DNS—Waar het die instruksies vandaan gekom?
Vyf belangrike vrae oor die oorsprong van lewe​
LEES IN Afrikaans Albanees Amharies Arabies Armeens Chichewa Chitonga (Malawi) Chitumbuka Chiyao Deens Duits Engels Esties Fins Frans Georgies Grieks Hindi Hongaars Indonesies Italiaans Japannees Katalaans Koreaans Kroaties Litaus Mahratti Malgassies Mandarynse Chinees (Tradisioneel) Mandarynse Chinees (Vereenvoudig) Nederlands Nepalees Noors Oekraïens Pools Portugees (Brasilië) Portugees (Portugal) Roemeens Russies Serwies (Cyrillies) Serwies (Romeins) Singalees Slowaaks Sloweens Spaans Swahili Sweeds Tamil Thai Tsjeggies Turks Viëtnamees
Waar het die instruksies vandaan gekom?
Wat bepaal jou voorkoms? Wat bepaal die kleur van jou oë, jou hare, jou vel? Wat van jou lengte, jou bou of die feit dat jy na een of albei jou ouers lyk? Wat sê vir die voorste litte van jou vingers dat dit aan die een kant 'n sagte gedeelte en aan die ander kant harde, beskermende naels moet hê?
In Charles Darwin se dag was die antwoorde op hierdie vrae 'n verborgenheid. Darwin self is gefassineer deur die manier waarop eienskappe van een geslag aan die ander oorgedra word, maar hy het min geweet van die erflikheidswette, en nog minder van die meganismes in die sel wat oorerflikheid beheer. Maar nou het bioloë al dekades gewy aan die bestudering van die menslike genetika en die uitvoerige instruksies wat vasgelê is in die verbasende molekule wat DNS (deoksiribonukleïensuur) genoem word. Die groot vraag is natuurlik: Waar het hierdie instruksies vandaan gekom?
Wat beweer baie wetenskaplikes? Baie bioloë en ander wetenskaplikes meen dat DNS en sy gekodeerde instruksies ontstaan het deur toevallige gebeure wat in die loop van miljoene jare plaasgevind het. Volgens hulle is daar geen bewyse van ontwerp in die struktuur van hierdie molekule of in die inligting wat dit bevat en oordra of in die manier waarop dit werk nie.17
Wat sê die Bybel? Die Bybel gee te kenne dat die vorming van ons verskillende liggaamsdele—en selfs die tyd wanneer hulle gevorm word—verband hou met 'n figuurlike boek wat sy oorsprong by God het. Let op hoe koning Dawid dit onder inspirasie beskryf het toe hy oor God gesê het: "U oë het selfs my embrio gesien, en in u boek was al die dele daarvan opgeskrywe, met betrekking tot die dae toe hulle gevorm is en nog nie een onder hulle daar was nie."—Psalm 139:16.
Wat toon die bewyse? As evolusie waar is, dan moet dit ten minste redelik moontlik lyk dat DNS deur 'n reeks toevallige gebeure kon ontstaan het. As die Bybel waar is, dan moet DNS sterk bewyse voorsien dat dit die produk van 'n ordelike, intelligente verstand is.
Wanneer die onderwerp DNS in eenvoudige terme bespreek word, is dit heel verstaanbaar—en fassinerend. Kom ons gaan weer op 'n toer deur die binnekant van 'n sel. Maar hierdie keer sal ons 'n menslike sel besoek. Stel jou voor dat jy na 'n museum gaan wat bedoel is om jou te leer hoe so 'n sel werk. Die hele museum is 'n model van 'n tipiese menslike sel—maar sowat 13 000 000 keer vergroot. Dit is so groot soos 'n reusesportstadion wat plek het vir ongeveer 70 000 toeskouers.
Jy gaan die museum binne en staar met verwondering om jou na hierdie verbasende plek vol vreemde vorms en strukture. Amper in die middel van die sel is die kern, 'n bol wat ongeveer 20 verdiepings hoog is. Jy loop soontoe.
'n "ingenieursprestasie"—Hoe DNS gepak word: Die manier waarop die DNS in die kern gepak word, is 'n verstommende ingenieursprestasie—soos om 40 kilometer baie dun garing in 'n tennisbal te pak
Jy gaan in by 'n deur in die kern se buitenste laag, of membraan, en kyk rond. Hierdie vertrek word deur 46 chromosome oorheers. Hulle is in identiese pare gerangskik en verskil in hoogte, maar die paar wat die naaste aan jou is, is omtrent 12 verdiepings hoog (1). Elke chromosoom het naby die middel 'n smaller gedeelte en is so dik soos 'n groot boomstomp. Jy sien dat 'n verskeidenheid bande om die modelchromosome loop. Wanneer jy nader kom, sien jy dat elke horisontale band deur vertikale strepe verdeel word. Tussen hierdie strepe is daar weer korter horisontale strepe (2). Is dit stapels boeke? Nee; dit is die buiterande van lusse, wat styf teen mekaar in kolomme saamgepak is. Jy trek aan een van die lusse, en dit kom los. Jy is verbaas om te sien dat die lus bestaan uit kleiner spirale (3), wat ook netjies gerangskik is. Binne hierdie spirale is die belangrikste kenmerk van dit alles—iets wat soos 'n lang, lang tou lyk. Wat is dit?
DIE STRUKTUUR VAN 'N VERBASENDE MOLEKULE
Kom ons noem hierdie deel van die modelchromosoom eenvoudig 'n tou. Dit is omtrent 2,5 sentimeter dik. Dit is styf gedraai om spoele (4), wat die spirale binne-in spirale help vorm. Hierdie spirale is vasgeheg aan 'n soort stellasie wat hulle in posisie hou. 'n Bordjie by die uitstalling verduidelik dat die tou baie doeltreffend gepak is. As jy die tou van al hierdie modelchromosome sou lostrek en aanmekaar sou las, sou dit omtrent halfpad om die aarde strek! *
Een wetenskaphandboek noem hierdie doeltreffende stelsel "'n uitsonderlike ingenieursprestasie".18 Klink dit vir jou logies dat dit geen ontwerper het nie? As hierdie museum 'n groot winkel gehad het waarin miljoene artikels te koop is en dit alles so netjies gerangskik is dat jy maklik enige artikel wat jy nodig het, kan vind, sou jy dan aanneem dat niemand die plek georganiseer het nie? Natuurlik nie! Maar hierdie organisering sou vergelykenderwys baie eenvoudig wees.
In die museum nooi 'n bordjie jou om 'n stuk van hierdie tou te neem en dit beter te bekyk (5). Terwyl jy dit deur jou vingers laat gly, sien jy dat dit nie net 'n gewone tou is nie. Dit bestaan uit twee stringe wat om mekaar gedraai is. Die stringe word verbind deur klein stafies, wat ewe ver van mekaar is. Die tou lyk soos 'n leer wat gedraai is in die vorm van 'n spiraaltrap (6). Skielik besef jy: In jou hand is 'n model van die DNS-molekule—een van die groot raaisels van die lewe!
'n Enkele DNS-molekule, wat netjies gerangskik is met sy spoele en stellasie, vorm 'n chromosoom. Die sporte van die leer staan bekend as basispare (7). Wat doen hulle? Wat is die doel van dit alles? 'n Uitstallingsbordjie gee 'n eenvoudige verduideliking.
DIE ALLERBESTE INLIGTINGSBERGINGSTELSEL
Volgens die bordjie lê die sleutel tot die DNS in hierdie sporte, die stafies wat die twee kante van die leer verbind. Stel jou voor dat die leer in twee gesplyt word. Aan elke kant steek dele van die sporte uit. Daar is net vier soorte hiervan. Wetenskaplikes noem hulle A, T, G en C. Wetenskaplikes was verbaas om te ontdek dat die volgorde van hierdie letters inligting in 'n soort kode oordra.
Jy weet dalk dat morsekode in die 19de eeu ontwikkel is sodat mense per telegraaf kon kommunikeer. Dié kode het net twee "letters"—'n punt en 'n strepie. Maar dit kan gebruik word om tallose woorde of sinne saam te stel. Wel, DNS het 'n kode van vier letters. Die volgorde waarin hierdie letters—A, T, G en C—verskyn, vorm "woorde" wat kodons genoem word. Kodons word gerangskik in "verhale" wat gene genoem word. Elke geen bevat gemiddeld 27 000 letters. Hierdie gene en die lang dele tussenin vorm as 't ware hoofstukke—die individuele chromosome. Drie-en-twintig chromosome is nodig vir 'n volledige "boek"—die genoom, of al die genetiese inligting oor 'n organisme. *
Die genoom sou 'n ontsaglike boek wees. Hoeveel inligting sou dit bevat? Die menslike genoom bestaan uit altesaam driemiljard basispare, of sporte, op die DNS-leer.19 Dink aan 'n stel ensiklopedieë waarvan elke deel meer as duisend bladsye het. Die genoom sou 428 sulke dele vul. As 'n mens die tweede eksemplaar byvoeg wat in elke sel gevind word, sou daar 856 dele wees. As jy die hele genoom sou tik, sou dit 'n voltydse werk wees—sonder enige vakansies—wat jou ongeveer 80 jaar sou neem!
Al hierdie tikwerk sou natuurlik niks oplewer wat vir jou liggaam van enige nut is nie. Hoe sou jy honderde dik boeke in elk van jou 100 biljoen mikroskopiese selle kon inpas? Om soveel inligting in só 'n mate saam te pers, is vir ons heeltemal onmoontlik.
'n Professor in molekulêre biologie en rekenaarwetenskap het gesê: "Een gram DNS, wat in gedroogde vorm 'n volume van ongeveer een kubieke sentimeter sou hê, kan soveel inligting berg as sowat eenbiljoen CD's."20 Wat beteken dit? Onthou, die DNS bevat die gene, die instruksies om 'n unieke menseliggaam te bou. Elke sel het 'n volledige stel instruksies. DNS is so propvol inligting dat één teelepel daarvan die instruksies sou kon bevat om ongeveer 350 keer soveel mense te bou as wat vandag lewe! Die DNS wat nodig is vir die sewemiljard mense wat nou op die aarde lewe, sou skaars 'n dun lagie op die oppervlak van die teelepel vorm.21
'N BOEK SONDER 'N SKRYWER?
Een gram DNS bevat soveel inligting as 'n biljoen CD's
Ten spyte van die vooruitgang in miniaturisasie is daar geen mensgemaakte inligtingsbergingstelsel wat naastenby hierdie vermoë het nie. Maar die CD is nietemin 'n gepaste vergelyking. Dink hieraan: 'n CD beïndruk ons dalk met sy simmetriese vorm, sy blink oppervlak, sy slim ontwerp. Ons sien duidelike bewys dat intelligente mense dit gemaak het. Maar sê nou dit is vol inligting—nie onsin nie, maar logiese, uitvoerige instruksies om komplekse masjiene te bou, in stand te hou en reg te maak? Hierdie inligting verander niks aan die gewig of die grootte van die CD nie. Tog is dit die belangrikste kenmerk van hierdie CD. Sou hierdie geskrewe instruksies jou nie oortuig dat 'n intelligente verstand beslis hiervoor verantwoordelik was nie? Is 'n skrywer nie nodig vir enigiets wat geskryf is nie?
Dit is nie vergesog om DNS met 'n CD of 'n boek te vergelyk nie. Trouens, een boek oor die genoom sê: "Die idee van die genoom as 'n boek is streng gesproke nie eens beeldspraak nie. Dit is letterlik waar. 'n Boek is 'n stuk digitale inligting . . . So ook 'n genoom." Die skrywer voeg by: "Die genoom is 'n baie slim boek, want onder die regte omstandighede kan hy homself fotokopieer sowel as lees."22 Dit bring ons by nog 'n belangrike aspek van DNS.
Terwyl jy daar in die stilte staan, wonder jy of dit werklik in die selkern so kalm is soos in 'n museum. Dan sien jy nog 'n uitstalling. Bo 'n glaskas met 'n model van 'n stuk DNS is 'n bordjie wat sê: "Druk die knoppie vir 'n demonstrasie." Jy druk die knoppie, en 'n stem verduidelik: "DNS het ten minste twee baie belangrike take. Die eerste word replisering genoem. DNS moet gekopieer word sodat elke nuwe sel 'n volledige eksemplaar van dieselfde genetiese inligting sal hê. Kyk asseblief na hierdie voorstelling."
By 'n deur aan die een kant van die uitstalling kom 'n ingewikkelde masjien uit. Dit is in werklikheid 'n groep robotte wat saamwerk. Die masjien gaan na die DNS, heg dit daaraan en begin al langs die DNS beweeg soos 'n trein op 'n spoorlyn. Dit beweeg 'n bietjie te vinnig vir jou om te sien presies wat dit doen, maar jy kan maklik sien dat daar nou agter die masjien twee volledige DNS-toue in plaas van net een is.
Die stem verduidelik: "Dit is 'n baie vereenvoudigde weergawe van wat gebeur wanneer DNS gerepliseer word. 'n Groep molekulêre masjiene wat ensieme genoem word, beweeg al langs die DNS, splyt dit in twee en gebruik dan elke string as 'n patroon om 'n nuwe, komplementêre string te vorm. Ons kan nie vir jou al die betrokke onderdele wys nie—soos die klein toestelletjie wat voor die repliseermasjien beweeg en een kant van die DNS knip sodat dit vryelik in die rondte kan draai en nie te styf opgewen word nie. Ons kan ook nie vir jou wys hoe die DNS etlike kere 'geproeflees' word nie. Foute word ongelooflik noukeurig opgemerk en reggestel."—Sien die diagram op bladsye 16 en 17.
Replisering—Hoe DNS gekopieer word
Hierdie deel van die ensiemmasjien splyt die DNS in twee afsonderlike stringe
Hierdie deel van die masjien neem 'n enkele DNS-string en gebruik dit as 'n patroon om 'n dubbele string te maak
Ringvormige klem wat die ensiemmasjien rig en stabiliseer
Twee volledige DNS-stringe word gevorm
As DNS so groot soos 'n treinspoor was, sou die ensiemmasjien teen 'n snelheid van meer as 80 kilometer per uur beweeg
Die stem gaan voort: "Ons kan wel vir jou duidelik wys hoe vinnig dit gebeur. Jy het sekerlik opgemerk dat die robot baie vinnig beweeg. Wel, die werklike ensiemmasjien beweeg teen 'n snelheid van ongeveer 100 sporte, of basispare, per sekonde langs die DNS-'spoor'.23 As die 'spoor' so groot soos 'n treinspoor was, sou hierdie 'lokomotief' teen 'n snelheid van meer as 80 kilometer per uur beweeg. In bakterieë kan hierdie klein repliseermasjiene tien keer so vinnig beweeg! In die menslike sel spring honderde van hierdie repliseermasjiene op verskillende plekke langs die DNS-'spoor' aan die werk. Hulle kopieer die hele genoom in net agt uur."24 (Sien die venster " 'n Molekule wat gelees en gekopieer kan word", op bladsy 20.)
DIE "LEES" VAN DNS
Die DNS-repliserende robotte verlaat die toneel. 'n Ander masjien verskyn. Dit beweeg ook langs 'n stuk DNS, maar stadiger. Jy sien dat die DNS-tou aan die een kant van hierdie masjien ingaan en aan die ander kant uitkom—onveranderd. Maar 'n nuwe, enkele string kom uit 'n ander opening in die masjien, soos 'n groeiende stert. Wat is aan die gebeur?
Die stem gee weer eens 'n verduideliking: "DNS se tweede taak word transkripsie genoem. Die DNS verlaat nooit die veilige kern nie. Hoe kan sy gene—die resepte vir al die proteïene waaruit jou liggaam bestaan—dan ooit gelees en gebruik word? Wel, hierdie ensiemmasjien vind 'n plek langs die DNS waar 'n geen aangeskakel is deur chemiese seine van buite die selkern. Dan gebruik hierdie masjien 'n molekule wat RNS (ribonukleïensuur) genoem word, om 'n kopie van dié geen te maak. RNS lyk baie soos 'n enkele DNS-string, maar dit is anders. Dit is die taak van die RNS om die gekodeerde inligting in die gene op te neem. Die RNS kry hierdie inligting terwyl dit in die ensiemmasjien is, verlaat dan die kern en gaan na een van die ribosome, waar die inligting gebruik sal word om 'n proteïen te bou."
Transkripsie—Hoe DNS "gelees" word
Die DNS word hier losgedraai. 'n Oop string dra inligting oor aan die RNS
Die RNS "lees" die DNS deur die kode in 'n geen op te neem. Die DNS-kode sê vir die transkripsie- masjien waar om te begin en op te hou
Die RNS verlaat die selkern vol inligting en gaan na 'n ribosoom, waar dit die instruksies sal oordra oor hoe om 'n komplekse proteïen te bou
Jy kyk vol verwondering na die demonstrasie. Jy is diep beïndruk deur hierdie museum en die vindingrykheid van die mense wat die masjiene daarin ontwerp en gebou het. Maar sê nou hierdie hele plek met al die uitstallings kon in beweging gebring word om die derduisende take te demonstreer wat tegelykertyd in die menslike sel verrig word? Wat 'n ontsagwekkende skouspel sou dit tog wees!
Jy besef egter dat al hierdie prosesse wat deur klein, komplekse masjientjies uitgevoer word, op hierdie oomblik in jou 100 biljoen selle plaasvind! Jou DNS word gelees, wat instruksies voorsien om die honderdduisende verskillende proteïene te bou waaruit jou liggaam bestaan—die ensieme, weefsels, organe, ensovoorts. Jou DNS word op hierdie oomblik gekopieer en vir foute geproeflees sodat daar 'n nuwe stel instruksies is wat in elke nuwe sel gelees kan word.
WAAROM IS HIERDIE FEITE BELANGRIK?
Kom ons vra ons weer af: 'Waar het al hierdie instruksies vandaan gekom?' Die Bybel dui aan dat hierdie "boek" en alles wat daarin geskryf is, van 'n bomenslike Outeur afkomstig is. Is hierdie gevolgtrekking werklik ouderwets of onwetenskaplik?
Dink hieraan: Kan mense selfs die museum bou wat nou net beskryf is? As hulle probeer, sou hulle groot probleme ondervind. Daar is baie wat mense nog nie eintlik verstaan oor die menslike genoom en hoe dit werk nie. Wetenskaplikes probeer nog uitvind waar al die gene is en wat hulle doen. En die gene maak net 'n klein deel van die DNS-string uit. Wat van al daardie lang dele wat nie gene bevat nie? Wetenskaplikes het hierdie dele rommel-DNS genoem, maar in onlangser tye het hulle dié beskouing gewysig. Hierdie dele beheer moontlik hoe en in watter mate die gene gebruik word. En al kon wetenskaplikes 'n volledige model bou van die DNS en die masjiene wat dit kopieer en proeflees, sou hulle dit soos die werklike DNS kon laat werk?
Die beroemde wetenskaplike Richard Feynman het kort voor sy dood hierdie stelling op 'n swartbord geskryf: "Wat ek nie kan maak nie, verstaan ek nie."25 Sy openlike nederigheid is verkwikkend, en sy stelling is beslis waar in die geval van DNS. Wetenskaplikes kan DNS met al sy repliseer- en transkripsievermoëns nie maak nie; en ook kan hulle dit nie ten volle verstaan nie. Tog beweer party dat hulle weet dat dit alles deur onbeheerde toevallighede ontstaan het. Steun die bewyse wat jy ondersoek het, werklik so 'n gevolgtrekking?
Party geleerdes het besluit dat die bewyse die teendeel aandui. Byvoorbeeld, Francis Crick, een van die wetenskaplikes wat ontdek het dat DNS die vorm van 'n dubbele heliks het, het beslis dat hierdie molekule gans te georganiseerd is om deur onbeheerde gebeure te kon ontstaan het. Hy het voorgestel dat intelligente buiteaardse wesens DNS na die aarde kon gestuur het om lewe hier te laat begin.26
In onlangser tye het die bekende filosoof Antony Flew, wat ateïsme 50 jaar lank voorgestaan het, as 't ware heeltemal van mening verander. Op die ouderdom van 81 het hy begin sê dat hy glo dat die een of ander intelligensie by die skepping van lewe betrokke moes gewees het. Wat het die verandering teweeggebring? 'n Studie van DNS. Toe Flew gevra is of sy nuwe beskouing dalk ongewild sal wees onder wetenskaplikes, het hy na bewering geantwoord: "Dit kan nie verhelp word nie. My hele lewe is gerig deur die beginsel . . . : Volg die bewyse, ongeag waarheen dit lei."27
Wat dink jy? Waarheen lei die bewyse? Stel jou voor dat jy in die middel van 'n fabriek 'n rekenaarkamer vind. Die rekenaar het 'n lopende hoofprogram wat al die werk in die fabriek beheer. Wat meer is, hierdie program stuur voortdurend instruksies uit oor hoe elke masjien daar gebou en in stand gehou moet word, en dit maak kopieë van homself en proeflees dit. Tot watter slotsom sal hierdie bewyse jou lei? Dat die rekenaar en sy program hulleself gemaak het of dat hulle deur ordelike, intelligente verstande gemaak is? Die bewyse spreek eintlik vanself.
^ par. 12 Die handboek Molecular Biology of the Cell gebruik 'n ander skaal. Om hierdie lang drade in 'n selkern te probeer pak, is volgens hierdie boek dieselfde as om 40 kilometer baie dun garing in 'n tennisbal te probeer pak—maar op so 'n netjiese, georganiseerde wyse dat elke deel van die garing maklik bereik kan word.
^ par. 18 Elke sel bevat twee volledige eksemplare van die genoom, altesaam 46 chromosome.
'N MOLEKULE WAT GELEES EN GEKOPIEER KAN WORD
Hoe kan DNS so noukeurig gelees en gekopieer word? Die vier chemiese basisse wat in die DNS-leer gebruik word—A, T, G en C—vorm die leer se afsonderlike sporte deur altyd op dieselfde wyse te paar: A met T, en G met C. As een kant van 'n sport A is, is die ander kant altyd T; G verbind altyd met C. As jy dus een kant van die leer het, weet jy wat die ander kant van die leer is. As een kant van die leer die kode GTCA het, moet die ander kant CAGT wees. Die gedeeltelike sporte verskil in lengte, maar wanneer hulle met hulle komplemente paar, vorm hulle volledige sporte wat ewe lank is.
Toe wetenskaplikes hierdie feit ontdek het, het dit gelei tot nog 'n deurbraak in verband met hierdie merkwaardige molekule: DNS is volkome geskik om oor en oor gekopieer te word. Die ensiemmasjien wat DNS repliseer, neem eenhede van hierdie vier chemiese stowwe op wat vryelik in die kern ronddryf. Dan gebruik dit hierdie eenhede om elke sport van die gesplyte DNS-string te voltooi.
'n DNS-molekule is dus werklik soos 'n boek wat oor en oor gelees en gekopieer word. Tydens die gemiddelde leeftyd van 'n mens word DNS sowat 10 000 000 000 000 000 keer gekopieer, met verstommende akkuraatheid.28
FEITE EN VRAE
Feit: DNS is op so 'n doeltreffende wyse in die chromosome gepak dat dit al 'n "ingenieursprestasie" genoem is.
Vraag: Hoe kon hierdie orde deur onbeheerde toevallige gebeure ontstaan het?
Feit: DNS se vermoë om inligting te berg, het in vandag se rekenaareeu nog steeds geen gelyke nie.
Vraag: As menslike rekenaartegnici nie sulke resultate kan behaal nie, hoe kon verstandelose materie dit dan sonder hulp gedoen het?
Feit: DNS bevat al die instruksies wat nodig is om 'n unieke menseliggaam te bou en dit lewenslank in stand te hou.
Vraag: Hoe kan so iets geskryf word sonder 'n skrywer en geprogrammeer word sonder 'n programmeerder?
Feit: DNS kan net werk as dit gekopieer, gelees en geproeflees word deur 'n menigte komplekse molekulêre masjiene, naamlik ensieme, wat met presisie en noukeurige tydsberekening moet saamwerk.
Vraag: Glo jy dat hoogs komplekse, hoogs betroubare masjiene toevallig kan ontstaan? Sou dit nie, sonder gegronde bewyse, op blinde geloof neerkom nie?
IS LEWE GESKEP?
Evolusie—Mites en feite
Een van die hoofleerstellings van die evolusieteorie is dat een dier- of plantsoort deur middel van mutasies in 'n nuwe spesie verander. Is hierdie teorie op feite gebaseer?