A jak vypadají skutečná fakta
Napsal Theodore J.Siek, Ph.D.
Přeloženo z Creation Matters, roč. 15, č. 3, květen/červen 2010 – publikace Společnosti pro výzkum Stvoření (Creation Research Society), přeložil M. T. – 8/2010
Obrázek 1. Sekvence DNA počínající adenosinovou bází a pokračující cytosinem. Aminoskupina v cytosinu může být oxidována na uracil („mutace“). Všimněte si fosfátoesterových vazeb, které spojují polymery DNA. Tyto vazby jsou ihned náchylné k hydrolýze. Kreslil autor.
Otázka
Zbytky DNA staré prý desítky milionů let byly nalezeny v koňských, dinosauřích, ptačích i jiných fosiliích. Kreacionisté namítají, že DNA nemůže přežít miliony let trvající rozpad. Jaké důkazy – z chemie, biochemie i další jiné – podporují tvrzení o tom, že po mnoha miliónech let DNA už nerozpoznáme?
Odpověď
Pojem DNA se rychle stává pojmem běžného každodenního slovníku i mezi laiky. Je tomu tak proto, že DNA byla redukována a tím vlastně povýšena na podstatu samotného života – ale DNA patří jen do oblasti biochemie a genetiky. Nebudu zde rozebírat funkce ani omezení DNA; spíše se soustředím na shora položenou otázku: kolik let může přežít, aby byla ještě jako DNA rozpoznána? Primárním zdrojem informací pro mé úvahy byla přitom moderní učebnice, Biochemie, od Voeta a Voeta (2004).
DNA je zkratkou „kyseliny deoxyribonukleové“, což je rozměrný biopolymer tvořený páteří z esterů fosforečné kyseliny s deoxyribosou ve svém řetězci a vždy jednou ze čtyř různých nukleotidových bází napojených na příslušnou deoxyribosu (obrázek 1). Jednotlivý řetězec DNA je pak chemicky navázán vodíkovými můstky do proslulé „dvoušroubovice“, struktury objasněné Jamesem Watsonem a Francisem Crickem, za což dostali Nobelovu cenu.
(Watson, James Dewey: amer. biolog, nar. 26. 4. 1928 v Chicagu. Měl významný podíl na osvětlení molekulární struktury nukleových kyselin a jejich významu pro genetickou informaci. Wilkins, Maurice Hugh Frederick: angl. atomový fyzik a biofyzik, nar. 15. 12. 1916 v Pangoře, Nový Zéland. Spolupracoval na vývoji atomové bomby, dále základní výzkum v oblasti molekulární genetiky. Crick, Francis Harry Compton: angl. badatel dědičnosti, nar. 8. 6. 1916 v Northamptonu. Zpracoval mnoho chem. základů dědičnosti; vypočítal a zkonstruoval společně s Watsonem molekulu DNA. Watsonův-Crickův model: dnes všeobecně uznávaná struktura DNA navržená 1953 F. H. Crickem a D. Watsonem na základě rentgenografických měření M. Wilkinse a dalších. Pozn. překl.)
Počet párů bází DNA (bp) v lidském genomu je 3,2 x 10^9. Toto číslo se nápadně liší od hodnot zjištěných u takzvaných jednodušších forem života jakou je třeba virus Polyoma SV 40, který má 5 200 bp.
Drosophila má 1,37 x 10^8 bp a dvojdyšné ryby překvapivě 1,02 x 10^11 bp. Obrysová délka DNA u lidí činí 1,1 metru (průměrně). To, jak je DNA dlouhá a tenká, lze znázornit takto: zvětšíme-li lidskou DNA 500 000 krát, dostaneme cosi jako 18 km dlouhý řetězec syrových špaget.
V DNA jsou kovalentně svázány estery fosforečné kyseliny (fosfáty), primární aminy (na bázích), hemiacetalové cukry a můstky C-H, N-H a C-OH.
Voda rozrušuje a rozpouští fosfátové vazby, kruhovou strukturu deoxyribózy i můstky C-N. Negativnímu působení kyslíku na atomy s uhlíkem a dusíkem nelze v přítomnosti kyslíku zabránit. RNA je náchylnější k hydrolýze bází než DNA. Základní poznatek z chemie, který zde chceme zdůraznit, je ten, že fosfáty (= estery kyseliny fosforečné) podléhají snadno hydrolýze a že takováto hydrolýza postupně zcela rozloží polymer DNA, jelikož jeho řetězce spojují fosfátové můstky.
(hydrolýza = reakce vody s rozpuštěnou látkou s uvolňováním iontů H plus a OH minus, opak neutralizace; zvláštním případem hydrolýzy je rozklad esterů (opak esterifikace resp. kondenzace), inverze sacharosy, zmýdelnění tuků, štěpení peptidických vazeb mezi aminokyselinami pomocí kyselin, zásad či enzymů. Hydrolytické reakce jsou v živém organizmu urychlovány hydrolýzami. Pozn. překl.)
Skutečnost, že dochází k hydrolýze i k dalším reakcím, podporují tato pozorování:
1. Vodíková vazba DNA (která udržuje dvoušroubovici) se štěpí zhruba při 80°C. Tento jev se nazývá denaturace. Dvoušroubovice se rozpadá s vynaložením minimální energie.
2. In vivo se DNA hydrolyzuje za fyziologického pH, rychlostí 1000 párů bází za den. To ukazuje na 8700 let jako na dobu, za kterou se zhydrolyzuje všech 3.2 x 10^9 bp lidské DNA při téměř neutrálním pH.
3. Běžnou mutací na DNA je změna nukleotidu cytosinu na uracil, ke které dochází oxidací aminoskupiny cytosinu na ketoskupinu (cytosin není nukleotidem, nýbrž pouze jednou z jeho složek, a sice jeho pyrimidinovou či purinovou bází. Začátečním písmenem cytosinu = C se ovšem opravdu v nukleových kyselinách označují celé nukleotidy; je jich celkem 5 : A, G, C, T a U. Pozn. překl.).
4. Voet a Voet (2004) studují degradaci DNA u hmyzu pohřbeného v jantaru, přičemž konstatují, že „během geologických věků se DNA rozkládá převážně hydrolýzou cukro-fosfátové páteře a oxidačním poškozením bází“.
5. Vědci odhadují, že DNA může přežít pouze po pár tisíc let v teplém podnebí a snad až sto tisíc let v chladných oblastech jako je Sibiř (Voet a Voet, 2004, str. 115).
Velmi aktivní oblastí výzkumu je profilování (sekvenování) DNA pro forenzní účely. Například Goodwin (2003) píše o těžkém zhydrolyzování DNA u vzorku lidské kosti v rybníku za 30 let; zbyly jen krátké zlomky DNA; po amplifikační proceduře se vzorkem pak zůstalo sotva 300 zlomků bází DNA.
(amplifikace DNA = zvýšení počtu kopií příslušného úseku pro její další vyšetření, např. genetické. K amplifikaci se používá klonování nebo metoda PCR. Pozn. překl.)
Herren et al. (2010) oznámil přežití DNA na poštovních známkách (na jejich zadní straně) skladovaných v příbytcích až 83 let. Byly provedeny testy na amylázu, aby se vědci ujistili, že k jejich nalepení byly použity sliny. Z 15 známek mělo 14 pozitivní nález na amylázu a ze 12 bylo možno extrahovat DNA. Z těchto 12 známek jich však mělo dostatek DNA k provedení profilace za účelem zjištění totožnosti jen 40%. Jinými slovy, za oněch 83 let došlo ke značnému rozkladu DNA hydrolýzou. Skladování DNA v laboratořích soudního lékařství je jiná kapitola. Tam ji uchovávají pro budoucí testy tak, že ji přísně chrání před stykem s vodou; zmrazení se však nedoporučuje. Zmrazování se nepoužívá, protože ve zmrzlém stavu stejně dochází k rozkladu sestřihem (splicingem) i hydrolýze. Zmíněné jevy jsou totiž v souladu s poměrem délky DNA k její tloušťce. Voet a Voet (2004) připisují přítomnost DNA ve fosiliích starých miliony let kontaminací těchto fosilií lidmi. Ve své učebnici (2004, str. 116) připouštějí jedinou výjimku z tohoto pravidla, a sice pro údajně 25 milionů let staré bakterie v žaludku včely nalezené v jantaru – v tomto případě jsou ochotni uvažovat o zvláštní imunitě zmíněných bakterií vůči hydrolýze i oxidaci. Jejich kultury se totiž podařilo i po uvedených 25 milionech let úspěšně pomnožit.
Moje intuice chemika i biochemika se vzpírá myšlence, že bychom mohli nalézt jednoznačnou DNA po 10 000 letech, natož pak po 25 milionech let. Na její molekule existuje totiž více než tucet typů vazeb náchylných k rozkladu vodou i kyslíkem; fosfáty jsou zvlášť náchylné k hydrolýze; fosfátový řetězec není nijak chráněn, jelikož tvoří vnější obrys DNA; soudní lékaři pracující s DNA ji skladují bez přístupu vody, nezmrazují ji však. Takže zmrazení není s to uchovat DNA po věky postulované evolucionisty. K chemickým reakcím dochází rychleji za vyšších teplot. Za teplot nižších jsou reakce prostě jen pomalejší, ale dříve či později bude stejně dosaženo rovnováhy. A rovnováha DNA leží nepopiratelně ve směru jednotlivých nukleotidů, nukleosidů a kyseliny fosforečné, stejně jako je rovnováha proteinů nepochybně upřednostňuje aminokyseliny.
Odkazy
- Goodwin, W., et al. 2003. The identification of a US serviceman recovered from the Holy Loch,
Scotland. Science and Justice 43:45. - Herren, E.B., et al. 2010. DNA quantity on postage stamps. Proceedings American Academy of Forensic
Sciences 16:53. - Voet, D., and J. G. Voet, ed. 2004. Biochemistry, 3rd Edition. John Wiley & Sons, New York.