2. júna 2020
Chyby v DNA

Nesmrteľné chyby

Poznáte takú tú najklasickejšiu akože filozofickú otázku: čo bolo skôr, sliepka či vajce? Biológovia pokazili srandu keď zistili, že prvé bolo vajce, akurát nepatrilo sliepke. Vrátilo sa im to aj s úrokmi, podobný hlavolam sliepka/vajce je totiž v samotných základoch biológie.

Návod na vyskladanie a fungovanie organizmu je uložený v DNA. Pri prepise DNA dochádza k chybám, čo je niekedy užitočné. Potomok organizmu môžeme mať iné vlastnosti ako rodič a ak budú prospešné, tak sa mu bude dariť (množiť) viac. Chyba pri prepise DNA je teda nutnou podmienkou evolúcie.

Chyba však môžu byť smrteľné, hlavne ak sa nahromadia. Čím dlhší kód sa prenáša, tým náchylnejší je na hromadenie chýb. Je za tým pekná matematika, prezradím vám rovno výsledok: súčin dĺžky kódu a jeho chybovosti nemôže presiahnuť istú hodnotu (L × q < s; L je dĺžka informácie, q je chybnosť znaku pri kopírovaní a s je konštanta, ktorá závisí od parametrov delenia).

Krátke genetické kódy si môžu dovoliť väčšiu chybovosť ako dlhé. Víry a baktérie majú jednoduché DNA (resp. RNA). Delia sa veľmi rýchlo a s častými chybami, preto rýchlo mutujú a prispôsobujú sa prostrediu. Presne toto, v súčinnosti s nezodpovednými pacientamifarmármi, je príčinou šlachtenia rezistentných baktérií. Napríklad vírusy hepatitídy C či detskej obrny sú na hrane teoretického limitu chybovosti. Existoval návrh liekov, ktorý by túto chybosť mierne zvýšil a odsúdil ich tak na genetickú katastrofu.

Ako je možné, že prežijeme s našou DNA dlhou niekoľko miliárd báz? Máme totiž šialene presné nástroje, ktoré vzniknité chyby opravujú. Nebyť ich, dochádza k státisícom poškodení denne, či už pri prepise alebo vplyvom prostredia. Ide o hrubý odhad, no je jasné, že ak by sme nemali sofistikované opravné mechanizmy, došlo by v rýchlej smrti. Niektoré mutácia aj tak uniknú, čo môže viesť napríklad k vzniku rakoviny.

A tu sme znovu pri probléme vajíčko/sliepka. Sofistikované opravné mechanizmy potrebujú dlhú DNA, ktorá kódoju ich zloženie. Bez týchto mechanizmov však dlhá DNA, RNA či iný nosič genetickej informácie neprežije. Čo bolo skôr? Dlhá DNA alebo jej opravovanie? Biológovia, trápte sa.

Existuje niekoľko možných vysvetlení. Možno je matematický odhad moc prísny a aj dlhšie genetické kódy prežijú veľa množení. Alebo pôvodná RNA vznikala v symbióze s inou RNA, ktorá ju opravovala. Podobne ako aj pri iných veciach, tak aj pri chybách zjavne existuje niečo ako zdravý balans.

[Samuel]

PS: Existuje pekná interpretácia limitu dĺžky kódu a jeho chybovosti. DNA/RNA nesie informácia, ktorá sa chybaMI stráca. Pribúda však prirodzeným výberom. Prekročením hranice sa jej viacej stráca ako pribúda a organizmus je odsúdený na zánik v mori entropie.

Pridaj komentár