Den fantastiske organisasjonen og utformingen av DNA, genomer, histoner, nukleosomer og kromosomer
Oversatt herfra.
DNA, som et veldig stabilt nanomolekyl. Det er en formidabel, ideell massiv lagringsenhet for langsiktig dataarkiv. (22) Organiseringen av denne struktur av høyere orden av kromosomer og respektive understrukturer er imponerende når vi ser nærmere på funksjonene og funksjonene. DNA-nanoteknologi prøver å etterligne dens evner siden denne typen lagringssystem er mer kompakt enn dagens magnetbånd eller harddisklagringssystemer på grunn av datatettheten til DNA. For eksempel lagrer DNA informasjonen for å lage over 100.000 forskjellige typer proteiner i menneskekroppen, hver med en unik funksjon. Vi tror at vi har gjort det veldig bra med menneskelig teknologi, og pakket informasjon veldig tett på datamaskinens harddisker, sjetonger og CD-ROM-disker. Imidlertid lagrer alt informasjon på overflaten, mens DNA lagrer den i tre dimensjoner. Det er den tetteste informasjonslagringsmekanismen som er kjent i universet.
La oss se på mengden informasjon som kan være inneholdt i et nålehode volum av DNA. Hvis all denne informasjonen ble skrevet inn i pocketbøker, ville den utgjøre en bunke av slike bøker 500 ganger høyere enn herfra til månen! Utformingen av et så utrolig system for informasjonslagring indikerer en svært intelligent designer. En artikkel, publisert i Nature, rapporterer at "eksisterende teknologier for kopiering av DNA er svært effektive", gjør dette DNA til et "utmerket medium for å lage kopier av ethvert arkiv for transport, deling eller sikkerhet." Forfatterne konkluderer med at "DNA-basert lagring har potensiale som en praktisk løsning på det digitale arkiveringsproblemet, og kan bli en kostnadseffektiv løsning for sjeldent tilgjengelige arkiver." (1)
I Alberts book molecular biology of the Cell leser vi: Strukturen og kjemiske egenskapene til DNA gjør det ideelt egnet som råmateriale til gener. Pakking må gjøres på en ordnet måte slik at kromosomene kan replikeres og fordeles riktig mellom de to dattercellene ved hver celledeling. Vi konfronterer også den alvorlige utfordringen med DNA-emballasje. Hver menneskelig celle inneholder omtrent 2 meter DNA hvis den strekkes fra ende til annen; likevel er kjernen til en menneskelig celle, som inneholder DNA, bare omtrent 6 mikrometer i diameter. Dette tilsvarer geometrisk å pakke 40 km ekstremt fin tråd i en tennisball! Den komplekse oppgaven med å pakke DNA utføres av spesialiserte proteiner som binder til og bretter DNA, og genererer en serie spoler og løkker som gir stadig høyere organisasjonsnivåer, og forhindrer at DNA blir en uhåndterlig floke. Utrolig nok, selv om DNA er veldig tett foldet, blir det komprimert på en måte som gjør det enkelt å bli tilgjengelig for de mange enzymene i cellen som replikerer det, reparere det og bruke genene til å produsere proteiner.
Pakkeforhold - lengden på DNA delt på lengden som det er pakket i
For eksempel inneholder det korteste humane kromosomet 4,6 x 107 bp DNA (ca. 10 ganger genomstørrelsen til E. coli). Dette tilsvarer 14 000 μm utvidet DNA. I sin mest kondenserte tilstand under mitose er kromosomet omtrent 2 μm langt. Dette gir et pakningsforhold på 7000 (14 000/2).
For å oppnå det samlede pakningsforholdet pakkes ikke DNA direkte inn i den endelige strukturen til kromatin. I stedet inneholder den flere organisasjonshierarkier. Det første pakningsnivået oppnås ved vikling av DNA rundt en proteinkjerne for å produsere en 'perlelignende' struktur kalt et nukleosom. Dette gir et pakningsforhold på ca. 6. Denne strukturen er uforanderlig i både eukromatin og heterochromatin i alle kromosomer. Det andre pakningsnivået er viklingen av perler i en spiralformet struktur kalt 30 nm fiber som finnes i både fasefasekromatin og mitotiske kromosomer. Denne strukturen øker pakningsforholdet til ca. 40. Den endelige pakningen oppstår når fiberen er organisert i løkker, stillaser og domener som gir et sluttpakningsforhold på ca. 1000 i mellomfasekromosomer og ca. 10 000 i mitotiske kromosomer.
I Wikipedia leser vi i denne forbindelse: DNA har en slående egenskap til å pakke seg selv i passende løsningsforhold ved hjelp av ioner og andre molekyler. Vanligvis er DNA-kondensering definert som "sammenbrudd av utvidede DNA-kjeder til kompakte, ordnede partikler som bare inneholder ett eller noen få molekyler" (4)
Videre: Uten histoner ville det avviklede DNA i kromosomer være veldig langt (et lengde-til-bredde-forhold på mer enn 10 millioner til 1 i humant DNA). For eksempel har hver menneskelig celle omtrent 1,8 meter DNA, (~ 6 fot), men viklet på histonene, har den omtrent 90 mikrometer (0,09 mm) kromatin, som, når den dupliseres og kondenseres under mitose, resulterer i ca. 120 mikrometer kromosomer
Dette er et fantastisk eksempel på ekstraordinær design, uten sidestykke av menneskelig intelligens. Spørsmål: Er det ikke usannsynlig at naturlige prosesser kunne oppnå denne bragden for å kondensere DNA til en så enormt liten, sterkt regulert og funksjonell struktur? Hvorfor skal det i det hele tatt skje?
Dr. Stephen C. Meyer skrev i sitt essay fra 1996 'The Origin of Life and the Death of Materialism'
"DNA-lagringstettheten til DNA, delvis takket være nukleosomspoling, er flere billioner ganger den for våre mest avanserte datamaskinbrikker
Hvordan kunne ikke-rettet naturlige prosesser ha produsert det mest avanserte lagringssystemet som er kjent i universet? Evolusjon er ikke en forklaring, siden den avhenger av dette selvsamme lagringssystemet for at naturlig utvalg skulle kunne skje.
Eukaryote kromosomer består av et DNA-proteinkompleks som er organisert på en kompakt måte som gjør det mulig å lagre den store mengden DNA i cellekjernen. Underenhets betegnelsen på kromosomet er kromatin. Den fundamentale enheten til kromatin er nukleosomet.
Alt i cellen er organisert og på sitt forventede sted og funksjon. Ingenting i cellen overlates til tilfeldighetene. Kjernen er ikke noe unntak. Faktisk er kjernen på noen måter mer organisert og kompleks enn resten av cellen. Et aspekt av kompleksiteten og organisasjonen av kjernen er kromatinet. (3)
Videre, i den følgende artikkelen , 'Integration of syntactic and semantic properties of the DNA code', avslører kromosomer som termodynamiske maskiner som konverterer energi til informasjon, finner vi en ekte sinnblåsere som viser den irredusible organisatoriske kompleksiteten (forfatterens beskrivelse) av DNA-analog og digital informasjon, at gener ikke er vilkårlig plassert på kromosomet etc. (5)
Artikkelen argumenterer for at mobilmekanismer involvert i behandling av genetisk informasjon utgjør et irreduserbart komplekst system. Systemet krever genetisk informasjon, genetisk maskineri tastet for å lese den genetiske informasjonen, samt spesifikk kromosomal organisasjon. Alle disse komponentene er nødvendige for det artikkelen kaller "den organisatoriske kompleksiteten til det genetiske reguleringssystemet."
For å være presis, bruker papiret begrepet 'irreducible organisation', men det tilsvarer det samme som biokjemiker Michael Behes 'irreducible complexity', og peker implisitt på den samme utfordringen for Darwinistiske beretninger om opprinnelse.
1) forfatterne er seriøse forskere, ikke marginale raringer
2) De bruker 'irredusibel kompleksitet' i samme forstand som Behe. Dette er ikke et tilfelle av utilsiktet bruk av samme setning for å bety noe annet. Begrepet deres 'helhetlig' er en annen måte å si det samme på, at systemet krever at alle dets deler fungerer.
3) Denne 'helhetlige' tilnærmingen er en som blir vanlig i systembiologi.
mer: http://reasonandscience.heavenforum.org/t2017-the-amazing-organisation-and-design-of-dna-genomes-histones-nucleosomes-chromosomes#3392
Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund