Jak geny decydują o cechach naszego organizmu?

Cechy żywego organizmu zależą od znajdującej się w komórkach złożonej mieszaniny wzajemnie reagujących ze sobą składników. Białka odpowiadają za większość komórkowych reakcji chemicznych, więc to właśnie one decydują o cechach organizmu. Jednak białka są wytwarzane dzięki informacji genetycznej zakodowanej w cząsteczkach DNA (kwasu deoksyrybonukleinowego). Aby dowiedzieć się czegoś więcej o przekazywaniu cech, trzeba poznać budowę DNA.

Najprościej jest zacząć od podstawowych cegiełek, które budują cząsteczki DNA. Kwas deoksyrybonukleinowy składa się z czterech różnych rodzajów nukleotydów, które łączą się ze sobą zgodnie z pewnymi zasadami. Nukleotydy DNA różnią się rodzajem zasady azotowej: może to być adenina (A), tymina (T), cytozyna (C) albo guanina (G). Te cztery zasady są literami w najprostszym alfabecie życia!

Jeśli ustawimy te nukleotydy w jakiejś kolejności - na przykład GATCATCCG - otrzymamy mały kawałek DNA, czyli bardzo krótkie słowo. Gen składa się z podobnych słów połączonych w jedno długie zdanie, które opisuje, jak zbudować cząsteczkę jednego typu białka. Jeszcze dłuższy fragment DNA może przekazywać informację, kiedy to białko powinno zostać wyprodukowane przez komórkę. Wszystkie cząsteczki DNA znajdujące się w komórce zawierają wystarczająco wiele słów i zdań, żeby opisać budowę całego organizmu człowieka (albo zwierzęcia, rośliny lub bakterii).

Oczywiście szczegóły są trochę bardziej skomplikowane. W rzeczywistości aktywne odcinki DNA są kopiowane jako cząsteczki RNA (kwasu rybonukleinowego, którego ogólna budowa jest podobna do struktury DNA). Podczas produkcji białka słowa zakodowane w RNA są tłumaczone na inny alfabet złożony z aminokwasów (cegiełek budujących cząsteczki białka). Badania Linusa Paulinga - laureata Nagrody Nobla, który opisał budowę białek - oraz Jamesa Watsona i Francisa Cricka, odkrywców podwójnej helisy DNA, pozwoliły nam zrozumieć podstawową zasadę dziedziczności. Według niej informacja zakodowana w DNA zmienia się w wiadomość przenoszoną przez RNA, która umożliwia utworzenie skomplikowanej cząsteczki białka z cząsteczek należących do 20 rodzajów aminokwasów: DNA -> RNA -> białko.

Pora na jakiś konkretny przykład. Skąd bierze się niebieski kolor oczu u dziecka? Odcinek DNA zawierający gen niebieskiej barwy oczu jest kopiowany w postaci cząsteczki RNA. Następnie na podstawie tej informacji w komórkach oczu powstaje białko, które barwi oczy na niebiesko. Każda nasza cecha - choćby kolor oczu i skóry - jest kontrolowana przez odpowiedni gen lub grupę genów, które działają w podobny sposób. Dziecko otrzymuje cechy obojga rodziców, bo podczas zapłodnienia dochodzi do połączenia DNA matki, które jest przenoszone przez komórkę jajową, z przenoszonym przez plemnik materiałem genetycznym ojca.