Nyongeza ya A
Ushirikiano wa Molekuli Wenye Kuendeleza Uhai
Uhai haungeweza kuwako duniani bila molekuli za protini na asidi za kiini cha chembe (DNA au RNA) kushirikiana pamoja ndani ya chembe iliyo hai. Ebu tupitie kifupi baadhi ya mambo madogo-madogo yenye kustaajabisha ya ushirikiano wa molekuli, kwa kuwa mambo hayo ndiyo sababu inayofanya wengi waone ugumu wa kuamini kwamba chembe zilizo hai zilitokea kwa aksidenti.
Tukichunguza mwili wa binadamu, kufikia chembe zetu na hata ndani ya chembe hizo zisizoweza kuonekana kwa macho, twapata kwamba sisi tumefanyizwa hasa kwa molekuli za protini. Protini nyingi zimefanyizwa kwa asidi-amino zilizo kama nyuzi-nyuzi ambazo zimepindika na kukunjika kwa maumbo mbalimbali. Nyinginezo hujikunja kuwa kama mpira, ilhali nyinginezo zina umbo la mikunjo kama ya rinda.
Protini za aina fulani hushirikiana na molekuli zinazofanana na mafuta ili kufanyiza tando za chembe. Protini nyinginezo husaidia kusafirisha oksijeni kutoka kwenye mapafu hadi kwenye mwili wote. Protini nyinginezo hutenda kama vimeng’enya ili kumeng’enya chakula kwa kugawanya protini zilizo katika chakula kuwa asidi-amino. Hizo ni kazi chache tu kati ya maelfu ya kazi ambazo protini hufanya. Inaweza kuwa kweli ukisema kwamba protini ndizo wafanyakazi stadi wa kuendeleza uhai; bila hizo uhai hauwezi kuwako. Protini nazo, hazingalikuwako kama hazingaliungana na DNA. Lakini hii DNA ni nini? Inafananaje? Inahusianaje na protini? Wanasayansi wenye akili wamepata tuzo za Nobeli kwa kupata majibu hayo. Lakini, sisi hatuhitaji kuwa wataalamu stadi wa mambo yahusuyo uhai ili kuelewa mambo ya msingi ya protini.
Molekuli Yenye Kuongoza Mambo
Chembe zimefanyizwa hasa kwa protini, basi protini mpya huhitajika daima ili kudumisha chembe, kufanyiza chembe mpya, na kufanya iwezekane kuwe na utendanaji katika chembe hizo. Maagizo yanayohitajika ili kufanyiza protini yamo katika molekuli za DNA (deoxyribonucleic acid). Ili kuelewa vizuri jinsi protini inavyofanyizwa, chunguza DNA kwa makini.
Molekuli za DNA zimo katika kiini cha chembe. Kwa kuongezea kubeba maagizo yanayohitajika ya kufanyiza protini, DNA huhifadhi na kupitisha habari kutoka kwenye kizazi kimoja cha chembe hadi kizazi kingine. Umbo la molekuli za DNA lafanana na ngazi iliyopindika ya kamba. Kila mojawapo ya nyuzi mbili zilizo katika ngazi hiyo ya DNA imefanyizwa na visehemu vingi sana viitwavyo nukleotidi, ambazo hupatikana kwa njia nne tofauti-tofauti: adenini (A), guanini (G), cytosine (C), na thimini (T). Kukiwa na ‘alfabeti’ hiyo ya DNA, herufi mbilimbili—ama A pamoja na T au G pamoja na C—hufanyiza kidato kimoja katika ile ngazi. Ngazi hiyo ina maelfu ya chembe za urithi, ambazo ndizo msingi wa urithi.
Chembe ya urithi ina habari inayohitajika ili kujenga protini. Mfuatano wa zile herufi katika chembe ya urithi hufanyiza ujumbe, ambao husema aina ya protini ipasayo kufanyizwa. Kwa hiyo, DNA, ikiwa na visehemu vyake vyote, ndiyo molekuli inayoongoza mambo ya uhai. Bila kupokea maagizo, protini mbalimbali hazingeweza kuwako—na basi uhai haungekuwako.
Miunganisho
Lakini, kwa kuwa maagizo ya kufanyiza protini yamehifadhiwa katika kiini cha chembe na mahali hususa pa kufanyiza protini pako nje ya kiini, msaada unahitajiwa ili kupokea maagizo kutoka kwenye kiini cha chembe hadi “mahali ambapo chembe hufanyizwa.” Molekuli za RNA (ribonucleic acid) huandaa msaada huu. Molekuli za RNA zinafanana kikemikali na zile za DNA, na aina nyinginezo za RNA huhitajika kufanyiza protini. Ebu tuchunguze kwa makini mifumo hiyo iliyo tata kabisa ya jinsi ambavyo protini hufanyizwa kwa msaada wa RNA.
Kazi huanza katika kiini cha chembe, ambako sehemu fulani ya ile ngazi ya DNA hujifungua. Hiyo huruhusu herufi za RNA kujiunga na herufi za DNA zilizo katika nyuzi za DNA. Kimeng’enya fulani husonga pamoja na herufi za RNA ili kujiunga nazo na kufanyiza nyuzi. Basi, herufi za DNA huhamishwa katika herufi za RNA, zikifanyiza kile ambacho kinaweza kuitwa lugha ya DNA. Mnyororo mpya wa RNA ambao umetoka kufanyizwa hujiondoa, na ngazi ya DNA hujifunga tena.
Baada ya kujirekebisha tena, aina hii ya RNA inayobeba ujumbe iko tayari. Hiyo RNA huondoka kwenye kiini na kuelekea mahali pa kufanyizia protini, ambako herufi za RNA husomwa. Kila seti ya herufi tatu za RNA hufanyiza “neno” ambalo huhitaji aina fulani hususa ya asidi-amino. Aina nyingine ya RNA hutafuta asidi-amino hiyo, huinasa kwa msaada wa kimeng’enya, na kuileta mahali pa kufanyizia molekuli. Sentensi hiyo ya RNA inaposomwa na kutafsiriwa, mnyororo unaozidi kukua wa asidi-amino hufanyizwa. Mnyororo huo hujikunja na kufanyiza umbo la kipekee, ukitokeza aina moja ya protini. Na huenda kukawa na zaidi ya aina 50,000 za protini katika mwili wetu.
Hata mfumo huu wa kukunjwa kwa protini ni muhimu. Mnamo 1966, wanasayansi ulimwenguni pote, “wakiwa na programu bora zaidi za kompyuta, walishindana ili kutatua mojawapo ya masuala makubwa zaidi katika biolojia: jinsi ambavyo protini moja, ambayo imefanyizwa na mlolongo mrefu wa asidi-amino, hujikunja na kuwa umbo tata ambalo huamua kazi ya protini hiyo maishani. . . . Kutaja kifupi, matokeo yakawa hivi: kompyuta zilishindwa, na protini zikashinda. . . . Wanasayansi wamekadiria kwamba kwa protini ya wastani, ambayo imefanyizwa kutokana na asidi-amino 100, kutatua suala la mkunjo wa protini kungechukua miaka 1027 (yaani nambari 1 ikifuatwa na sufuri 27; au miaka bilioni mara bilioni mara bilioni).”—The New York Times.
Tumezungumzia kifupi tu jinsi ambavyo protini hufanyizwa, lakini unaweza kuona jinsi ulivyo mfumo wenye kutatanisha sana. Je, unajua asidi-amino huchukua muda gani ili kufanyiza mnyororo wa asidi-amino 20? Sekunde moja hivi! Na mfumo huu huendelea daima katika chembe za mwili wetu, tokea utosini hadi uwayoni na kila mahali katika mwili wote.
Tunakazia nini? Ingawa kuna mambo mengine ambayo ni mengi mno kuweza kuyataja, ushirika unaohitajiwa ili kufanyiza na kudumisha uhai ni wa kustaajabisha. Na kule “kushirikiana” hata hakutoshi kufafanua mwingiliano unaohitajika kutokeza molekuli za protini, kwa kuwa protini huhitaji habari kutoka kwenye molekuli za DNA, na DNA huhitaji aina mbalimbali za molekuli za kipekee za RNA. Wala hatuwezi kupuuza vile vimeng’enya mbalimbali, kila kimoja kikitimiza fungu lake la muhimu na la kipekee. Mwili wetu ufanyizapo chembe mpya, ambao hutukia mara bilioni nyingi kwa siku bila ya sisi kuuongoza, huo unahitaji nakala za zile sehemu tatu—DNA, RNA, na protini. Unaweza kuona ni kwa nini gazeti la New Scientist lasema hivi: “Ondoa mojawapo tu ya hizo sehemu tatu, na mwili unaacha kutenda.” Au kwa maana nyingine. Bila ushirikiano na utendaji kamili, uhai haungalikuwako.
Je, ni jambo la akili kuona kwamba hizo sehemu tatu zilijitokeza zenyewe tu kwa wakati mmoja, mahali pamoja, na kujipima kwa usahihi kabisa hivi kwamba zingeweza kushirikiana ili kutokeza maajabu?
Hata hivyo, kuna maelezo mengine juu ya jinsi uhai ulivyotokea duniani. Wengi wameamini kwamba uhai ni tokeo lililopangwa kwa uangalifu na Mbuni mwenye akili ya hali ya juu sana.