ЗАПИТАННЯ 3
Звідки походять інструкції?
Чому у вас саме така зовнішність, колір очей, волосся та шкіри? Завдяки чому ви маєте такий зріст і статуру? Чому ви схожі на одного чи на обох батьків? Чому з одного боку ваших пальців м’які пучки, а з іншого — тверді нігті?
У часи Чарлза Дарвіна ці запитання були оповиті таємницею. Дарвіна самого цікавило, як від покоління до покоління передаються певні риси й особливості, але він мало що знав про закони генетики та клітинні механізми, які відповідають за спадковість. Сучасні біологи вже десятиліттями вивчають людські гени й детальні інструкції, записані в дивовижній молекулі ДНК. Але без відповіді і далі лишається запитання: звідки ці інструкції там взялися?
Що каже багато вчених? Чимало біологів та інших науковців вважає, що ДНК і закодовані в ній інструкції з’явилися внаслідок ряду випадкових подій, які відбувалися протягом мільйонів років. На думку цих вчених, ні будова молекул, ні інформація, яка в них зберігається чи передається, ні те, як вони функціонують,— ніщо не свідчить про задум17.
Що каже Біблія? Згідно з Біблією, інформація про різні частини нашого тіла і навіть точний час їхнього формування записані в символічній книзі, автором якої є Бог. Ось що про цю Божу книгу написав цар Давид: «Мого зародка бачили очі Твої, і до книги Твоєї записані всі мої члени та дні, що в них були вчинені, коли жодного з них не було» (Псалом 139:16).
Що виявляють факти? Якщо теорія еволюції правдива, тоді має існувати принаймні якась можливість того, що ДНК виникла внаслідок ряду випадкових подій. Якщо ж правдива Біблія, тоді ДНК повинна бути незаперечним доказом того, що вона повстала не через хаос, а завдяки величному розуму.
Світ ДНК дуже захопливий. Спробуймо розповісти про цю молекулу простими словами, щоб можна було зрозуміти її будову і функції. Запрошуємо вас на ще одну екскурсію, але цього разу всередину людської клітини. Уявіть, що ви в музеї, в якому показано, як функціонує така клітина. Цей музей — макет людської клітини, збільшеної в 13 000 000 разів. Його розміри відповідають розмірам стадіону на 70 000 глядачів.
Ввійшовши всередину музею, ви із захопленням розглядаєте експонати дивовижних форм та будови. Далі ви прямуєте до центру клітини, де розміщене ядро — куля заввишки з 20-поверховий будинок.
Ви входите крізь двері в зовнішній оболонці ядра, тобто в мембрані, і роздивляєтесь довкола. Вам відразу впадають в очі 46 хромосом. Всі вони згруповані в пари, які різняться розмірами. Найближча до вас пара заввишки з 12-поверховий будинок (1). Кожна хромосома посередині має перетяжку, тому нагадує дві з’єднані сосиски. Щоправда, вони такі товсті, як стовбури дерев. Макети хромосом обмотані канатами. Підійшовши ближче, ви помічаєте, що кожен виток канату має вертикальні лінії, між якими є коротші горизонтальні (2). Що це? Стоси книжок? Ні, це зовнішні краї петель, які щільно спресовані у стовпчики. Смикнувши за петлю, ви з легкістю витягуєте її і бачите, що вона складається з менших туго скручених спіралей (3). У розкрученому вигляді ці спіралі нагадують довжелезний шнур, який і є основою всього. Що це за шнур?
БУДОВА ДИВОВИЖНОЇ МОЛЕКУЛИ
Цей шнур, складова макета хромосоми, завтовшки близько 2,5 сантиметра. Він туго намотаний на котушки (4), завдяки чому утворюються спіралі в спіралях. Ці спіралі мають своєрідне риштування, яке надає їм стабільності. З підпису під експонатом ми дізнаємося, що цей шнур упакований дуже компактно. Якщо розкрутити шнур кожної хромосоми, то загальна довжина усіх шнурів дорівнюватиме приблизно половині окружності Земліa.
В одній науковій книжці це компактне пакування названо «неповторним шедевром інженерії»18. Чи розсудливо вірити, що такий шедевр виник без інженера? Або уявіть, що в нашому музеї є величезний магазин, в якому мільйони різних товарів розставлені настільки впорядковано, що можна відразу знайти потрібну річ. Хіба можна припустити, що ніхто не приклав до цього рук? Звичайно, ні. Адже вражає вже сама впорядкованість товарів у магазині.
Підпис під експонатом заохочує взяти в руки шнур і уважно розглянути його (5). Ви бачите, що він складається з двох скручених по спіралі шнурів, між якими на однаковій відстані розміщені крихітні щаблі. Цей подвійний шнур нагадує гвинтову драбину (6). Врешті ви розумієте, що тримаєте в руках модель молекули ДНК. Це одна з найбільших таємниць усього живого!
Одна компактно спакована молекула ДНК з її котушками та риштуванням і є хромосомою. Щаблі цієї драбини називаються парами основ чи парами нуклеотидів (7). Яку роль вони виконують? Для чого вони? На одному з підписів міститься спрощене пояснення.
ДОСКОНАЛА СИСТЕМА ЗБЕРІГАННЯ ІНФОРМАЦІЇ
Ключ до розуміння ДНК криється в щаблях гвинтової драбини. Припустіть, що ця драбина розкололася і з кожного боку лишилися частинки щаблів. Вони бувають лише чотирьох видів, і науковці позначають їх літерами А, Г, Ц і Т. Вчені були вражені, зрозумівши, що за допомогою комбінацій цих літер кодується інформація, яку містить ДНК.
Ви, мабуть знаєте, що в XIX столітті було винайдено азбуку Морзе, завдяки якій люди могли передавати інформацію по телеграфу. Хоча ця азбука має тільки дві «літери» — крапку і тире, ними можна записати безліч слів та речень. Азбука ДНК складається з чотирьох літер. З комбінації цих літер — А, Г, Ц і Т — пишуться «слова», які називаються кодонами, а з кодонів — цілі «історії», тобто гени. Кожен ген в середньому містить 27 000 літер. Ці гени і довгі проміжки між ними укладені в своєрідні розділи — хромосоми. Ціла «книга» — геном, тобто повна генетична інформація про конкретну людину, складається з 23 хромосомb.
Якби геном записати на папері, то вийшла б величезна книга. Загалом людський геном складається приблизно із трьох мільярдів пар нуклеотидів, або щаблів драбини ДНК19. Уявіть собі багатотомну енциклопедію, кожен том якої має понад тисячу сторінок. Геном людини зайняв би 428 таких томів. Але кожна клітина містить дві копії геному, тобто 856 томів уявної енциклопедії. Щоб власноруч надрукувати свій геном, треба було б працювати приблизно 80 років по вісім годин у день і без відпустки.
Навіть якби вам вдалося надрукувати всю цю інформацію, то вона б виявилася непотрібною. Адже вам просто не під силу запакувати сотні громіздких томів у кожну зі 100 трильйонів мікроскопічних клітин свого тіла.
Професор молекулярної біології та інформатики зазначає: «В одному грамі молекули ДНК, об’єм якої у висушеному вигляді становив би близько одного кубічного сантиметра, зберігається стільки інформації, скільки в одному трильйоні компакт-дисків»20. Що це означає? Як уже згадувалося, ДНК містить гени з інструкціями для побудови людського організму, і всі клітини мають повний набір таких інструкцій. В одній лише чайній ложці ДНК міститься інформація, на основі якої можна створити в 350 разів більше людей, ніж живе сьогодні! А для створення семи мільярдів людей, які нині населяють нашу планету, достатньо, щоб ДНК вкрила цю ложку тоненькою плівкою21.
КНИГА БЕЗ АВТОРА?
Незважаючи на чудеса сучасних технологій, жоден людський пристрій не може вмістити такої кількості інформації, як ДНК. Все ж порівняймо цю молекулу з компакт-диском. Уже сам вигляд круглого блискучого диска свідчить про те, що його виготовили розумні люди. А тепер припустіть, що на ньому записано не просто набір незрозумілих випадкових даних, а чіткі детальні інструкції для побудови, обслуговування і ремонту складних механізмів. Ця інформація не впливає ні на розмір, ні на вагу диска, але власне вона є найважливішою. Чи записані інструкції не переконують вас, що над цим диском попрацював хтось надзвичайно розумний? Хіба інформація могла з’явитися на диску сама по собі?
Погодьтесь, що досить доречно порівняти ДНК з диском або книжкою. В одній праці про геном сказано: «Порівняння генома з книжкою не назвеш навіть метафорою. Адже книжка — це інформація, записана символами... Те саме можна сказати і про геном». Автор продовжує: «Геном є дуже розумною книжкою, оскільки у відповідних умовах він може копіювати і зчитувати себе»22. Це ще одна важлива особливість ДНК.
«МАШИНИ» В ДІЇ
Повернімося знову в наш музей. Довкола панує тиша. Ви стоїте коло ядра клітини і, розглядаючи його, запитуєте себе: «Чи дійсно все тут таке нерухоме?» Тоді ви помічаєте під склом інший експонат — макет частини ДНК, а також напис над ним: «Для перегляду натисніть кнопку». Ви натискаєте і чуєте, як екскурсовод пояснює: «ДНК виконує принаймні два важливих завдання. Перше називається реплікацією. Під час реплікації робиться копія ДНК, завдяки чому кожна нова клітина отримує повний набір тої самої генетичної інформації. Подивіться, як це відбувається».
З одного боку нашого експоната видно отвір. У ньому з’являється дивовижна машина, а точніше сукупність поєднаних між собою пристроїв. Ця машина наближається до ДНК і, прикріпившись, починає рухатись по ній, як поїзд по колії. Оскільки швидкість машини доволі велика, важко зрозуміти, що саме вона робить. Але там, де машина проїхала, ви бачите не один шнур ДНК, а два.
Екскурсовод продовжує: «Процес реплікації ДНК показано дуже спрощено. Група молекулярних машин, які називаються ферментами, рухаються по ДНК і, розділяючи її на два окремі шнури, використовують кожен шнур як шаблон для створення нового комплементарного шнура. Ми не можемо показати вам усіх механізмів, що беруть участь у процесі реплікації. Тут не видно крихітного механізму, який рухається попереду реплікаційної машини і перерізає один з ланцюгів ДНК. Завдяки цьому ДНК вільно обертається і не скручується надто туго. Неможливо також показати і того, як по кілька разів перевіряється точність реплікації ДНК. Спеціальні пристрої дуже ретельно вишукують і виправляють усі помилки». (Дивіться малюнок у супровідній інформації).
Далі екскурсовод розповідає: «Але ми можемо показати, з якою швидкістю усе відбувається. Ви, мабуть, помітили, що ця машина рухається по драбині ДНК доволі швидко — 100 щаблів, або пар нуклеотидів, за секунду23. Якби ДНК мала розміри залізничної колії, то ця машина мчала б зі швидкістю понад 80 кілометрів за годину. А в бактеріях ці крихітні реплікаційні машини рухаються в десять разів швидше! В людській клітині працюють сотні реплікаційних машин, прикріплених у різних ділянках ДНК. Лише за вісім годин вони здатні зробити повну копію геному людини»24. (Дивіться супровідну інформацію «Молекула, яку можна зчитувати і копіювати»).
ЗЧИТУВАННЯ ДНК
Реплікаційна машина ДНК зникає з поля зору, і з’являється нова машина, яка теж рухається по ДНК, але значно повільніше. Ви бачите, як шнур ДНК входить у цю машину з одного боку і без жодних змін виходить з другого. Але ще з іншого отвору машини виростає, наче хвіст, новий одинарний шнур. Що ж відбувається?
Екскурсовод пояснює: «Друге важливе завдання ДНК — це транскрипція. ДНК ніколи не покидає безпечного ядра клітини. Тож як можна прочитати і застосувати інформацію, що міститься в генах і є необхідною для побудови усіх білків нашого організму? Ззовні ядра клітини надходять хімічні сигнали й активують ділянку ДНК з потрібним геном. Ферментна машина знаходить цю ділянку і робить копію гена. Для цього вона послуговується молекулою РНК. Ця РНК схожа на одинарний шнур ДНК, але не до кінця. Її завдання — переносити закодовану в генах інформацію. РНК отримує цю інформацію у ферментній машині, а тоді, покинувши ядро, прямує до однієї з рибосом. У рибосомі на основі цієї інформації будується білок».
Те, що ви побачили, напевно, справило на вас сильне враження. Ви в захопленні від музею і від винахідливості тих, хто придумав і сконструював ці машини. А що, якби всі експонати музею стали рухатися, демонструючи тисячі процесів, які відбуваються в людській клітині водночас? Це було б справжнє видовище!
Але власне зараз усі ці процеси, які виконують крихітні складні машини, проходять у 100 трильйонах клітин вашого тіла. Ваша ДНК зчитується, і так постачаються вказівки для побудови сотень тисяч різних білків вашого організму — його ферментів, тканин, органів тощо. В цю мить робляться копії вашої ДНК та виправляються помилки, щоб кожна нова клітина отримала повний набір інструкцій.
ЧОМУ ЦІ ФАКТИ ВАЖЛИВІ?
Ще раз запитаймо себе: «Звідки походять ці інструкції?» З Біблії видно, що автором цієї символічної книги є Вищий Розум. Чи такий висновок застарілий або суперечить науці?
Подумайте: чи під силу людям принаймні збудувати вищеописаний музей? Зробити це надзвичайно складно. Сьогодні ще не все відомо про геном і його функції. Вчені й досі намагаються з’ясувати, де розміщуються всі гени і яку роль вони виконують. А гени становлять лише маленьку частину ланцюга ДНК. Що тоді сказати про довгі ділянки, які не містять генів? Науковці назвали ці ділянки «смітниковою» ДНК, однак останнім часом виявилось, що така назва не дуже влучна. Ці ділянки можуть відповідати за те, як зчитуються гени. Тож навіть якби вчені змогли створити абсолютно точну модель ДНК і машин, які копіюють і перевіряють її, чи вона функціонувала б, як справжня?
Відомий вчений Річард Фейнман перед смертю написав: «Я не розумію того, чого сам не можу створити»25. Таке смирення заслуговує похвали. І його слова дуже правдиві у випадку ДНК. Вчені не можуть створити ДНК з усіма її реплікаційними і транскрипційними машинами і не можуть розгадати всіх її таємниць. Однак дехто з них на сто відсотків впевнений, що все повстало внаслідок збігу обставин та різних збоїв. Чи факти, які ми щойно розглянули, підтверджують це?
Деякі вчені на основі фактів дійшли іншого висновку. Наприклад, Френсіс Крік, який брав участь у розшифруванні структури ДНК, сказав, що ця молекула надто складна, аби виникнути внаслідок збігу обставин. За його припущеннями, розумні позаземні істоти послали ДНК на Землю, аби тут зародилося життя26.
Не так давно відомий філософ Ентоні Флу, який протягом 50 років був прихильником атеїзму, кардинально змінив свої погляди. У віці 81 року він почав вважати, що життя мусив створити якийсь розум. Чому Флу змінив свої погляди? Внаслідок дослідження ДНК. Коли йому сказали, що його нові переконання можуть бути непопулярними у наукових колах, він відповів: «Це дуже погано. Усе життя я дотримувався принципу... треба визнавати факти, хоч би до якого висновку вони вели»27.
Що думаєте ви? До якого висновку ведуть вищезгадані факти? Уявіть, що ви опинилися в комп’ютеризованій диспетчерській великої фабрики. Усією роботою на фабриці керує складна комп’ютерна програма. Крім того, ця програма постійно дає вказівки, як будувати і обслуговувати все устаткування, та ще й копіює себе і перевіряє ці копії. Чи можна дійти висновку, що комп’ютер і його основна програма виникли самі по собі? Чи швидше їх створив хтось дуже розумний? Факти говорять самі за себе.
a У книжці «Молекулярна біологія клітини» використовується інший приклад. Там сказано, що запакувати ці довгі шнури, тобто ланцюги ДНК, в ядро клітини,— це все одно, що запакувати 40 кілометрів дуже тоненької нитки в тенісний м’ячик. Але запакувати нитку треба так, щоб кожна її частина залишалась легкодоступною.
b Клітини містять дві копії геному, тобто 46 хромосом.