit een lange keten van aminozuren, zich opvouwt tot de ingewikkelde vorm die de rol bepaalt die het in het leven speelt. . . . Het resultaat, kort gezegd, was dit: de computers verloren en de eiwitten wonnen. . . . Geleerden schatten dat er voor een eiwit van gemiddelde grootte, opgebouwd uit 100 aminozuren, 10²⁷ (een miljard miljard miljard) jaar nodig zou zijn om het opvouwprobleem op te lossen door elke mogelijkheid te berekenen.” — The New York Times.

Wij hebben slechts een samenvatting beschouwd van de manier waarop een eiwit wordt gevormd, maar u kunt begrijpen wat een ongelofelijk ingewikkeld proces het is. Hebt u enig idee hoe lang een keten van twintig aminozuren erover doet om zich aaneen te rijgen? Ongeveer één seconde! En dit proces voltrekt zich voortdurend in onze lichaamscellen, van ons hoofd tot onze voeten en overal daartussen.

Waar gaat het om? Hoewel er andere factoren — te veel om op te noemen — bij betrokken zijn, is het teamwerk dat nodig is om leven te produceren en in stand te houden, ontzagwekkend. En de term „teamwerk” is eigenlijk nog te zwak voor de precieze interactie die vereist is om een eiwitmolecule te produceren, aangezien een eiwit informatie uit DNA-moleculen nodig heeft en DNA verschillende vormen van gespecialiseerde RNA-moleculen nodig heeft. Ook kunnen wij niet voorbijgaan aan de diverse enzymen, die elk een specifieke en vitale rol vervullen. Terwijl ons lichaam nieuwe cellen aanmaakt, wat miljarden malen per dag en zonder onze bewuste leiding gebeurt, heeft het kopieën nodig van alle drie de componenten — DNA, RNA en eiwitten. U kunt wel begrijpen waarom het tijdschrift New Scientist opmerkt: „Neem een van de drie weg en het leven komt tot stilstand.” Of om dit nog verder door te voeren: Zonder een compleet en functionerend team kon het leven niet zijn ontstaan.

Is het redelijk dat elk van die drie moleculaire teamleden spontaan is ontstaan op dezelfde tijd, op dezelfde plaats en zo precies afgestemd dat ze zich konden verbinden om hun wonderen te verrichten?

Er is echter een alternatieve verklaring voor de wijze waarop het leven op aarde is ontstaan. Velen zijn gaan geloven dat het leven het zorgvuldige produkt was van een Ontwerper met een intelligentie van de hoogste orde.