Kao posledica objašnjenja strukture i funkcije DNK tokom 1950-ih i ranih 1960-ih, počela je da se stvara radikalno nova koncepcija života. Ne samo da su molekularni biolozi otkrili da DNK nosi informaciju, oni su ubrzo počeli da veruju da živi organizmi moraju da sadrže sisteme za obradu genetske informacije. Baš kao što su digitalne informacije koje se nalaze na disku beskorisne bez uređaja za čitanje diska, tako je informacija koja se nalazi u DNK beskorisna bez sistema za obradu Informacije koji se nalazi u ćeliji. Kao što je Richard Lewontin primetio: “Nijedna živa molekula [tj biomolekula] nije samo-reprodukovana. Jedino cele ćelije mogu da sadrže sve potrebne mašine za samo-reprodukciju…. Ne samo da je DNK nesposobna da izradi kopiju sebe, uz nečiju pmoć ili bez pomoći, nego je i nesposobna da ‘napravi’ bilo šta drugo…. Proteini ćelije su napravljeni od drugih proteina, a bez te mašinerije za formiranje proteina ništa ne može da se formira”¹.

Crick (Francis Crick) je bio u pravu: ćelija sadrži ne samo riznicu molekularne genetske informacije, nego i kod za prevođenje informacija u DNK molekuli (kao i njen RNK prepis) u konstrukciji proteina. Ali to zahteva neki fizički medijum za prenos informacija. Nakon Crick-a i drugi su shvatili da ovaj prenos nije postignut putem direktne atrakcije amino kiselina na osnovu pojedinačnih nukleotida ili bazama grupa –  kao što je Gamow predložilo – nego je postalo evidentno da je transkripcija i prevođenja genetskih informacija posredovano kompleksnim sistemom za obradu informacija koji je načinjen od mnogih vrsta nukleinskih kiselina (kao što su mRNK i tRNK) i mnogih specifičnih enzima.

Ova i druga dešavanja u molekularnoj biologiji od 1960-tih su pokazala da sistem za obradu informacija ćelije zavisi od “čvrsto integrisaniog” sistema komponenti – zaista je to sistem sistema. Oba sistema, transkripcija i prevođenje zavise od brojnih proteina, od kojih su mnogi zajednički neobhodni za da bi se sinteza proteina uopšte i dogodila. Ipak, svi ovi proteini su napravljeni od strane ovog samog procesa. Na primer, proteini uključeni u transkripciju kao što   su RNK polimersi, su izgrađeni od instrukcija prenošenim na RNK transkriptu. Prevod prepisa RNK zavisi od drugih specijalizovanih enzima kao što su sinteze. Pa ipak, informacije za izgradnju ovih enzima su prevedene u toku procesa prevođenja koju same sinteze olakšavaju.

Biohemičar David Goodsell opisuje problem: “Ključni molekularni proces koji čini moderni život mogućim je sinteza proteina, s obzirom da se proteini koristi u gotovo svakom aspektu života. Sinteza proteina ponovo zahteva čvrsto integrisan niz reakcija, od kojih su većina njih same obavljene zahvaljujući proteinima.”² Ili pak, kao što Jackues Monod navodi 1971. godine: “Kôd je besmislen ukoliko nije preveden. Moderne mašine za prevođenje u ćeliji sastoji se od najmanje pedeset makromolekularnih komponenta koje su same kodirane u DNK: kod ne može da bude preveden na drugi način nego kao proizvod prevoda.”³ (Naučnici sada znaju da prevod zapravo zahteva više od stotinu proteina) ⁴.

Integrisana složenost ćelijskog sistema za obradu informacije je dovela do nekih dubokih razmišljanja. Kao što Lewontin pita: “Šta proizvodi proteine koji su neophodni da bi se napravili proteini?”⁵ Kao što je David Goodsell rekao, Ovo “je jedana od neodgovorenih zagonetki biohemije: šta dolazi prvo, protein ili sinteza protein? Ako su proteini potrebni za proizvodnju proteina, kako je cela stvar započela?”⁶ Krajnji rezultat sinteze proteina je potreban pre nego što sama sinteza može da počne.

Međuzavisnost proteina i nukleinskih kiselina izaziva mnoge očevidne dileme po principu “šta je pre nastalo, kokoška ili jaje” –  dilema koje teorije o poreklu života pre pre 1960. godine nisu ni predvidele a niti se time bavile. Ćeliji treba protein za proces i izražavanje informacije u DNK da bi izgradile proteine. Ali, izgradnja DNK molekula (u toku procesa replikacije DNK) isto tako zahteva proteine. Dakle, koji je postalo prvo, kokoška (nukleinske kiseline) ili jaje (proteini)? Ukoliko su prvo nastali protein, kako se to desilo s obzirom da sve postojeće ćelije izgrađuju proteine iz kolekcije uputstva koja se nalaze u DNK. Kako je bilo koji od njih nastao bez drugoga?

Kao što se pitao britanski filozof Sir Karl Popper: “Ono što čini poreklo života i genetski kod uznemirujuću zagonetku je ovo: kod ne može da se prevede osim pomoću određenih proizvoda svog prevoda. Ovo predstavlja zaista zagonetan krug: čini se začarani krug, za svaki pokušaj da se formira model ili teorija, o nastanku genetskog koda”⁷. Čak i najjednostavnija živa bića deluju kao složeni sistemi više međuzavisnih delova. Pa ipak, kako je ova funkcija života nastala, je prema Jacques Monod-u “veoma teško zamisliti.” ⁸

Redefinisano pitanje

Slika ćelije koju je dala moderna molekularna biologija je dovela naučnike do redefinisanja pitanja o poreklu života. Otkrivanje  činjenice da život ima sistem za obradu informacija, sa svojom razrađenom funkcionalnom integracijom proteina i nukleinskih kiselina, je učinilo jasnim da naučnici koji istražuju poreklo života, sada moraju da objasne poreklo od najmanje tri ključne funkcije života. Prvo, oni moraju da objasne poreklo sistema za čuvanje i enkodiranja digitalnih podataka u ćeliji, tj. kapacitet od DNK za skladištenje digitalno kodiranih informacija. Drugo, oni moraju da objasne poreklo velike količine navedene kompleksnosti ili funkcionalno određene informacije u DNK. Treće, oni moraju da objasne poreklo integrisane kompleksnosti – funkcionalnu međuzavisnost delova – ćelijinog sistema za obradu informacije.

1. Lewontin, “The Dream of the Human Genome.”
2. Goodsel, The Machinery of Life, 45.
3. Monod, Chance and Necessity, 143.
4. Bult, et al., “Complete Genome Sequence”, Glass, et al., “Essential Genes of a Minimal Bacterium.”
5. Lewontin, “The Dream of the Human Genome,” esp. 33.
6. Goodsell, The Machinery of Life 45.
7. Popper, “Scientific Reduction.”
8. Nonod, Chance and Necessity, 143.

* Mayer, Stephen C., “Signature in the Cell”, 132-135

(140)

Integrisana kompleksnost i poreklo života*