DNA は生命の設計図と呼ばれる:その理由

DNA は生命の設計図と呼ばれます 家の設計図に似た、地球上の生命を創造、成長、機能、再現するための取扱説明書だからです。

1869 年、フリードリヒ ミーシャーは「ヌクレイン」と呼ばれる物質を発見し、この物質の既知の最初の純粋なサンプルを分離することに成功しました。後に彼の学生であるリチャード・アルトマンは、「核酸」という用語を作り出しました。 1953 年にジェームズ ワトソンとフランシス クリックが協力してデオキシリボ核酸または DNA の構造を発見し、その機能の理解を確立し、生物学の科学を永遠に変えました。

DNA は「生命の設計図」と呼ばれることがよくあります。私たちが知っているすべての生物は、生きるためにタンパク質に依存しており、DNA は、生命に必要なすべてのタンパク質を作成するために必要な情報を格納する高分子です。 DNA がコード化を可能にするタンパク質が集まって、細胞、組織、器官を形成します。それらのタンパク質を一緒に構成するものが何であれ、それらの構造の青写真と考えることができます.

DNA の構造

DNA は二本鎖分子であり、2 つの単鎖分子が互いに巻き付いて構成されています。これは二重らせん構造と呼ばれ、らせんの各鎖は4つの異なる塩基で構成され、鎖は糖分子からなる骨格を介して互いに接続されています. 4 つの塩基は、アデニン、シトシン、グアニン、およびチミンであり、通常は単に A、C、G、および T と省略されます。塩基は一緒になって塩基対になり、A は T と一致し、G は C と一致します。

DNA 鎖上のこれらの塩基の任意の順序は配列と呼ばれ、各配列はもう一方の鎖の相補配列と対になっています。したがって、CTAATCG を含む DNA 配列は、GATTAGC を読み取る配列と一致します。

DNA の塩基対は互いに結合しており、DNA の分子はそれ自体にしっかりと巻き付いており、塩基が環境中の他の化学物質と相互作用するのを防ぎます。しかし、DNAが生命の設計図であると考えられていることを考えると、この事実は設計図を読むことを困難にします. DNA の配列を読み取るには、DNA 鎖を「解凍」する必要があります。これは、単一のスポットで DNA を分割する RNA ポリメラーゼと呼ばれる分子を介して行われます。次に、RNA ポリメラーゼが露出した塩基を「読み取り」、長い一本鎖 RNA を作成します。 RNA は T の代わりに塩基ウラシル U を使用するため、A は RNA の U と対になります。

RNA には、タンパク質を作成するために必要な設計図である生命のデータが含まれています。タンパク質がこのように合成されると、構築された RNA はメッセンジャー RNA または mRNA と呼ばれます。

設計図から構造を構築する

タンパク質の構造の次の部分は、生物ごとにわずかに異なる場合がありますが、一般にすべての生物で同じです。メッセンジャー RNA は、タンパク質工場のように機能する構造である細胞内のリボソームに接続します。 mRNAが保持する配列は、アミノ酸と結合するリボソームの部分に移されます。アミノ酸の生成は、RNA 鎖の生成とは異なります。 RNA は塩基の 1 対 1 の翻訳にすぎませんが、タンパク質を作成するときは、一度に 3 つの RNA 塩基が検査され、対応する 3 つの塩基配列は、互いに結合してタンパク質を作成する特定のアミノ酸です。

本質的に、DNA配列は、タンパク質を構築するリボソームに必要な情報を与えるmRNA鎖に移されます.体のあらゆる部分は、このタンパク質構築システムによって処理されます。そのため、DNA は生命の設計図と呼ばれることがよくあります。

なぜ RNA ではないのですか?

RNA には化学塩基を介して遺伝情報を運ぶ能力があることを考えると、なぜ生命の設計図として機能するのは RNA ではなく DNA なのですか?研究者は、RNA も二重らせんを形成できることを発見しました。これは、RNA が DNA の役割を果たすことができるということですか?なぜなら、二重らせんの形に適応すると、RNA が固くなり、ヌクレオチド結合に対応できなくなるからです。

DNAは、タンパク質に結合したり、何らかの損傷を受けた場合など、他の化学物質と接触すると、実際に微妙な構造変化を起こします.化学物質の侵入が処理された後、DNA は認識可能な二重らせん構造に戻ります。このように変換する DNA の能力は、その二重らせん構造と相まって、ゲノムを安定に保つ能力に関与していると考えられます。しかし、研究者は、DNA が化学物質の侵入に反応して移動し、それによって遺伝暗号を無傷に保つことができることを発見しましたが、RNA 鎖は化学物質によって変更された場所で単純にバラバラになりました.

では、なぜ DNA は脅威に反応して変形できるのに、RNA はできないのでしょうか? RNA の二重らせん構造は非常に圧縮されたものであり、比較すると、DNA の比較的ゆるくて圧縮されていない構造は、より大きな柔軟性と機能性を提供すると考えられています.

青写真よりも優れた比喩?

設計図の比喩は長い間 DNA を説明するのに役立ってきましたが、その類推は誤解を招くものであり、その複雑さを過小評価する DNA の見方を永続させると主張する人もいます。異なる条件下で異なることを行う実際の設計図の一部を持つことはできませんが、これはまさに DNA が行うことです。形質が遺伝子によって直接表現されるシナリオはほとんどありませんが、1 つの遺伝子が多くの異なる形質やシステムの発現に関与する可能性があります。 DNA に見られる遺伝子は互いに相互作用して、さまざまな異なる効果を生み出すことができます。これは、単に「この DNA 配列がこのことをコードしている」と言うよりも複雑であることを意味します。

より良い比喩は、コンピューター プログラムかもしれません。 DNA は、特定のタスクを実行するために連携する大規模なコンピューター プログラムの一部と考えることができます。常に実行されているコード チャンクもあれば、特定の時間または特定の条件下でのみ実行されるコード チャンクもあります。 DNA は、より大きなシステムのハードウェアに指示を与えるコードのビットに似ています。

メタファーとアナロジーは私たちの考え方を形成するため、できるだけ正確なメタファーを使用する必要があります。どのように言及しようとも、否定できないのは、DNA の奇跡的な構造がなければ、私たちの身の回りにある生命は存在しないということです。