Czy istnieje jakaś różnica pomiędzy kodem genetycznym a DNA? Czy modyfikując genetycznie organizmy, zmieniamy ich DNA, czy może kod genetyczny? Jeśli nie jesteś pewien odpowiedzi, zapraszam do lektury.

To jeden z tych tekstów, dzięki którym będziecie mogli wypominać wszystkim dookoła popełnianie dość powszechnego babola. Gościnnie podesłał go Marcel Strzałka. Od razu dodam, że takie ujęcie tematu nie przypadło do gustu koleżance po piórze z bloga Platyna.org; toteż od razu zachęcam do zapoznania się z jej krytycznym tekstem.
Żyjemy wewnątrz nie­sa­mo­wi­cie skom­pli­ko­wa­nej maszyny zwanej Wszech­świa­tem. Okre­śla­nie naszej rze­czy­wi­sto­ści mianem urzą­dze­nia jest już całkiem starą i spraw­dzoną ideą. Zasto­so­wa­nie tego pomysłu jest jednym z głównych powodów dla których jestem teraz w stanie napisać ten tekst (oraz zrobić wiele innych rzeczy, dawniej nie­moż­li­wych). Dlaczego w ten sposób myślę o naszym świecie?

Myślę o nim w ten sposób, albowiem nie jest to byle jaka zabawka, a naj­wyż­szej klasy szwaj­car­ski zegarek, regu­lar­nie kon­ser­wo­wany przez grono naj­wy­bit­niej­szych zegar­mi­strzów. Nie trzeba być szcze­gól­nie spo­strze­gaw­czym, aby dostrzec co mam na myśli. Czy udało się wam kie­dy­kol­wiek zauważyć, żeby reguły rządzące tym aparatem uległy zmianie? Będę nie­zmier­nie zdzi­wiony, jeżeli ktoś pozy­tyw­nie odpowie na to pytanie. Ciężko żyłoby się, gdyby raz na jakiś czas masywne ciała, zamiast się przy­cią­gać – odpy­cha­łyby się. W takich warun­kach nie byłoby mowy o aku­mu­la­cji wiedzy i jakim­kol­wiek naukowym postępie. Na szczę­ście infor­ma­cji o rze­czy­wi­sto­ści przybywa, całkiem nie­trudno zauważyć również postęp. Wynika z tego, przy­naj­mniej do pewnego stopnia, że wewnętrzne mecha­ni­zmy naszego zegara są stałe w miejscu i czasie, dzięki czemu jesteśmy w stanie je zro­zu­mieć.

Opisanie i zro­zu­mie­nie oto­cze­nia nie jest try­wialną sprawą. Kiedyś byliśmy zdani wyłącz­nie na nas samych. Dzisiaj, przy­naj­mniej w pewnych zada­niach wyrę­czają nas nasze dzieci – maszyny. Wyostrzają nie­do­sko­nałe zmysły, wykonują miliardy działań bez jakie­go­kol­wiek zasta­no­wie­nia, jednym zdaniem – otwie­rają dotąd nie­moż­liwe do otwarcia drzwi. W mię­dzy­cza­sie zaczę­li­śmy nazywać wszyst­kie nowo poznane rzeczy, tworząc systemy skom­pli­ko­wa­nej ter­mi­no­lo­gii, często zasła­nia­jąc naszą nie­wie­dzę przy ich pomocy.

Jeden przykład terminu jest dla mnie szcze­gólny, albowiem sam kiedyś go nie rozu­mia­łem. Ten termin to kod gene­tyczny. Bardzo często mylony jest on z pokrew­nymi, ale odręb­nymi zna­cze­niowo poję­ciami jak DNA lub infor­ma­cja gene­tyczna. Problem ten wystę­puje naprawdę często i nie dotyczy jedynie osób prze­cięt­nie zain­te­re­so­wa­nych tego typu sub­tel­no­ściami. Miewają z nim problemy popu­la­ry­za­to­rzy nauki, sce­na­rzy­ści filmowi, a co gorsza, nawet pro­fe­sjo­na­li­ści, dla których nauka jest chlebem powsze­dnim. Chciał­bym pokazać w tym artykule, że można te rzeczy zro­zu­mieć i upo­rząd­ko­wać, a następ­nie prze­ka­zać wszyst­kim tym, którzy jeszcze tego nie wiedzą, albo nie rozu­mieją. Zacznijmy od krótkiej dygresji.

Krótka, ale ważna dygresja:

Do prze­ka­za­nia infor­ma­cji zawsze potrze­bu­jemy dwóch skład­ni­ków: danych oraz kodu. Same dane nie wystar­czą, albowiem jeżeli napiszę na kartce kilka znaków i nie wyjaśnię Ci ich zna­cze­nia (kodu), to nie będziesz w stanie wycią­gnąć z nich jakiej­kol­wiek infor­ma­cji. Zna­jo­mość szyfru jest nie­zbędna do odczy­ta­nia zawar­to­ści. Naj­bar­dziej znanym przy­kła­dem kodu (przy­naj­mniej dla odbior­ców tego artykułu) jest język polski. Umó­wi­li­śmy się w ramach tego systemu kodo­wa­nia, że trzy­li­te­rowe słowo D-O-M oznacza budynek do którego zazwy­czaj lubimy wracać. Przy­ję­li­śmy również masę innych umów, dzięki czemu jesteśmy w stanie całkiem sprawnie się komu­ni­ko­wać.

Omó­wi­li­śmy pojęcie danych i kodu. Możemy teraz spojrzeć na pewne sprawy z nowej per­spek­tywy, która pomoże nam zro­zu­mieć termin kodu gene­tycz­nego oraz to, dlaczego tak wiele osób ma z nim problem. Nor­mal­nie powie­dzie­li­by­śmy, że Henryk Sien­kie­wicz napisał “Potop” w języku polskim. Teraz pora zauważyć, że tak naprawdę Sien­kie­wicz do prze­ka­zy­wa­nia infor­ma­cji, użył systemu kodo­wa­nia zwanego językiem polskim. Widzimy, że tak jak usta­li­li­śmy wcze­śniej, mamy tutaj do czy­nie­nia z dwiema sferami: danymi (znakami napi­sa­nymi przez autora książki) oraz kodem (inter­pre­ta­cją tych znaków, w tym przy­padku używamy reguł języka pol­skiego). Jeżeli oka­za­łoby się, że pan Henryk chciałby trochę uwspół­cze­śnić swoje dzieło, dodając motyw np. lata­ją­cych, auto­ma­tycz­nie strze­la­ją­cych armat, wówczas musiałby jedną z tych dwóch sfer zmo­dy­fi­ko­wać. Czy lepiej jest zmo­dy­fi­ko­wać dane czy kod?

Mody­fi­ka­cja szyfru (języka pol­skiego) nie miałaby naj­mniej­szego sensu. Gdyby nagle zamienić zna­cze­nie znaku M na T, widząc słowo M-A-M-A musie­li­by­śmy rozumieć je jako T-A-T-A, a masa innych słów stra­ci­łaby cał­ko­wi­cie jaki­kol­wiek sens. Widzimy w takim razie, że jedynym logicz­nym roz­wią­za­niem tego problemu jest zamiana danych, czyli napi­sa­nych przez autora znaków. Zamiast pisać o samych armatach, musi on teraz dodat­kowo napisać przy­miot­niki takie jak auto­ma­tyczna i latająca, aby jego dzieło było łatwiej­sze do zro­zu­mie­nia dla naj­młod­szych pokoleń Polaków.

Dane (znaki) + Kod (język polski) = Informacje

Naresz­cie mogę swo­bod­nie posłu­gi­wać się wyżej zapi­sa­nym “rów­na­niem”. Zoba­czymy teraz, że ma ono kluczowy związek z pojęciem kodu gene­tycz­nego. Zaczy­najmy!

Żywe orga­ni­zmy to bardzo skom­pli­ko­wane twory. Szcze­gól­nie inte­re­su­jąca jest ich umie­jęt­ność do two­rze­nia nowych, czasami jeszcze bardziej skom­pli­ko­wa­nych tworów. Dokładne omó­wie­nie dzia­ła­nia tych mecha­ni­zmów jest zde­cy­do­wa­nie poza zasię­giem tego artykułu oraz wiedzy autora. Zacze­pimy jednak o parę ogólnych infor­ma­cji, aby móc wyko­rzy­stać to potem w naszym temacie.

alfabet zycia3Dzieci w większym lub w mniej­szym stopniu zawsze są podobne do swoich rodziców. To podo­bień­stwo wynika z faktu, że pewna część infor­ma­cji rodziców została prze­ka­zana od nich do dzieci, co jest całkiem oczy­wi­ste. Mniej oczy­wi­ste jest zna­le­zie­nie odpo­wie­dzi na pytanie, które wynika bez­po­śred­nio z naszego “równania”. Skoro doszło do prze­ka­za­nia infor­ma­cji pomiędzy rodzi­cami, a dziec­kiem: czym są dane, a co jest kodem? Wbrew pozorom, odpo­wiedź na tą zagadkę zna­le­ziono całkiem niedawno, bo w XX wieku. Okazuje się, że wewnątrz prawie każdej naszej komórki (wyjąt­kiem są czerwone krwinki) istnieje (czasami więcej niż jedna) struk­tura zwana jądrem komór­ko­wym. Gdyby komórka była oddzia­łem woj­sko­wym, jądro odgry­wa­łoby rolę generała, decy­du­ją­cego o losie każdego ze swych pod­wład­nych. W miejscu tym można znaleźć coś, o czym słyszał chyba każdy – DNA. Ta skom­pli­ko­wana pod względem budowy che­micz­nej sub­stan­cja zawiera elementy zwane nukle­oty­dami, które przy­cho­dzą w czterech różnych wersjach. Każda wersja nukle­otydu jest jakby literą w alfa­be­cie życia, a dana czą­steczka DNA jest bardzo długim poematem zbu­do­wa­nym na bazie tych liter.

Alfabet życia: A, T, C, G (litery pochodzą od pełnych nazw nukle­ty­dów np. nukle­otyd ade­ni­nowy, tyminowy, cyto­zy­nowy i guani­nowy)

Przykład prostej czą­steczki DNA: AAATGTACGTAGTGCGAT (spe­cjal­nie pomijam fakt, że DNA jest zazwy­czaj dwu­ni­ciowy, jest to istotne z punktu widzenia jego repli­ka­cji, ale nie­szcze­gól­nie z mojego)

Biolodzy nie są szcze­gól­nie roman­tyczni, dlatego zamiast o poemacie zbu­do­wa­nym na bazie liter z alfabetu życia, wolą mówić o sekwen­cji (kolej­no­ści wystę­po­wa­nia) nukle­oty­dów w danej czą­steczce DNA. W takim razie, możemy teraz jeszcze raz zapisać nasze “równanie”, korzy­sta­jąc z nowo zdo­by­tych infor­ma­cji.

Sekwencja Nukleotydów + Kod = Informacja

Udało się nam ziden­ty­fi­ko­wać dane, które zawarte są w czą­steczce DNA w postaci różnej kolej­no­ści nukle­ty­dów. Wciąż jednak nie znamy kodu, który zamieni sekwen­cje nukle­ty­dów (dane) na infor­ma­cję gene­tyczną (wygląd wcze­śniej wspo­mnia­nego dziecka). Pora zająć się tym pro­ble­mem.

W czasie badań bio­lo­gicz­nych, wielu biologów oraz innych zna­ko­mi­tych uczonych zasta­na­wiało się nad jednym pytaniem. Jak rozumieć wcze­śniej wspo­mniany poemat? Domysłów było wiele, jednak nie jest to dla zacie­ka­wio­nego czło­wieka rzecz wystar­cza­jąca. Prze­pro­wa­dzono sporo trudnych, a zarazem pomy­sło­wych doświad­czeń, w wyniku czego udało poznać się reguły rządzące tak zwanym kodem gene­tycz­nym.

Przy­kła­dowa sekwen­cja nukle­oty­dów w czą­steczne DNA: AAA-TGT-ACG-TAG-TGC-GAT

Litery w naszym poemacie zostały podzie­lone na trój­e­le­men­towe grupy, albowiem tyle dokład­nie nukle­oty­dów potrzeba, aby przy pomocy kodu gene­tycz­nego zako­do­wać poje­dyn­czą infor­ma­cję. Każda paczka (istnieje 64 moż­li­wo­ści) jest odpo­wie­dzialna za stwo­rze­nie dokład­nie jednego ami­no­kwasu – elementu skła­do­wego białka. Białka wpływają na wiele cech naszego orga­ni­zmu, między innymi na wygląd. W taki oto sposób odkry­li­śmy kod gene­tyczny, który jest ana­lo­giczny do języka pol­skiego, w naszym przy­kła­dzie z książką.

Sekwencja Nukleotydów + Kod Genetyczny = Informacja

Pod­su­mo­wu­jąc, nastę­pu­jący mecha­nizm pozo­staje odpo­wie­dzialny za prze­ka­zy­wa­nie infor­ma­cji pomiędzy rodzi­cami, a dziećmi.

dnaaaDNA rodziców jest mieszane (przy pomocy pewnych sztuczek), a następ­nie prze­ka­zy­wane dziecku. Każda czą­steczka DNA (w komór­kach potomka) składa się z bardzo długiego łańcucha nukle­oty­dów (liter z alfabetu życia). Z łańcucha odczy­ty­wane są wszyst­kie trójki liter (nukle­otydy), które wyzna­czają ami­no­kwasy potrzebne do pra­wi­dło­wego zbu­do­wa­nia białek. Ze zbu­do­wa­nych białek oraz paru innych ele­men­tów, otrzy­mu­jemy wyjąt­kowy wygląd danego dziecka.

Dziecko to tylko kolorowy przykład. Opisany wyżej mecha­nizm jest abso­lut­nie uni­wer­salny, gdyż w niemalże nie­zmie­nio­nej postaci, spotyka się go w prawie każdym żywym orga­ni­zmie. Również GMO (orga­ni­zmy zmo­dy­fi­ko­wane gene­tycz­nie) w ten sam sposób prze­ka­zują swoją infor­ma­cję potomkom. Mimo tego, w inter­ne­cie można znaleźć masę bzdur­nych źródeł twier­dzą­cych, że wcale tak nie jest. Warto sobie wówczas zadać jedno pytanie: 

Czy gdybym chciał zmo­dy­fi­ko­wać organizm (książkę), to zmie­nił­bym w nim DNA / sekwen­cje nukle­oty­dów (znaki), a może kod gene­tyczny (język polski)? Mam nadzieję, że jest to teraz dla czy­ta­ją­cych pytanie z kate­go­rii reto­rycz­nych. Na koniec pora na kilka cie­ka­wych cytatów z arty­ku­łów na temat GMO, życzę miłego czytania.
“Dzięki inży­nie­rii gene­tycz­nej można do jednego orga­ni­zmu prze­szcze­pić kod gene­tyczny innego”. (patrz: ABC Zdrowie)
***
“Nie wszyscy są też prze­ko­nani, czy aby spo­ży­wa­nie pro­duk­tów o zmie­nio­nym kodzie gene­tycz­nym nie ma abso­lut­nie żadnego wpływu na DNA czło­wieka”. (patrz: ABC Kura­cjiu­sza)
***
“Technika klo­no­wa­nia i rekom­bi­no­wa­nia pozwala na dowolną mani­pu­la­cję kodem gene­tycz­nym znaj­du­ją­cym się w probówce”. (patrz: IST Share)
Gościn­nie rugał
Marcel Strzałka

  • Zonkil9

    “Każda paczka (istnieje kil­ka­na­ście moż­li­wo­ści) jest odpo­wie­dzialna za stwo­rze­nie dokład­nie jednego ami­no­kwasu – elementu skła­do­wego białka.” — Dostrze­gam błąd w tym zdaniu. Moż­li­wo­ści istnieją dokład­nie 4x4x4=64 (a nie kil­ka­na­ście), w tym trzy kodony STOP, nie­ko­du­jące żadnego amin­ko­wasu. Kilka kodonów może kodować ten sam amin­ko­was, a samych amin­ko­wa­sów budu­ją­cych więk­szość orga­ni­zmów mamy 20 (ta liczba może być różna, istnieją wyjątki).

    A oprócz tego bardzo zgrabny tekst, gra­tu­la­cje dla autora. 🙂

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Marcel Strzałka

      Dziękuję za dostrze­że­nie błędu. Przed ostatnią edycją zamiast “kil­ka­na­ście” miałem napisane “20”, albowiem miałem na myśli liczbę moż­li­wych do zbu­do­wa­nia ami­no­kwa­sów, chociaż zdanie napi­sa­łem na tyle nie­for­tun­nie, że należy to odebrać jako liczbę moż­li­wo­ści w ogóle.

      Cieszę się, że artykuł przypadł do gustu, błąd zostanie popra­wiony w naj­bliż­szym możliwym czasie (nie jestem autorem bloga, więc jest to trochę mniej ele­men­tarna sprawa).

      Pozdra­wiam.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Paulina Shiro Orszulak

    Bardzo cieszy mnie fakt, że pojawiły się artykuły bardziej bio­lo­giczne, ponieważ kształcę się w tym kierunku i miło czasami powtó­rzyć sobie podstawy, a nuż pojawi się coś, czego wcze­śniej się nie wie­działo. Poza tym, wydaje mi się dość dziwne to, że spe­cja­li­ści mylą te 2 ele­men­tarne pojęcia, których uczy­li­śmy się już w drugiej klasie liceum 😉

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • https://www.stratfor.com/ Halder

    Bardzo przy­jemny artykuł wyja­śnia­jący, zapewne dosyć oczy­wi­stą z punktu widzenia biologów, roz­bież­ność. Widać, że sekwen­cja nukle­oty­dów (DNA) to nie to samo co kod gene­tyczny — dobrze wiedzieć 😉 Cytaty kończące artykuł dobrze obrazują z jaką rezerwą trzeba pod­cho­dzić do pseu­do­nau­ko­wych stwier­dzeń w różnych dziwnych ser­wi­sach.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Lukasz33

    Czy to prawda, że zna­le­ziono takie dna (jakiejś bakterii), gdzie odczy­ty­wana infor­ma­cja gene­tyczna miała sens po prze­su­nię­ciu się o jeden nukle­otyd. To tak jakby w książce była ukryta druga książka jeśli zaczniemy czytać ją od drugiej litery. Czy są takie łańcuchy DNA, które są odczy­ty­wane w obu kie­run­kach ?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Zonkil9

      Odpo­wia­da­jąc na pierwsze pytanie: nie jest to możliwe, ponieważ DNA jest dzielone na kodony, które są trzema nastę­pu­ją­cymi po sobie nukle­oty­dami. Po prze­su­nię­ciu o jeden, liczba nukle­oty­dów nie byłaby podzielna przez trzy, więc infor­ma­cja gene­tyczna nie miałaby sensu (nie biorę tu pod uwagę sekwen­cji telo­me­ro­wych, które ulegają skró­ce­niu przy każdej repli­ka­cji, nie mają zna­cze­nia dla samej infor­ma­cji gene­tycz­nej).

      Odpo­wia­da­jąc na drugie pytanie: Komórka dosko­nale wie, gdzie ma zacząć odczy­ty­wać infor­ma­cję gene­tyczną, a gdzie ma skończyć i nie ma prawa się prze­su­nąć (chyba, że zajdą mutacje genowe). Matryca jest odczy­ty­wana zawsze w kierunku 3′ → 5′, a trans­kryp­cji podlega wyłącz­nie odcinek DNA od pro­mo­tora do ter­mi­na­tora.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • alex

        Ad 1) Oso­bi­ście zro­zu­mia­łem, że chodzić może o over­lap­ping genes (https://en.wikipedia.org/wiki/Overlapping_gene).

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • Platyna

        > Odpo­wia­da­jąc na pierwsze pytanie: nie jest to możliwe, ponieważ DNA jest dzielone na kodony, które są trzema nastę­pu­ją­cymi po sobie nukle­oty­dami. Po prze­su­nię­ciu o jeden, liczba nukle­oty­dów nie byłaby podzielna przez trzy, 

        Jest taka moż­li­wość. Istnieją tzw. alter­na­tywne otwarte ramki odczytu i to nie tylko w bak­te­riach.

        > Odpo­wia­da­jąc na drugie pytanie: Komórka dosko­nale wie, gdzie ma zacząć odczy­ty­wać infor­ma­cję gene­tyczną, a gdzie ma skończyć i nie ma prawa się prze­su­nąć (chyba, że zajdą mutacje genowe). Matryca jest odczy­ty­wana zawsze w kierunku 3′ → 5′, a trans­kryp­cji podlega wyłącz­nie odcinek DNA od pro­mo­tora do ter­mi­na­tora.

        Istnieje coś takiego jak błędy albo jąkanie się poli­me­raz — stąd m. in powstają nowe powtó­rze­nia krótkich sekwen­cji DNA, które mogą ale nie muszą mieć wpływu na geny i nie­ko­niecz­nie musi to pro­wa­dzić do mutacji. W wielu przy­pad­kach obie nici kodują RNA. Proces trans­kryp­cji nie jest dosko­nały.

        Ogólnie pre­zen­to­wane podej­ście jest dość licealne.

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Kul­tu­ralny Komen­ta­tor

    Wytłu­ma­czył Pan to nie­zwy­kle obrazowo dla huma­ni­sty (poli­hi­stora in spe). Dostrze­ga­łem nie­sa­mo­wity “bajzel” defi­ni­cji w każdej dyskusji o genach na jaką tra­fia­łem. Teraz jest to zagad­nie­nie dla mnie oczy­wi­ste.

    Zachęcam autora do częst­szych zapro­szeń Sz.P. Marcela, życząc obu panom miłego dnia.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Platyna

    Muszę przyznać, że nie za bardzo podoba mi się ten wpis. Odnio­słam się do niego tutaj:
    http://platyna.org/blog/2016/09/07/czy-dna-cokolwiek-koduje/

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0