Informația genetică este prezentă în ADN sub forma unui alfabet compus din patru litere: bazele A(Adenină), G(Guanină), C(Citosină) și T(Timină). Cu aceste patru „litere” trebuiesc codați aminoacizii care se găsesc în proteinele oricăror organisme. Așa cum am aflat deja, proteinele sunt tocmai fabricile vieții, îndeplinind diverse roluri pentru buna desfășurare a vieții celulei. Cum se organizează însă bazele azotate de mai sus pentru a construi în detaliu o … „hală industrială” ? Cum se alcătuiesc „cuvintele” care vor descrie mai apoi fiecărei celule ce are de făcut, astfel încât după divizare să formeze un organism funcțional complex?
Dacă unei baze i s-ar repartiza doar un singur aminoacid, atunci ar fi prezenți numai 4 aminoacizi într-o astfel de codificare. Dacă un aminoacid ar fi repartizat unei combinații de două baze(adică un cuvânt din două litere), o astfel de codificare ar reda 4 la puterea 2, adică 16 aminoacizi. Dar datorită faptului că există cel puțin 20 de aminoacizi, sunt cel puțin trei baze necesare ( adică un „cuvânt” format din trei litere)pentru a putea descrie toți aminoacizii. Fără să mai intru în detalii dificile ale chimiei organice, mă limitez la a remarca faptul că chiar dacă reușim să descifrăm „alfabetul” codului genetic, mai este un lung drum de parcurs ca să înțelegem bine felul în care acesta funcționează. E ca și cum s-ar spune că a cunoaște bine literele alfabetului chirilic nu îți asigură deloc stăpânirea perfectă a limbii ruse.
Un segment ADN care conține informația ereditară(genetică) pentru aminoacizii unui anumit tip de proteină este descris ca genă, factor ereditar sau cistron. Secvența de baze a acestei gene hotărăște structura aminoacizilor proteinei respective și prin asta funcționalitatea ei specifică. Cantitatea necesară de informație depinde în mod evident de complexitatea sistemului. În timp ce într-o celulă bacteriană întâlnim o moleculă-ADN de 1 mm lungime, corespunzător a 3 x 10 la puterea 6 perechi de nucleotide, o celulă umană conține molecule-ADN cu o lungime totală de 2 metri!
Trebuie neapărat să facem deosebire între două feluri de celule la om: celule-germen( aparținând genomului uman, adică substanței ereditare) și celule normale. În celulele-germen( spermatozoid și ovul) lungimea totală a șirului ADN însumează respectiv un metru, împărțit în 23 de cromozomi care corespund 3 x 10 la puterea 9 perechi de nucleotide. Din acest număr de nucleotide pot fi formate 10 la puterea 9 „cuvinte” ( tripleți). Pentru a ne face o impresie despre ce înseamnă asta în scrisul normal, am avea nevoie pentru transcrierea unui astfel de text de aprox 2000 de cărți fiecare cu câte 500 de pagini(Laskowski W, Pohlit W, Biophysics, 507). În celulele normale informația ereditară se găsește în dublă reprezentare - un set de 23 de cromozomi de la mamă și unul de 23 de cromozomi de la tată. ADN-ul acestor celule are prin urmare o lungime de 2 metri, respectiv 6 x 10 la puterea 9 perechi de nucleotide.
Dar cât de „voluminos” este spațiul biologic unde este stocată o așa mare cantitate de informație? Pentru asta e nevoie să trecem treptat de la genetică la matematică . Genele( substanța ereditară) sunt conținute în cromozomi. Numărul de cromozomi este același pentru fiecare celulă. Așa cum am spus deja, celulele normale conțin un set dublu de cromozomi, ele numindu-se diploide( 2n). În contrast cu ele, celulele-germen( sexuale) sunt haploide (n) deoarece dotarea lor genetică constă dintr-un singur set de 23 cromozomi.
Omul are 46 de cromozomi, adică un set de la mamă și unul de la tată. Aceștia se împart în 44 de autozomi și doi cromozomi sexuali. În timp ce cei 44 de autozomi sunt identici la femeie și bărbat, femeia are adițional doi X cromozomi sexuali, în timp ce bărbatul are un cromozom X și unul Y sexual. 20% din masa uscată a unui cromozom conține ADN-ul, asta însemnând pentru fiecare celulă normală diploidă 5,4 x 10 la puterea -12 grame, adică doar a cincea biliardime( un biliard este 1000 de miliarde) parte dintr-un gram!!
O operă de artă în ceea ce privește nanobiologia ( miniaturizarea depozitării informației) devine evidentă aici. Sistemele biologice dispun în ADN de cea mai ridicată rată de densitate a informației care se cunoaște : 10 la puterea 21 ( 1 urmat de 22 zerouri) Bit/cm3. În teoria informației bit-ul este cea mai mică unitate de măsură pentru conținutul de informație al unei știri, fiind compus din date binare 0 și 1. Exact la fel cum inginerii informaticieni compun software, pagini web și alte aplicații media doar pe baza datelor binare 0 și 1 aranjate într-o infinitate de secvențe numerice, la fel genomul (fie uman sau nu) este compus dintr-o înlănțuire de baze A, T, G și C unde posibilitățile de combinare sunt infinit mai mari și ca atare diversitatea biologică practic nelimitată. În cadrul programelor informatice stă în mod evident inteligența de invidiat a inginerilor programatori. Dar cine stă în spatele codării extrem de complicate a ADN-ului, dacă nu tot o inteligență fantastică?
Să privim și din alt punct de vedere minunea miniaturizării suportului de informație biologică. În prezent trăiesc pe glob cei mai mulți savanți de la începutul lumii. În fiecare șase minute apare în Germania o carte nouă ( statistică din 2002, Werner Gitt). La fiecare două secunde apare o nouă lucrare științifică pe glob. Avem de-a face în societatea modernă cu un uriaș aflux de informație. La un calcul aproximativ, întreaga știință scrisă a omenirii prezentă în bibliotecile sau universitățile de pe tot mapamondul însumează un volum informațional de 10 la puterea 18 Bits. Tot acest volum imens ar putea fi „adăpostit” în 0,001 cm3 , adică un milimetru de material genetic ADN!!
H. Güntherroth face o analogie matematică între depozitarea datelor în sisteme informatice de calcul și capacitatea de depozitare de date în creierul uman, rezultând valoarea incredibilă de 10 la puterea 20 în ceea ce privește posibilitatea de stocare de date a creierului. Cu alte cuvinte, tot ce a fost scris de la inventarea tiparului și până astăzi ( 2002, data publicării cărții „ La început a fost informația”, Werner Gitt), toată informația științifică sau de altă factură de care dispunem… ar putea fi foarte bine comprimată la nivel neuronal astfel încât creierul să mai dispună încă de ”loc” suficient pentru informații adiționale.
Omul a reușit în secolul XXI să ajungă la un nivel de cunoaștere nemaiîntâlnit până acum. A reușit să decifreze genomul uman și al altor animale, a reușit să înțeleagă care este „alfabetul” vieții și cum se formează „cuvintele” cu ajutorul „literelor”. O întrebare însă rămâne : cine introduce parola vieții astfel încât programul să funcționeze? Cine dă ordin „cuvintelor” să se formeze? Ele nu se pot forma de la sine din nimic, așa cum nici un software nu poate să apară de la sine pur și simplu. Este nevoie de Cineva, iar acest Cineva se joacă cu oamenii de știință de-a baba oarba…
(va urma)
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu