DNA -hva er det og hva viser det?

DNA-analyser (fra Darwin 200 år; Peder A. Tyvand)

DNAMan later som en med sikkerhet vet våre forfedres 'dyrebare' fortid. Sannheten er at DNA-analyser er det eneste håndfaste man har å bygge på, om en for enhver pris skal trekke en linje fra aper til mennesker. Her tolker en DNA som en informasjonskilde. Men DNA er ingen informasjonskilde, utelukkende en informasjonsbærer. Darwinister forkvakler informasjonsbegrepet. Det skjer bl.a. ved at informasjonskilde og informasjonsbærer rotes i hop. De fleste mennesker har imidlertid en naturlig forståelse av dette: Energikilder er stoffer som gir energi: kull, olje, gass og fossefall. Energibærere er medier som i utgangspunktet ikke har energi i seg, men må få den utenfra, slik som høyspentledninger og oppladbare batterier etc. Alle levende organismer fra bakterier til mennesker inneholder DNA. Et DNA-molekyl er en lang kjede som blant annet består av ulike kombinasjoner av fire baser eller nukleotider som for korthets skyld kalles (A,T,C og G). Det er rekkefølgen av disse basene, som bestemmer hvilke aminosyrer som inngår i en organismes mange ulike proteiner. En kvantitativ DNA-analyse, kan derfor ikke si noe om naturlig avstamning

 

Fra 'Signature in the cell' kap 4-5: (S.C.Meyer; Harper One)

Siden starten av 1960-årene har biologer visst at evnen til å bygge funksjonelle proteiner avhenger av den presise rekkefølgen av baser i DNA. Så spesifikk informasjon har fått betydningen: 'nødvendig for å fungere'. Selv om ikke DNA blir motatt, forstått eller brukt av en bevissthet, så har det informasjon som blir motatt og brukt av cellens maskineri til å bygge de kritiske strukturene som trengs for å opprettholde livet.


Strukturer som utøver spesfisiert kompleksistet er ukjent bortsett fra i forbindelse med DNA, RNA og proteiner. Krystaller mangler kompleksiteten som trengs i levende celler. Polymer feiler fordi de ikke har spesifisiteten som trengs. Men vi finner igjen samme type kode i menneskelige artikler og teknologi, skrevet tekst, muntlig språk, maskin-og program-vare. Omtrent på samme tid menneskene begynte med programmering, oppdaget de at organisk liv hadde benyttet dette for å få cellene til å fungere hele tiden. Lik programkode så styrer de kodende regioner i DNA operasjoner innen et komplekst materielt system. Hvordan oppsto så disse spesifikke sekvensielle instruksjonene i DNA fra? Og hvordan klarte de å overføre informasjon innen et informasjonssystem?

Intra-cellulaer transportDet er en slående likhet mellom hvordan en produksjons bedrift produserer ved hjelp av CAD-CAM teknologi (Computer Assisted Design and Manufacturing) og en celle produserer proteiner. En celle benytter kodet informasjon til å produsere proteiner. Tilsvarende en produksjons prosess så foregår det omdanning av informasjon fra en form for digital koding til en annen. I CAD-CAM blir den originale digitale informasjonen kodet i annen maskin-kode via et grensesnitt for numerisk kode, og så kan det bli brukt til å styre tilvirkningen av f.eks flydeler. I ei celle blir den originale informasjonen i DNA konvertert til RNA-format, som så igjen styrer tilvirkning av proteiner.

Protein-syntesen


Protein-syntese består av flere påfølgende faser: 1) transkripsjon, 2) oversettelse og 3) kopiering.
1) RNA-polymer utfører flere spesifikt atskilte funksjoner i transkripsons-prosessen:
i) de gjenkjenner og binder seg til spesifikke regioner av DNA som markerer begynnelsen av genene. ii) De hjelper til å nøste opp DNA-koden og synliggjøre oppsettet som tjener som mal for å lage en RNA-kopi. iii) De isolerer og posisjonerer RNA-baser (A, U, G, C) med sin komplementære DNA-motpart (henholdsvis T, A, C, G). iv) De lenker sammen atskilte RNA-kjedene så en får et langt informasjons-bærende bånd av mRNA.


2) Ribosomene hvor produksjon av proteiner foregår må utføre flere aktiviteter i oversettingsfasen: De må: 1) Utvikle nøyaktigheten til kodon-antikodon paringen mellom m-RNA transkriptet og t-RNA. 2) Lage polymer (Polymer er et stoff som består av molekyler med stor molekylmasse med repeterende strukturell enhet) ved hjelp av ATPtransferaser: overføringsenzymer, som katalyserer overføringen av en gruppe fra et stoff til et annet. Dette bidrar til en økt peptid kjede, som består av flere aminosyrer, lenket sammen i en kjede. 3) De må virke som energiomformere, som overfører kjemisk energi til mekanisk energi, gjennom omflytting av av aminosyrer fra tRNA-befrakterne. 4) De må vokte det voksende proteinet fra angrep av enzymer som vil ødelegge det. 5) Assistere i å bryte opp amino-syre tRNA kjeden via en avslutning.Atskillige atskilte protein-faktorer samvirker og iverksetter spesialiserte kjemiske forandringer, gjennom de tre diskrete stegene: initering, forlengelse og avslutning. I celler med kjerne(eukaryotes-biologisk mikroorganisme) krever initieringen alene et dusin separate protein faktorer. For hver av de tre stegene i celler uten kjerne (prokaryotes) er det tre spesialiserte protein ko-faktorer som utfører spesifikke -nødvendige funksjoner. Så liksom i transkripsjons-systemet, møter utforskere av livets hemmelighet et 'høne-egg' problem.


3) Også kopierings-fasen involverer og er avhengig av mange ulike protein katalysatorer for å vikle ut, stabilisere, kopiere, editere og tilbakespole den opprinnelige DNA-beskjeden. I celler uten kjerne er det mer enn 30 spesialiserte proteiner for å utføre nødvendige funksjoner for å bygge og kopiere det genetiske molekylet. Den tre-dimensjonale foldingen av proteiner er en sak for seg. For å folde f.eks. lipider kreves det energi (ATP), og hvert av disse materialene konstrueres ved hjelp av spesifikke enzymer.


molekylaer-maskinDen logiske tvisten er at produksjonen av proteiner krever DNA, mens produksjon av DNA krever proteiner. I tillegg kreves f.eks. ATP for å lage ATP (lukket loop). Dette volder problemer angående livets opprinnelse for vitenskapsfolk. Akkurat som digital informasjon på en disk er ubrukelig uten noe som kan avlese informasjon på disken, så er DNA ubrukelig uten cellens informasjons-prosesserings system. Ingen levende bio-molekyler er selv-reproduserende. Kun hele celler inneholder alt som er nødvendig for selv-reprodusering. Vi har prøvd vise at transkripsjon og oversettelse av genetisk informasjon blir tatt hånd om av et komplekst informasjonshåndterings-system, satt sammen av nukleinsyrer (som mRNA og tRNA) og mange spesifikke enzymer. Hvert sekund produseres hundrevis av proteiner i cellen.
Proteinsyntese er en tett integrert følge av reaksjoner. Kode er meningsløs om den ikke oversettes. Moderne cellers oversettingssystem består av minst femti makromolekylære komponenter, som selv er kodet i DNA. Koden kan ikke oversettes annet en via et produkt av oversettelsen.. På kortform: om proteiner trengs for å danne proteiner, hvordan startet hele greia? Sluttresultatet av proteinsyntese kreves før den kan starte!

Der det viktige er å frambringe en tilstrekkelig årsak, er det noen som kun er villige til å gå etter materielle årsaker eller mekanismer. Intelligens sees av noen som et rent materialistisk fenomen, som kan reduseres til nevrokjemiske reaksjoner i hjernen. Andre derimot kan se det som del av en mental virkelighet, som ikke er mulig å redusere fullt ut til hjerne-kjemi eller bare fysiske prosesser. Prinsippet om metodisk naturalisme i seg selv, trenger i seg selv begrunnelse. Er det metafysiske, nøytrale grunner for å kreve at historisk vitenskapelige metoder kun skal henvise til materialistiske/mekaniske grunner?

intelligens-sirkelDet kan skape problemer når en for tiden ikke kan svare på alle spørsmål f.eks. om hvordan en intelligent årsak kan generere den informasjonen, eller arrangere materie for å forme celler eller dyr. ID introduserer en alternativ, årsaks-forklaring, som involverer en mental i stedet for en materialistisk årsak. ID synes bedre å forklare tilgjengelige data fra den kambriske fossil-eksplosjonen. Ut fra alt vi vet av erfaring om årsaker til informasjon, så er materialistiske forklaringer mindre effektive. Likevel kan det være vanskelig å vite hvordan en intelligent årsak handlet lang tid tilbake. Vi kan bare si at den intelligente årsak i arbeid, er ansvarlig for informasjonen i DNA og levende celler. Det har alltid vært slike uløste problemer i vitenskapshistorien, vitenskapelig må en prøve å finne 'den beste forklaring'.

Det er liten tvil om at vi mennesker som følge av viljesbeslutninger i vår bevissthet, kan initiere noe som påvirker materielle tilstander i verden. Hva dette 'noe' er, vet ingen sikkert. Om det er koblinger mellom informasjonsrike hjerneceller, som påvirker nerver og muskler i hjernen, får vi overlate til forskerne. Her har man etterhvert stringente metoder, bygd opp av mye informasjon fra noen av de beste hjerner i verden. 'Lite blir overlatt til tilfeldighetene der'. Men for tiden har man ingen mekanistisk forklaring på det som kalles 'bevissthet - kropp'(mind-body) problemet. Selv om vi ikke kan forklare årsakene fullt ut, kan vi likevel klart spore virkningene. Du leser en slik virkning og tolker den nå. La det føre til litt ettertanke og ikke forkast den automatisk.

Det er en logisk grunn til at vi kan henføre en intelligent årsak fra visse trekk i den fysiske verden. Grunnen til det er at intelligens er den eneste kjente årsak til dette i vår samtid. Akkurat hvordan mekanismen som overfører design til materie virker, vet vi ikke når det gjelder mennesker. Og når det gjelder den hyper-intelligens som påvirket materiale slik at levende systemer ble formet, vil det kanskje være et gap for alltid. Det betyr imidlertid ikke at vi ikke kan gjenkjenne tegn på aktiviteten til denne bevisstheten i levende materie. Å utelukke en slik mulighet, før den i det hele vurderes, vil føre til begrensninger både med hensyn til forskningsspørsmål og muligheter. Om intelligente aktører i denne verden vet vi f.eks. at de har forsyn/kan planlegge, noe som gjør dem i stand til å nå funksjonelle mål. De kan utvikle nye systemer fra scratch, uten å behøve lite på tilfeldige, trinnvis økende, prøve-og-feile systemer.

human-genomeEt eksempel på en ny hypotese som delvis ble tilskrevet en slik design-tanke(Sternberg), var Encode-prosjektet i 2012. Det ble da rapportert fra massive studier av det menneskelige genom (hele den arvemessige informasjonen til en organisme). Konklusjonen var: minst 80% av genomet utfører signifikante biologiske funksjoner. Dette sto i motstrid til en langvarig oppfatning hos neo-darwinister at mesteparten av det var 'søppel'. Om en benytter metoden med å forutsi oppdagelser, styrker dette ID på bekostning av neo-darwinismen. Argumentet om masse overflødig materiale i genomet, var lenge et kron-argument for neo-darwinister. Når det gjelder virkemåte har en kommet til at de ikke-kodende deler av genomet på mange måter fungerer likt operativsystemet i en computer. De regulerer timing og uttrykkene til de kodende delene av genomet. I tillegg er det myriader av andre funksjoner, og utforskningen kommer til å fortsette..

Det synes klart at når så mange briljante forskere ikke har kommet fram til muligheten om en designer, er det fordi den muligheten er luket vekk i utgangspunktet. Om alle årsaker skal være naturalistiske, ja om naturen er alt som finnes (naturalisme), så forventer man ikke å finne noen intelligent løsning. Om intelligent design ligger utenfor biologiens grenser, så vil det hindre nye perspektiver og kan hindre fruktbar gransking av denne sannsynlige forklaring på livets opphav. I andre vitenskaper benyttes intelligens som planlegger og gjennomføring av prosjekter. Det synes klart at når det gjelder livets opphav og utvikling en gang for lenge siden, kaller det på andre metoder og krav til vitenskap, enn for kontrollerte, repeterbare forhold i et laboratorium..

Normal utvikling for alle dyr kan representeres som et ekspanderende beslutnings-nettverk der de tidligste hendelser har større betydning enn senere.  Regulerende gener og deres DNA-bindende protein kontrollerer dette utfoldende nettverket. Hvis da ett regulerende protein blir endret eller ødelagt av mutasjoner, så sprer effekten seg nedover i hele nettverket. Vanskeligheten med å forsøke endre en organisme til en annen, ligger i vanskeligheten ved å resette et koordinerte mutasjonerantall av de mange kontrollerende svitsjene, slik at det tillater individets kroppsutvikling-uten å ødelegge det.


For å danne betydelige endringer i kroppsbygningen til dyr, er det viktig hvor tidlig i embryo-stadiet mutasjoner inntrer.  Det er jo fordi sent i utviklingen, så er allerede hovedtrekkene i kroppsbygningen fastlagt. Sentvirkende mutasjoner kan derfor ikke framkalle store endringer. Således er det bare mutasjoner framkalt tidlig i embryo-stadiet som har noen sjanse til å avstedkomme  storskala makroevolusjonær forandring. Dette bekreftes av flere evolusjonær-biologer (G. Miklos, K.Thompson ) Likevel i eksperimenter fra  tidlige på 1900-tallet (T.H.Morgan..) , inntil i dag , så har erfaringen ensidig vært ødeleggende for organismen utsatt for mutasjon. Slike mutasjoner er enten dødelige eller resulterer i organismer som ikke kan leve i vill tilstand (neo-darwinist pioner R.A.Fisher) En endring tidlig i embryo-stadiet, ville kreve en rekke andre koordinerte forandringer i atskilte, men funksjonelt  interrelaterte utviklingsprosesser. Det er den tette integreringen av fuksjoner gjør at tidlige mutasjoner fører til død i embryo-stadiet.


dGRNs (development Gen Regulatory Networks)


En annen linje i utviklings biologi har åpenbart en relatert utfordring til den kreative kraften i den neo-Darwinske mekanismen.  Utviklingsbiologer har oppdaget at proteiner og RNA-er, som trengs for utvikling av kropps-utformingen til dyr, overfører signaler som influerer måten celler  utvikler og differensieres. Disse signal-molekylene influerer hverandre  til å danne nettverk av koordinert interaksjon (sml  integrerte kretser på et kretskort). For eks. avhenger utskilling av signal-molekyl  av når et signal mottas fra et annet molekyl. Og så påvirker det  overføringen av enda flere, som alle koordinerte og integrerte for å utførte spesifikke tids-kritiske funksjoner.


Eric Davidson er den biologen som mest dyptgående har undersøkt regulerings-logikken i dyrs utvikling.  Davidson observerte at cellene til et individuelt dyr, samme hvor variert i form eller funksjon, generelt besto av identiske genomer. Gjennom livssyklusen til en organisme, så uttrykte genomet til disse spesialiserte cellene bare en liten del av sitt DNA til en gitt tid, og produserte dermed ulikt RNA som resultat. Dette faktum antyder sterkt at det finnes ett genetisk kontrollsystem for hele organismen, som skrur brytere på og av etter hvor en er i embryo-utviklingen. Likeså at et slikt system styrer utviklingen fra egg til moden organisme, i det ulike celle typer dannes. Britten og Davidson la fram en teori ang. dette i 1969. Selv om lite da var kjent,  deduserte de at et slikt system måtte være virksomt. Det var for det første fordi hundrevis av spesialiserte celler oppsto gjennom utviklingen av dyr fra embryo til fullt utviklet. For det andre at hver celle inneholdt samme genom, så sluttet de 3) at et slags kontroll-system måtte bestemme hvilke gener som uttrykkes i ulike celler til ulike tider, for å sikre differensiering av ulike celletyper fra hverandre. Derfor måtte det være en regulerende logikk som overstyrte og koordinerte hvordan genomet uttrykte seg til enhver tid.


Gjennom de siste to tiår har forskning i genomet avslørt at ikke-kodende regioner av genomet  kontrollerer og regulerer timingen til hvordan protein-kodende regioner av genomet uttrykker seg. Sammen fungerer ikke-protein kodende og protein-kodende regioner av genomet som et nettverk i følge Davidson. Davidson valgte fra 1971 et sjøpiggsvin (Strongylocentrotus purpuratus) som modell for sitt eksperiment. Sammen med kolleger utviklet Davidson et pioner-prosjekt og eksperimentelle protokoller som krevdes for å dissekere og kartlegge sjøpiggsvinets genetiske regulerende nettverk.


Den fantastiske kompleksiteten de fant framstilles på figure 13.4 her ved siden. Del a viser utvikling av embryoet i en alder fra 6 til 55 timer. Øverst er det 4 runder med celledeling og 16 celler (2 opphøyd i 4). I de neste fire stadiene ser vi en tiltagende spesialisering i kroppformen. Del b er et skjematisk diagram over  hovedklassene av gener og cellevev i løpet av embryo-utviklingen. Sammenhengen markeres med kontrollpiler.  Fig 13.c viser 'det genetiske kretskortet' (i følge Davidson) som skrur på de spesifikke genene som produserer det nødvendige strukturelle proteinet for å danne sjøpiggsvinet.

For å uttrykke genene som lager proteiner for å danne skjelettet, så må først gener som aktiveres timer tidligere først spille sin rolle. Denne prosessen skjer ikke på slump, men via høyst regulerte og presise kontrollsystemer som det gjør i alle alle dyr. Tiden til rådighet for mutasjoner er oså heller knapp er for enklere organismer(noen få døgn). I de enkleste organismer, som en sjøorm som voksen, kun har litt over 1000 celler, så har likevel den dGRNs av bemerkelsesverdig presisjon og kompleksitet. Utviklingen av kompleksiteten av embryoet kan måles i informasjonstermer, i følge Davidson.



Developmental gen regulatory networks (Dgrns) motstår mutasjonsendringer fordi de er hierarkisk organisert. Det innebærer at noen Dgrns kontrollerer andre Dgrns. I senteret av dette regulerende hierarkiet, er regulerende nettverk som spesifiserer akse og helhetlig kroppsplan under utviklingen. Selv små endringer i disse Dgrns vil medføre katastrofale virkninger på organismen. En har ikke funnet noen eksempler på at slike funksjonskritiske kretsløp varierer fra normal virkemåte i det hele. Likevel er det nettopp det som trengs om akse og global form på dyret skal variere: Nettopp de kretsløpene som ikke kan endres uten ødeleggelse som følge, må gjøre det om kroppsformen skal endres.

Konstruksjons begrensninger

Davidsons funn presenterer en dyptgående utfordring for tilstrekkeligheten til den neo-Darwinistiske mekanismen. Det å danne en ny type kropp krever ikke bare gener og proteiner, men nye dGRNs. Men en kan ikke lage nye dGRNs uten å endre eksisterende. Men det er nettopp dett som ikke er mulig, utenom multippelt koordinerte mutasjoner. I et hvert tilfelle har Davidsons arbeid vist oss at det slike endringer alltid har ført til katastrofale konsekvenser. Han gjør dette helt klart: 'I motsetning til klassisk evolusjonsteori, så kan ikke prosesser som drives fram av små endringer bli tatt som modell for utviklingen av kropps-form for dyrearter'.. Dette kan ikke være overraskende, i følge Davidson, da neo-Darwinistisk syntese, stammer fra en premolekylær biologi fokusert på populasjons genetikk og ..naturlig historie. Ingen av disse har noen inngang for dGRNs som styrer embryo-utvikling av kroppsformer..

Individutviklingen

epigenetikkOntogeni er individutviklingen hos de enkelte arter fra eggstadium til alderdomsdød. Embryologien inngår da som første del av ontogenien. Under ontogenien dobles antall celler hele tiden, ofte i en rasende fart. Antall celle-delinger og totalt antall celler reflekterer tallet på ulike celle-typer den modne organismen trenger. Dette innebærer igjen å produsere ulike proteiner for ulike celle-typer. Hvert protein må differensieres, fordi de gjerne utfører helt ulike oppgaver. Under ontogenien må da de rette genene bli slått av/på for å sikre at rett protein blir produsert til rett tid i de rette celle-typer. Spesifikke proteiner spiller aktive roller i regulering hvordan gener framtrer for å bygge andre proteiner. Proteinene som spiller denne rollen er kjent som transkripsjons-regulatorer(TRs) eller transkripsjons-faktorer (TFs). Disse knytter seg direkte til spesifikke steder i DNA og enten hindrer eller aktiver transkripsjon av spesifikke gener inn i RNA. De inneholder instruksjoner om hvilke gener de skal slå av eller på. Den tredimensjonale geometrien utøver karakteristiske trekk ved DNA-binding: inkl. et område av 61 aminosyrer som pakker seg omkring den doble DNA-spiralen.


Transkripsjons regulatorer og faktorer (TRs og TFs) blir selv kontrollert av komplekse kretser og signaler, overført av andre gener og proteiner. Alt har en overveldene kompleksitet og presisjon. Mange av de regulerende gener som spiller nøkkel-roller i å omforme embryoer til modne organismer, er avdekket av forskningen til Wieshaus og Nüsslein-Vollhard. Denne forskningen avslørte også en fundamental vanskelighet, som gikk rett til 'hjertet' av det neo-Darwinistiske synet på livet.

 

 



Omsatt til .htm-format ved Asbjørn E. Lund