EN MOLEKYL MED EN FANTASTISK STRUKTUR

Låt oss för enkelhetens skull fortsätta att kalla den här delen av kromosommodellen för en sladd. Den är ungefär 2,5 centimeter tjock. Den har virats hårt runt spolar (4), vilket gör att det skapas spiraler inne i de större spiralerna. Spiralformationen får stöd av ett slags ställning som håller den på plats. En skylt förklarar att sladden är mycket tätt och effektivt packad. Om du skulle dra loss sladdarna från varje kromosommodell här och lägga ut dem på marken skulle de räcka halvvägs runt jorden!a

En vetenskaplig bok kallar det här effektiva packningssystemet för ”en utomordentlig ingenjörsbedrift”.¹⁸ Tycker du att det verkar rimligt att det inte finns någon ingenjör bakom den här bedriften? Tänk dig att museet har en stor souvenirbutik med miljontals varor så prydligt uppradade att det är lätt att hitta precis det man vill ha. Skulle du dra slutsatsen att ingen varit där och organiserat varorna? Naturligtvis inte! Men att organisera den butiken hade varit en enkel match i jämförelse.

En skylt uppmanar dig att ta en närmare titt på sladden. När du håller den i handen (5) ser du att det inte är en vanlig sladd. Den består av två trådar som är vridna runt varandra. De hålls samman av små stänger med jämna mellanrum. Sladden påminner om en stege som har vridits tills den fått formen av en spiraltrappa (6). Nu förstår du vad du håller i: en modell av DNA-molekylen, ett av livets största mysterier!

En tätt packad DNA-molekyl med spolar och ställning bildar en kromosom. Stegpinnarna kallas baspar (7). Vad gör de? Vad fyller allt för funktion? På en informationstavla finns en förenklad beskrivning.

DET ULTIMATA SYSTEMET FÖR INFORMATIONSLAGRING

Tavlan visar att tvärpinnarna som binder samman de båda sidorna av stegen har en avgörande betydelse. Tänk dig att stegen delas på längden. Varje sida har halva tvärpinnar som sticker ut. Det finns bara fyra olika typer av tvärpinnar, och de kallas A, T, G och C. Det var en vetenskaplig milstolpe när man upptäckte att bokstävernas ordning utgjorde kodad information.

Du känner säkert till morsesystemet, som uppfanns på 1800-talet och som gjorde att man kunde kommunicera via telegraf. Det systemet bestod egentligen bara av två ”bokstäver”: en punkt och ett streck. Men det kunde användas till att bilda många ord och meningar. DNA har också ett alfabet, men med fyra bokstäver: A, T, G och C. Ordningen som bokstäverna kommer i formar ”orden”, som kallas kodoner. Kodonerna bildar ”berättelser”, som kallas gener. Varje gen innehåller i genomsnitt 27 000 bokstäver. Generna och materialet mellan dem utgör ”kapitlen”, de enskilda kromosomerna. Det behövs 23 kromosomer för att få den kompletta ”boken” – det så kallade genomet, eller arvsmassan, som är den kompletta uppsättningen genetisk information om en organism.b

Om arvsmassan skulle skrivas ner i vanlig bokform skulle det bli en rejält tjock bok. Hur mycket information skulle den rymma? Den mänskliga arvsmassan består av ungefär 3 miljarder baspar, eller tvärpinnar, på DNA-stegen.¹⁹ Tänk dig en samling uppslagsverk, där varje volym är på mer än tusen sidor. Arvsmassan skulle då fylla 428 sådana volymer. Lägger man sedan till den andra uppsättningen av gener i cellen skulle det bli 856 volymer. Om du skulle vara snabb i fingrarna och skriva in arvsmassan i ett datadokument skulle det vara ett heltidsjobb utan några semesterdagar i ungefär 80 år!

Du skulle naturligtvis inte ha någon nytta av den färdiga skrivprodukten. Hur skulle du få plats med tjocka uppslagsverk i varenda en av dina 100 000 miljarder mikroskopiska celler? För oss människor är det helt omöjligt att lagra så mycket information på ett så effektivt sätt.

En professor i molekylärbiologi och datalogi sa: ”Ett gram torkat DNA, med en volym på ungefär en kubikcentimeter, kan lagra lika mycket information som uppemot 1 000 miljarder cd-skivor.”²⁰ Vad betyder det? Kom ihåg att DNA innehåller generna, instruktionerna för att bygga en unik människokropp. Varje cell har en komplett uppsättning av instruktioner. DNA är så fullmatat med information att en enda tesked skulle rymma bygginstruktionerna för 350 gånger fler människor än de som lever i dag! Det DNA som behövs för de sju miljarder som nu lever på jorden skulle knappt lägga sig som en hinna på skeden.²¹

MASKINER I RÖRELSE

När du är där på museet undrar du om det är lika lugnt och stilla i en verklig cellkärna. Då får du syn på en glasmonter med en modell av DNA-strängen. Ovanför montern finns en skylt där det står: ”För en demonstration, tryck på knappen.” Du gör det, och plötsligt hör du en röst: ”DNA har åtminstone två viktiga uppgifter. Den första kallas replikation. DNA måste kopieras, så att alla nya celler får en komplett uppsättning av den genetiska informationen. Se vad som händer i simulatorn.”

Genom en dörr i ena änden av montern kommer en komplicerad apparat ut. Det är faktiskt ett helt gäng sammankopplade robotar. Maskinen går fram till DNA-strängen, sätter sig fast och börjar åka utmed den, som ett tåg längs en räls. Den går för fort för att du riktigt ska uppfatta vad den gör, men där den har farit fram kan du se att det nu finns två kompletta DNA-strängar i stället för en.

Berättarrösten förklarar: ”Det här är en mycket förenklad version av vad som händer när DNA kopieras. En grupp med molekylära maskiner som kallas enzymer färdas utmed DNA-strängen. De börjar med att dela den i två delar och använder sedan varje kedja som en mall för att göra en ny, komplementär kedja. Vi kan inte visa alla delar som är inbegripna – som den lilla apparat som åker i förväg och knipsar av den ena sidan av DNA-strängen så att den kan röra sig fritt och inte snurras åt för hårt. Vi kan inte heller demonstrera hur DNA blir ’korrekturläst’ flera gånger om. Fel upptäcks och rättas till med en imponerande noggrannhet.” (Se bilden på sidorna 16 och 17.)

Berättaren fortsätter: ”Det vi kan redogöra för är hastigheten. Du tycker säkert att vår robot rör sig i en rasande fart. Och i verkligheten åker enzymmaskinen utmed DNA:s ’räls’ i ungefär 100 tvärpinnar, eller baspar, per sekund.²³ Om ’rälsen’ hade samma storlek som en vanlig järnvägsräls skulle det här kraftpaketet fara fram i mer än 80 kilometer i timmen. Och replikationsmaskinerna i en bakterie kan vara tio gånger så snabba! I en mänsklig cell tar hundratals sådana här maskiner itu med arbetet på olika ställen utmed DNA-strängen. De kopierar hela arvsmassan på bara åtta timmar.”²⁴ (Se rutan ”En molekyl som blir läst och kopierad” på sidan 20.)

”AVLÄSNING” AV DNA

Replikationsmaskinen tuffar tillbaka in i montern. Då dyker en annan enzymmaskin upp. Den rör sig också utmed DNA-banan, men i ett lugnare tempo. Du ser DNA-sladden åka in i ena änden av maskinen för att sedan komma ut oförändrad i den andra änden. Men en enkel kedja, en helt nygjord, växer ut som en svans ur en annan öppning. Vad är det som händer?

Du får återigen en förklaring: ”DNA-molekylens andra uppgift kallas transkription. DNA lämnar aldrig den trygga cellkärnan. Hur kan då generna – receptet för kroppens alla proteiner – läsas av och användas? Jo, enzymmaskinen hittar ett ställe utmed DNA-strängen där en gen har aktiverats av kemiska signaler som kommit in i cellkärnan utifrån. Sedan gör maskinen en kopia av genen, en molekyl som kallas RNA. RNA-molekylen ser nästan ut som en enkel DNA-kedja, men den fungerar på ett annat sätt. Den hämtar upp den kodade informationen i generna. Detta sker när den är inne i enzymmaskinen. Sedan lämnar den kärnan och ger sig i väg till en ribosom, som använder informationen för att bygga ett protein.”

Du blir helt fascinerad av demonstrationen. Det är ett imponerande museum, och de som har utformat det och byggt maskinerna har verkligen varit påhittiga. Men tänk om hela museet kunde komma till liv och visa de tusentals processer som pågår samtidigt i den mänskliga cellen. Det skulle verkligen vara något helt otroligt!

Ändå utförs alla de här processerna just nu av pyttesmå, komplexa maskiner i 100 000 miljarder celler i din kropp! Ditt DNA läses av och ger instruktioner för att bygga de hundratusentals olika proteiner som ingår i din kropps enzymer, vävnader, organ och så vidare. I detta ögonblick kopieras ditt DNA och genomgår felsökningar, så att en ny uppsättning instruktioner finns tillgänglig i varje ny cell.