Chcąc chronić bioróżnorodność otaczającego nas świata, musimy najpierw poznać i zrozumieć mechanizmy, które odpowiadają za ciągłość życia na Ziemi. Funkcjonowanie świata żywego, poznanie rządzących nim praw i mechanizmów to wyzwania, z którymi borykali się m.in. filozofowie, przyrodnicy, fizycy czy matematycy. Wielu z nich poszukiwało struktury odpowiadającej za przekazywanie informacji o cechach danego osobnika. To, że musi takowa struktura istnieć, było oczywiste. Świadczyło o tym chociażby podobieństwo dzieci do rodziców czy dziadków. O wadze tych badań i znaczeniu dla ludzkości świadczą licznie przyznane Nagrody Nobla, w tym za odkrycie roli poszczególnych struktur komórkowych i cząsteczek oraz za odszyfrowanie kodu genetycznego.

Karol Libelt powiedział, że „Naród żyje, dopóki język jego żyje, bez języka nie ma narodu”[1]. Parafrazując te słowa w odniesieniu do otaczających nas organizmów żywych, dopóki zachowane jest przekazywanie informacji genetycznej na kolejne pokolenia i trwa kod genetyczny, dopóty żyją osobniki danego gatunku i dopóty życie trwa na Ziemi. Z tego też względu poznanie i zrozumienie mechanizmów, według których informacja genetyczna jest przekazywana kolejnym pokoleniom, jest istotnym zagadnieniem, również dla współczesnych badaczy. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie czytelnikowi wiedzy na temat funkcjonowania komórek widzianej z perspektywy biologii molekularnej poprzez nakreślenie ogólnego zarysu opisywanych procesów związanych z przekazywaniem informacji genetycznej.

Informacja genetyczna – lokalizacja w komórce

Niezależnie od tego czy obiektem rozważań będzie róża, dąb, delfin, pszczoła czy człowiek, każdy żywy organizm zbudowany jest z komórek. Komórka jest najmniejszą strukturalną i funkcjonalną jednostką każdego żywego organizmu, a podstawowym jej budulcem są białka. Białka zbudowane są z szeregu połączonych ze sobą związków chemicznych, zwanych aminokwasami. Pojedyncza komórka zdolna jest do prowadzenia wszystkich podstawowych procesów metabolicznych, takich jak przemiana materii, wzrost czy podziały komórkowe, właśnie dzięki obecności i zaangażowaniu białek. Komórki roślin i zwierząt różnią się budową, ale zróżnicowanie tych struktur obserwujemy również w obrębie tego samego organizmu. Wystarczy porównać budowę komórek tworzących ludzkie ciało: np. komórki tkanki nerwowej z komórkami tkanki nabłonka czy komórką tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej serca. Jednakże, pomimo różnic w budowie, w każdej z komórek zwierzęcej czy roślinnej można wyróżnić podstawowe elementy składowe. Należą do nich błona komórkowa, cytoplazma oraz organelle komórkowe, w tym m.in. jądro komórkowe, mitochondrium, rybosomy czy chloroplasty (w komórkach roślinnych). Każda z organelli komórkowych pełni ściśle określoną funkcję. Błona komórkowa – półprzepuszczalny twór białkowo-lipidowy – ogranicza objętość komórki, stanowi ochronę przed wnikaniem z zewnątrz szkodliwych substancji, warunkuje występowanie oddziaływań międzykomórkowych i utrzymuje odpowiedni potencjał osmotyczny. W błonie komórkowej występują tzw. białka błonowe, które umieszczone są zarówno po stronie wewnętrznej, zewnętrznej jak i transbłonowo. Białka te uczestniczą w wymianie jonowej, transporcie wielkocząsteczkowych substancji, jak również przekazywaniu sygnałów z i do wnętrza komórki. Cytoplazma jest środowiskiem reakcji zachodzących w komórce. Ten wodny roztwór białek oraz substancji nieorganicznych wypełnia wnętrze komórki. Najważniejszym elementem komórki jest jądro komórkowe. Jest to główne centrum dowodzenia wszystkich procesów zachodzących w komórce, w tym podziałów komórki. To w obrębie jądra komórkowego, otoczonego podwójną błoną lipidowo-białkową, przechowywany jest materiał genetyczny. Ważnymi strukturami komórkowymi są również mitochondria i chloroplasty. Są to autonomiczne, częściowo niezależne od jądra komórkowego struktury komórkowe. Ich autonomia wynika z obecności w nich materiału genetycznego, co skutkuje możliwością produkcji niektórych białek, niezależnie od informacji genetycznej zawartej w jądrze komórkowym. Mitochondria dzięki zachodzącym w nim procesom oddychania komórkowego dostarczają komórce energii. Chloroplasty (nie występują w komórce zwierzęcej) odpowiadają za przebieg procesu fotosyntezy, w którym związki organiczne (cukry) są tworzone z materii nieorganicznej (dwutlenek węgla i woda) z wykorzystaniem energii świetlnej. Obydwie te struktury zawierają nośnik informacji genetycznej i podobnie jak jądro komórkowe są otoczone podwójną błoną białkowo-lipidową. Ważnymi strukturami komórkowymi zaangażowanymi w przekazywanie informacji genetycznej są także rybosomy. Te ziarniste struktury rozproszone w cytoplazmie biorą udział w biosyntezie, czyli w powstawaniu białek.

Rozważając struktury molekularne w komórce, należy pamiętać o ich wielkości. Średnia wielkość komórki człowieka mieści się w granicach 10 – 25 µm (µm to tysięczna część milimetra). Wielkość rybosomu to około 30 nm (nm to milionowa część milimetra). Ponadto reakcje chemiczne zachodzą między związkami, w których ich składowe – atomy pierwiastków – zlokalizowane są w dużo mniejszych odległościach (miliardowych części milimetra). Ponadto, musimy również mieć na uwadze, że cząsteczki w komórkach podlegają stałym przemianom. Są one warunkowane przemianami energii. Na Ziemi głównym źródłem energii jest Słońce, a jej nośnikiem w komórkach jest cząsteczka zwana ATP. Każda komórka jest skomplikowanym systemem połączeń funkcjonalnych między poszczególnymi organellami i innymi komórkami. Wszystkie zachodzące w komórce reakcje chemiczne i procesy muszą być skoordynowane w czasie i przestrzeni. Rolę regulatorów i katalizatorów pełnią białka. Pamięć o budowie białek, czyli kolejności aminokwasów, ustalonej w drodze ewolucji zawarta jest w informacji genetycznej.

Kwasy nukleinowe – nośnikiem informacji o budowie białek

Rycina 1. Struktura kwasów nukleinowych

Nośnikiem informacji genetycznej o budowie białek są kwasy nukleinowe. Kwasy nukleinowe, które występują w komórce to DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy). DNA jest nośnikiem informacji genetycznej, a rolą RNA jest realizacja, czyli wykorzystanie informacji genetycznej zawartej w cząsteczce DNA. Informacja zawarta w DNA stanowi swoistą księgę receptur tworzenia białek, według których rozwija się i funkcjonuje poszczególna komórka. Z uwagi na swoją rolę DNA jest strukturą bardzo stabilną. Trwałość i stabilność DNA zapewnia między innymi struktura przestrzenna cząsteczki (zawsze dwuniciowa helisa, Rycina 1) oraz jej lokalizacja w komórce – jądro komórkowe. W komórce DNA traktowany jest więc jak drogocenna księga, a możliwość wykorzystania zawartych w niej treści warunkowana jest utworzeniem jej kopii – RNA.

Podstawowy składnik tworzący kwas nukleinowy nazywamy nukleotydem. Nukleotyd zbudowany jest zawsze z cząsteczki cukru (w DNA to deoksyryboza, w RNA to ryboza), reszty kwasu fosforowego oraz jednej z czterech zasad azotowych. Trzy z nich: adenina (A), guanina (G) i cytozyna (C) występują zarówno w cząsteczce DNA jak i RNA. Tymina (T) obecna jest w cząsteczce DNA, podczas gdy uracyl (U) występuje w cząsteczce RNA.

Cząsteczki DNA i RNA występujące w komórkach różnią się budową. W skład cząsteczki DNA wchodzą zazwyczaj dwa ułożone przeciwstawnie łańcuchy polinukleotydów. Posiadają one komplementarne (dopełniające) względem siebie sekwencje, ciągi nukleotydów. Takie ułożenie przyczynia się do stabilizacji struktury w wyniku wytworzenia podwójnych wiązań wodorowych między zasadami azotowymi: adeniną i tyminą, oraz potrójnych między guaniną i cytozyną. Pary zasad obu nici znajdują się w centrum cząsteczki, na zewnątrz umiejscowione są rdzenie fosfo-cukrowe. Łańcuchy polinukleotydowe zwijają się wokół wspólnej osi, tworząc podwójną helisę. Jeden pełny skręt w obrębie helisy odpowiada zazwyczaj 10 zasadom azotowym. Długość całkowita DNA w komórce człowieka wynosi około 2 metrów. Tak duża ilość materiału genetycznego, która znajduje się w pojedynczej komórce, wymaga odpowiedniego upakowania. DNA zgromadzone jest zgodnie z zasadą upakowania w możliwie najmniejszej objętości z jednoczesnym utrzymaniem takiej formy magazynowania, aby dostęp do gromadzonego materiału był możliwie najłatwiejszy. Takie upakowanie DNA możliwe jest dzięki złożonym oddziaływaniom pomiędzy różnymi makrocząsteczkami. Dwuniciowa struktura DNA upakowana jest w pętlach umieszczonych na rdzeniu białkowym (histonach), tzw. nukleosomach (Rycina 2) niczym nić na szpulce. Podwójna nić zwinięta na białkach histonowych ulega dalszemu upakowaniu poprzez utworzenie ciasnej spirali. Taka nić dalej tworzy pętle doczepione do białkowego rdzenia, tworząc ostatecznie strukturę chromosomu. Upakowany w chromosomie DNA zagęszczony jest około 10 000-krotnie w porównaniu do rozprostowanej podwójnej nici. Ideowym odniesieniem upakowania DNA mogą być regały z książkami w bibliotece. Na każdym indywidualnym regale ułożone są liczne książki, w taki sposób, aby dostęp do nich był nieograniczony. W komórce człowieka znajdują się 23 pary chromosomów, z czego 22 pary to tzw. autosomy, które odpowiadają za przechowywanie informacji o wszystkich dziedziczonych przez nas cechach, oraz jedna para chromosomów płci.

Rycina 2. Schemat upakowania DNA

Ułożone w szeregu nukleotydy w nici DNA, które zawierają informacje o budowie białka, czyli o kolejności tworzących go aminokwasów, nazywamy genem. Kompletna informacja genetyczna żywego organizmu to genom. Termin ten odnosi się zwykle do materiału genetycznego zawartego w pojedynczym (haploidalnym) zestawie chromosomów. W komórce wielu organizmów występuje podwójna ilość informacji genetycznej (diploidalna). Połowa informacji genetycznej pochodzi od matki (zawarta w komórce jajowej), druga pochodzi od ojca (zawarta w plemniku). W komórce występują więc pary chromosomów homologicznych. Struktury te zawierają te same geny, ale w różnych wariantach (allelach). Jeden z nich pochodzi od matki, drugi od ojca. Lokalizacja danego genu na chromosomie nosi nazwę locus. To adres genu. A cechy organizmu ukształtowane w wyniku działania genów w odpowiedzi na warunki środowiska to fenotyp osobnika.

Cząsteczka RNA, w przeciwieństwie do podwójnej nici DNA, jest jednoniciowa. Cząsteczki RNA pełnią rozmaite funkcje w komórce, przez co różnią się od siebie nie tylko strukturą, ale i lokalizacją. Dla zrozumienia omawianych zagadnień należy wspomnieć o trzech z nich: informacyjnym RNA (tzw. matrycowe RNA, mRNA), rybosomalnym RNA (rRNA) oraz transferowym RNA (tzw. transportowy RNA, tRNA). mRNA ma za zadanie przenieść informację zawartą w DNA do miejsca syntezy białek. Cząsteczka ta stanowi matrycę do produkcji białka. Kolejność nukleotydów w mRNA określa kolejność aminokwasów tworzących się w łańcuchu białkowym. rRNA stanowi około 80% całego komórkowego RNA. Jest istotnym składnikiem m.in. rybosomów, na których odbywa się synteza białka. tRNA pełni w komórce funkcje cząsteczki adaptorowej. Jego zadaniem jest transport poszczególnych aminokwasów z cytoplazmy do rybosomów. Każdy aminokwas może być transportowany przez jeden lub kilka różnych tRNA.

Przekazywanie informacji genetycznej: DNA-RNA-białko

Rycina 3. Schemat replikacji DNA

Nowy organizm człowieka powstaje w wyniku następstw zdarzeń wynikających z połączenia męskiej i żeńskiej komórki rozrodczej, które prowadzi do powstania zygoty. Aby z jednokomórkowej zygoty powstał wielokomórkowy organizm, komórki muszą wielokrotnie się podzielić, zróżnicować i dać początek wielu liniom komórek, a te w ostateczności utworzyć organy, m.in. serce, mózg, nerki, płuca czy jajniki lub jądra. Z uwagi na rolę, jaką mają pełnić komórki, w organizmach rozmnażających się płciowo rozróżniamy dwa typy komórek. Są to komórki, które biorą udział w rozmnażaniu płciowym (tylko dwie: komórki rozrodcze męskie i żeńskie, tzw. komórki generatywne) oraz komórki, które nie biorą w nim udziału (wszystkie pozostałe, tzw. komórki somatyczne). Bez względu na to, jaki typ komórek ma ulec podziałowi, przed rozpoczęciem tego procesu w każdej komórce musi w pierwszej kolejności dojść do procesu powielenia informacji genetycznej, czyli do procesu replikacji DNA (Rycina 3).

Proces ten przebiega w jądrze komórkowym. Jest to proces półzachowawczy, co oznacza, że w każdej z dwóch uzyskanych podwójnych nici DNA jedna nić będzie pochodziła od komórki macierzystej, a druga komplementarna będzie nowo powstałą. Proces ten wymaga zaangażowania wielu białek enzymatycznych: topoizomerazy (odpowiada za rozplatanie i ponowne skręcanie się podwójnej nici DNA), helikazy (rozrywa wiązania wodorowe między nićmi matrycowego DNA), prymazy (syntetyzuje starter RNA), polimerazy DNA (katalizuje reakcję łączenia się kolejnych nukleotydów w tworzącej się nici polinukleotydów), egzonukleazy (usuwa startery RNA z nici) czy ligazy DNA (uzupełnia brakujące wiązania fosfodiestrowe w szkielecie nowej nici DNA). Zważywszy na niewielki błąd włączenia innego nukleotydu (1 na 10⁹ nukleotydów), powstałe cząsteczki DNA będą identyczne.

Należy pamiętać, że DNA zazwyczaj występuje w jądrze komórkowym w formie rozplecionej nici, co umożliwia łatwiejszy dostęp do informacji. Dopiero podczas podziałów komórkowych wyodrębniają się chromosomy. Z uwagi na replikację ilość informacji genetycznej w chromosomie jest podwojona. Chromosom po replikacji, ale przed podziałem komórkowym składa się więc z dwóch chromatyd siostrzanych.

Po replikacji następuje proces podziału komórki. Najczęściej występującym procesem podziału komórkowego jest mitoza. W organizmie ludzkim w ten sposób dzielą się wszystkie komórki z wyjątkiem komórek rozrodczych. W wyniku mitozy z komórki macierzystej powstają dwie komórki potomne. Komórki te posiadają jądra komórkowe zawierające taką samą informację genetyczną i taką samą jej ilość (liczbę chromosomów) jak w komórce macierzystej, która uległa podziałowi. Celem mitozy jest wytworzenie nowych komórek potomnych identycznych z macierzystymi, przez co możliwy jest wzrost i regeneracja tkanek. W olbrzymim skrócie: podczas mitozy zanika błona jądrowa, rozpleciona nić DNA ulega kondensacji, co skutkuje możliwością zaobserwowania chromosomów, formuje się wrzeciono podziałowe. Chromosomy układają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc płytkę metafazową. Wrzeciono podziałowe przyczepia się do chromosomów, a w wyniku jego aktywności następuje rozdzielenie chromatyd siostrzanych. Powstają w ten sposób chromosomy potomne. Następnie dochodzi m.in. do podziału cytoplazmy i odbudowania błony jądrowej wokół dwóch jąder komórkowych. Powstają dwie komórki diploidalne.

Komórki rozrodcze powstają w wyniku podziału mejotycznego. Celem mejozy jest zredukowanie o połowę ilości informacji genetycznej zawartej w jądrze komórkowym i produkcja komórek generatywnych (np. komórek jajowych i plemników). Ponadto podczas tego procesu dochodzi do zwiększenia różnorodności genetycznej, powstania nowej kombinacji genów. Związane jest to z wymianą informacji genetycznej między chromosomami tej samej pary (ang. crossing-over, Rycina 4). Ostatecznie, w wyniku mejozy z jednej dzielącej się komórki otrzymujemy cztery komórki potomne o zredukowanej, pojedynczej ilości DNA (haploidalne). W ten sposób każda z gamet zawiera zazwyczaj po jednym chromosomie z pary. Następnie, w wyniku zapłodnienia i połączenie się dwóch haploidalnych gamet w każdym jądrze komórkowym nowego zarodka znajdują się ponownie dwa zestawy chromosomów. Komórki zarodka stają się ponownie komórkami diploidalnymi. Informacja genetyczna organizmu potomnego jest kombinacją informacji genetycznej pochodzącej od rodziców.

Szczegółowy przebieg mitozy i mejozy przedstawia schemat Rycina 5.

Rycina 4. Schemat wymiany fragmentów chromosomów podczas crossing-over

Rycina 5. Schemat podziałów komórkowych

Podział komórek wymaga syntezy nowych białek. Produkcja białek wymaga natomiast odczytania informacji zakodowanej w nici DNA. Ten proces przebiega etapowo (Rycina 6). Najpierw musi powstać kopia DNA w postaci mRNA. Kolejnym etapem jest transport mRNA z jądra komórkowego do cytoplazmy, a następnie odczytanie zakodowanej informacji na rybosomach i synteza białka (Rycina 7). Proces powstawania kopii DNA w postaci RNA to transkrypcja. Proces ten ma za zadanie ochronić informację zawartą w DNA i jednocześnie umożliwia powstanie możliwie dużej ilości kopii receptury, które stanowią matrycę do tworzenia białka. Geny organizmów eukariotycznych charakteryzują się budową nieciągłą, co oznacza, że nie każdy fragment DNA w obrębie danego genu zostanie wykorzystany do produkcji białka. Dlatego też, powstały w jądrze komórkowym RNA podlega tzw. obróbce potranskrypcyjnej, w wyniku której tworzony jest matrycowy RNA (mRNA). W czasie tego procesu następuje wycinanie niekodujących fragmentów w obrębie skopiowanej sekwencji pierwotnego transkryptu (pre-mRNA). Obecność fragmentów niekodujących (tzw. intronów) umożliwia wykorzystywanie alternatywnych miejsc składania genów oraz mieszanie (taksowanie) i podwojenie (duplikacja) fragmentów kodujących (eksonów) – w uproszczeniu: powstanie kilku wariantów białek z jednego fragmentu DNA. Przyczynia się to do powiększenia różnorodności genetycznej. Następnie cząsteczka mRNA (matryca) przetransportowana zostaje z jądra komórkowego („biblioteki”) do cytoplazmy („kuchni”). Tutaj informacja zostaje odszyfrowana z wykorzystaniem kodu genetycznego i przekształcona w funkcjonalne białko. Proces ten nazywa się translacją. Proces ten warunkowany jest obecnością elementów odszyfrowujących kod (tRNA – cząsteczek RNA odpowiedzialnych za transport i przyłączenie aminokwasów), składników białek (wolnych aminokwasów) oraz struktur komórkowych (rybosomów, kompleksów białek z rRNA). Cząsteczka tRNA posiada dwa ważne miejsca: miejsce przyłączenia aminokwasu, które znajduje się na jednym z końców tRNA oraz tzw. antykodon – sekwencję, za pomocą której tRNA przyłącza się do nici mRNA. Podczas translacji mRNA przesuwa się na rybosomie jak na taśmie produkcyjnej. Do kolejnych nukleotydów w nici mRNA przyłączają się cząsteczki tRNA niosące odpowiedni aminokwas. Aminokwasy łączą się ze sobą i jednocześnie odłączają się od tRNA. tRNA wraca do cytoplazmy po kolejny aminokwas. Cykl powtarza się aż tRNA natrafi na kodon „stop”. Powstaje w ten sposób łańcuch aminokwasów, który tworzy nowe białko. Prawidłowo powstałe białka są transportowane do miejsca ich przeznaczenia, nieprawidłowe ulegają degradacji. Proces transkrypcji i translacji zachodzi w komórce zawsze, gdy potrzebne jest białko. Ilość nowych białek i ich rodzaj zależy od aktualnych potrzeb komórki, a procesy regulowane są przez inne białka czy ich modyfikacje.

Rycina 6. Schemat przekazywania informacji genetycznej

Rycina 7. Schemat procesu produkcji białka

Kod genetyczny

Informacja o 20 podstawowych aminokwasach tworzących białka zakodowana jest z wykorzystaniem kombinacji czterech nukleotydów zawartych w DNA, a następnie przepisanych na mRNA. Wiemy, że ilość możliwych kombinacji unikatowych kodów zależy od liczby wykorzystanych w kodowaniu znaków. Zapis informacji dotyczący 20 aminokwasów nie byłby więc możliwy, gdyby jeden nukleotyd oznaczał jeden aminokwas. W systemie jedynkowym (cztery nukleotydy) szyfrowana byłaby informacja dla czterech aminokwasów. Nadal brakowałoby możliwości zakodowania kolejnych 16 aminokwasów. Podobnie wyglądałaby sytuacja, gdyby obowiązywał system dwójkowy. Kombinacja 4 nukleotydów w obrębie dwóch miejsc w kodzie to możliwość zakodowania 16 aminokwasów. Nadal brakowałoby kodu dla czterech aminokwasów. Najprostszym kodem umożliwiającym zaszyfrowanie dwudziestu aminokwasów jest więc kod trójkowy z kombinacją 4 nukleotydów (4x4x4 = 64). Jest to najprostsza forma zapisu danych, która odniosła sukces podczas ewolucji. Ten sposób zapisu występuje w każdej żywej komórce.

Kod genetyczny jest więc trójkowy – trzy nukleotydy tworzą tzw. kodon, który odpowiada zazwyczaj jednemu aminokwasowi. Kod genetyczny jest również jednoznaczny – jedna trójka wyznacza tylko jeden aminokwas; zdegenerowany – jeden aminokwas może być zapisany za pomocą kilku różnych kodonów; bezprzecinkowy – pomiędzy kodonami nie ma żadnych znaków przystankowych ani wolnych nukleotydów, a informacja odczytywana jest w sposób ciągły; niezachodzący – jeden kodon nie zachodzi na sąsiedni, nie ma więc możliwości, żeby trzeci nukleotyd pierwszego kodonu był jednocześnie pierwszym nukleotydem następnego kodonu, a co najważniejsze kod genetyczny jest uniwersalny – sposób zapisu informacji obowiązuje w całym świecie organizmów żywych. Powszechność występowania kodu genetycznego jest dowodem jedności świata żywego i wskazuje na wspólne pochodzenie organizmów. Tak więc trzy kolejne nukleotydy tworzą jeden kodon, który koduje jeden aminokwas. Proces syntezy białka wykorzystuje informację przepisaną z DNA na RNA, dlatego też odczytywana na rybosomie sekwencja nukleotydów to sekwencja mRNA. Proces syntezy białka rozpoczyna się z chwilą odczytania przez tRNA instrukcji „start”. Jest nim kodon AUG, który koduje aminokwas metioninę. Kodony UAA, UAG i UGA nie wyznaczają żadnego aminokwasu, a informacja w nich zawarta odczytywana jest jako „stop” – zakończenie syntezy białka na rybosomie. Pozostałe trójki nukleotydów kodują odpowiednie aminokwasy (Rycina 8).

Rycina 8. Kod genetyczny

Sposób kodowania informacji genetycznej, przebieg procesu replikacji, transkrypcji i translacji, liczba nukleotydów i aminokwasów oraz zasady łączenia ich w szeregi są uniwersalne dla praktycznie każdego organizmu żywego. Zróżnicowanie w królestwie roślin i zwierząt wynika z zapisanej w jądrach komórkowych informacji genetycznej przekazywanej z pokolenia na pokolenie. Wykorzystując rachunek prawdopodobieństwa, liczba teoretycznych białek zakodowanych w obrębie nici DNA jest większa od liczby znanych aktualnie biochemikom. Możliwość reorganizacji fragmentów RNA podczas obróbki potranskrypcyjnej umożliwia produkcję różnych białek z wykorzystaniem tej samej sekwencji DNA. W DNA zakodowane jest nie tylko powstanie komórki, ale i jej śmierć. Uwarunkowana jest ona liczbą podziałów komórkowych. Zaburzenie tego procesu prowadzi do nieśmiertelności komórki, czyli cechy komórek nowotworowych. Nieprawidłowości przebiegu procesów związanych z powielaniem DNA prowadzą do mutacji. Mutacje obejmują zmiany pojedynczych nukleotydów podczas replikacji czy transkrypcji, nieprawidłowego wbudowania aminokwasu podczas translacji, czy też nieprawidłowego rozejścia się chromosomów podczas podziałów komórkowych. Mutacje na poziomie komórek somatycznych wpływają na funkcjonowanie danego osobnika, podczas gdy nieprawidłowości w czasie tworzenia komórek rozrodczych decydują o cechach osobników potomnych. Procesy replikacji i podziału komórek, losowego łączenia się komórek rozrodczych czy mutacji przyczyniają się do powstania nowej kombinacji informacji genetycznej, a tym samym zwiększenia różnorodności genetycznej, a w konsekwencji być może różnorodności gatunkowej.

[1] Rozprawy o odwadze cywilnej, miłości ojczyzny, wychowaniu ludów: na rzecz pomnika dla Adama Mickiewicza, Zygmunta Krasińskiego i Juliusza Słowackiego, wyd. Drukarnia „Czasu” W. Kirchmayera, 1869, s. 102.

Artykuł pochodzi z wydania specjalnego Magazynu “Drzewo Franciszka” 2022
wydawanego w ramach Programu Drzewo Franciszka (www.drzewofranciszka.pl) przez Fundację Zakłady Kórnickie