Jak buňky zacházejí s hemem

Jed, který je pro život nezbytný!

Philip Bell

Z creation.com přeložil Pavel Akrman – 06/2022. Translation granted by Creation.com – přeloženo s povolením od Creation.com.

Možná si ještě vzpomenete, co jste se učili o hemoglobinu (či podle britského pravopisu haemoglobin). Jedná se o pigmentovaný protein, který dává našim červeným krvinkám jejich barvu. Jeho úkolem je nabírání kyslíku v plicích a jeho přenášení do každé buňky našeho těla. Jak brzy uvidíme, nedávné objevy týkající se jeho centrální složky, červeného pigmentového hemu (nebo také haemu), představují pro evoluční teorii vážné problémy.

Příliš mnoho hemu je ve skutečnosti pro buňky toxické, přesto je pro život na naší planetě doslova nepostradatelný. To platí nejen pro lidi, ale prakticky pro všechna zvířata a rostliny – a dokonce i pro nižší organismy, jako jsou bakterie, kvasinky a houby. Jeho tvorba je proto naprosto nezbytný biologický proces, který však musí být přísně kontrolován.

Víceúčelová molekula

V živém světě existuje několik variací molekuly hemu, ale jejich základní struktura je stejná: kombinují čtvercovou matici zvanou porfyrinový kruh se železem (viz obrázek 1).

Hemoglobin je jedním z mnoha různých druhů „hemoproteinu“, ve kterém je hem se železem vázán na proteinovou složku. Všechny takové typy se nazývají „metaloproteiny“. Ostatní typy metaloproteinů obsahují různé kovy, včetně mědi, zinku a kobaltu – a hořčíku v chlorofylu zelených rostlin. (Chlorofyl je nezbytný pro fotosyntézu, při které se energeticky bohaté potraviny vyrábějí ze slunečního záření, vody a oxidu uhličitého).

Obrázek 1. Molekula hemu zobrazující kruhovou strukturu obklopující železo (Fe).

Představte si hem jako všestranný buněčný přístroj se všemi druhy regulačních a signalizačních rolí uvnitř buněk. Kromě svého hlavního úkolu v hemoglobinu je klíčovou složkou pro:

• ostatní pigmentované proteiny (např. myoglobin ve svalech, který jim dodává červenou barvu);
• různé enzymy peroxidázy; a
• cytochromy, tj. proteiny zapojené do hlavních metabolických drah v našich buňkách.

Podle nedávného výzkumu se ukazuje, že hem také pomáhá regulovat aktivitu „buněčných elektráren“, tedy mitochondrií. Vypadá to, že hem přímo ovlivňuje množství ATP (adenosintrifosfátu) vyrobeného v těchto výrobnách energie – mitochondriích.¹ ATP je „palivo“, které pohání vše živé, a jeho činnost je známým úkolem jednoho z Božích majestátních molekulárních motorů.²

Dodávka na vyžádání

Autoři nedávného článku v předním časopise PNAS popisují, jak se tato chytrá, ale choulostivá molekula hemu vyrábí a poté se připraví zrovna v takovém množství podle toho, kdy a kde je to právě potřeba.³ K tomu je nutná velmi jemná kontrola, protože příliš mnoho hemu by vedlo ke vzniku tzv. volných radikálů. To jsou krátkodobé, ale super-reaktivní atomy nebo molekuly, které poškozují membránu, DNA a další části buněk. Nekontrolované zatížení volnými radikály přispívá k rakovině, srdečním a cévním problémům, všem druhům degenerativních onemocnění a stárnutí.⁴

Volné radikály jsou vlastně vedlejším produktem našeho každodenního metabolismu. Ale jsou i důsledkem působení toxinů v prostředí (jako je tabákový kouř) a také dalších rakovinotvorných látek a záření (např. ultrafialové světlo). Důležité jsou tudíž různé silné antioxidační molekuly, které mohou tyto volné radikály zničit – odtud jejich název akceptory volných radikálů. Některé z nich se nacházejí v našem těle, a mnoho antioxidantů nám dodává také zdravá strava.⁵

Vědci zjistili velmi zajímavou věc: v žádné části buňky není současně nikdy víc než jedna molekula hemu.⁴ Řekli jsme si, že ačkoli je hem nezbytný, manipulaci s ním je poměrně těžké „udržet na uzdě“. Jak tedy buňky zachovávají jeho patřičné množství, v reakci na potřebu okamžité dodávky na vyžádání? Hromadění takového materiálu je nebezpečné (kvůli riziku volných radikálů). Není těžké uhodnout, že reakce musí zahrnovat mimořádně účinnou výrobu spojenou s mimořádně výkonným distribučním systémem. Experimenty výzkumného týmu ukazují ve skutečnosti mnohem více na chytrý systém „operační paměti“⁶; a protože „volný“ (nevázaný) hem je toxický, je většina dostupných molekul hemu slabě (reverzibilně) vázána na speciální „pufrovací“ (tlumící) proteiny, takže se jich lze v případě potřeby snadno zbavit.

To vysvětluje nepatrné množství volného hemu zjištěné v tomto výzkumu PNAS. V buňkách se nacházejí určité zásoby tohoto „labilního hemu“ (tj. je „nestabilní“ v tom smyslu, že je snadno schopen změnit se na volný hem). Toto popisuji autoři článku jako „dodávku zaměnitelného hemu, která má být tímto vysoce kontrolovaným způsobem dostupná na požádání …“ Dodávají: „Tento vynikající řídící systém také poskytuje mechanismus pro signalizaci a regulaci závislou na hemu, protože hem může být dodáván dle uvážení, což vede k zapínání proteinů v krocích s jednou molekulou.³

Dynamický design

Je to vskutku velmi důmyslné! To jen znovu dokazuje, že buňky nejsou ani zdaleka jednoduché. Vidíme tu práci odborníků na logistiku, kteří používají složité systémy kontroly a jemného vyvažování. V tomto případě to znamená pro tuto naprosto zásadní, ale potenciálně smrtící „komoditu“ – hem – dokonalé vyhodnocování nabídky a poptávky.

A všimli jste si také výrazových prostředků, které vědci použili? „Špičkově řízená“, „dokonalá kontrola“, „signalizace a regulace“ – ano, to je samozřejmě jazyk designu! Jak vskrytu dobře vědí i ti nejzarytější ateisté, nikdy se neprokázalo, že by takové jemné systémy vznikly bez vstupní inteligence a účelných prvků. Není překvapením, že když takové systémy začnou selhávat (v našem padlém světě), nevyhnutelně se objevují různé nemoci.

Jak se mohla taková mimořádně vynikající kontrola vyvíjet po malých krůčcích, bez jakéhokoli vedení? A to vše bez plánu nebo účelu, jak tvrdí zastánci evoluce? Na složité chemické cestě při tvorbě hemu existuje přinejmenším osm enzymatických kroků, z nichž některé se vyskytují v obdivuhodných mitochondriích a některé v cytoplazmě našich buněk. Tvorba hemu je všechno, jen ne jednoduchá!⁷

A znovu si připomeňme, že hem se nachází prakticky ve všem živém. Aby se dalo o naturalistickém původu buněčného života vůbec rozumně uvažovat, museli by evolucionisté nejprve předvést způsob vzniku těchto kroků náhodnými mutacemi. A to vše ve víře, že vznikly ve „velmi raném“ stádiu proto-buněk.⁸

Taková fantazijní, bezbožná schémata ve skutečnosti nejsou ničím jiným než očekáváním zázraků od neživé přírody. Tvorba a manipulace s hemem v našich buňkách jsou zázraky, které vyžadují uznat našeho Boha Stvořitele, protože je to On, kdo „koná věci veliké a tajemné, jeho zázraky jsou nesčetné.“ (Job 5:9).

Odkazy a poznámky

1. Li, Y. and 13 others, MFSD7C switches mitochondrial ATP synthesis to thermogenesis in response to heme, Nature Communications 11(1):7837, 24 Sep 2020.
2. Thomas, B., ATP synthase: majestic molecular machine made by a mastermind, Creation 31(4):21–23, 2009; creation.com/atp-synthase.
3. Leung, G.C.-H. and 6 others, Unravelling the mechanisms controlling heme supply and demand, PNAS 118(22):e2104008118, 1 Jun 2021.
4. Pham-Huy, L.A., and 2 others, Free radicals, antioxidants in disease and health, Int. J. Biomed. Sci. 4(2):89–96, 2008.
5. Příklady antioxidantů v těle jsou glutathion a kyselina alfa lipoová, ale významným zdrojem antioxidantů je i mnoho potravin (ovoce, zelenina, celozrnné výrobky, ořechy, bylinky, koření a další) plus nápoje (např. zelený čaj, bylinkové čaje, ovocné šťávy atd.). Známým antioxidantem je vitamín C.
6. Ve výpočetní technice je operační paměť oblastí dočasného uložení dat při jejich přenosu z A do B, např. v zařazování tisku.
7. Phillips, J.D., Heme biosynthesis and the porphyrias, Mol. Genet. Metab. 128(3):164–177, 22 Apr 2019.
8. “Designed for [a] purpose”—heme production defeats evolution, evolutionnews.org, 28 Jun 2021.