DNA speichert wortwoertlich kodifizierte Information

DNA speichert wortwoertlich kodifizierte Information

http://reasonandscience.heavenforum.org/t1281-dna-stores-literally-coded-information

In Fluss Out of Eden: Eine darwinistische Sicht des Lebens, schreibt Dawkins :

    "... Der Maschinencode der Gene ist gleich wie in einem Computer. Abgesehen von den Unterschieden in Jargon, die Seiten einer Molekularbiologie Zeitschrift könnte mit denen eines Computertechnik Journals ausgetauscht werden. "

An anderer Stelle schreibt Dawkins:

    "Was geschehen ist, ist, dass die Genetik ein Zweig der Informationstechnologie geworden ist. Der genetische Code ist wirklich digital, in genau der gleichen weise wie Computercodes . Das ist nicht irgendeine vage Analogie, es ist die wörtliche Wahrheit. "

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8335231

Die genetische Sprache ist eine Sammlung von Regeln und Regelmäßigkeiten der genetischen Informationen, kodierend für genetische Texte. Es wird von Alphabet, Grammatik, Sammlung von Satzzeichen und regulatorische Stellen, und durch Semantik definiert.

Nehmen wir an, wir haben das Nukleotide und die genetische Sprache, in der genetische Informationen gespeichert werden sollen. Erst jetzt können wir fragen: Woher kamen die Informationen, um den ersten lebenden Organismus zu erschaffen? Es wurden verschiedene Versuche unternommen, den minimalen Informationsgehalt zu verringern, um eine voll funktionsfähige selbst replizierende zelle zu erzeugen. Oft wird das Mycoplasma bakterium als Hinweis auf die Schwelle der Lebenden von den Nicht-Lebenden erwähnt. Mycoplasma genitalium wird als kleinstmögliche lebende selbstreplizierende Zelle gehalten. Es ist jedoch ein Krankheitserreger, ein Endosymbiont, der nur im Körper oder in den Zellen eines anderen Organismus (Menschen) lebt und überlebt. Als solches IMPORTIERT es viele Nährstoffe aus dem Wirtsorganismus. Der Wirt liefert die meisten Nährstoffe, die solche Bakterien benötigen, daher benötigen die Bakterien nicht die Gene, um solche Verbindungen selbst herzustellen. Als solches erfordert es nicht die gleiche Komplexität der Biosynthesewege zur Herstellung aller Nährstoffe wie ein frei lebendes Bakterium.

Bessere Kandidaten sind die einfachsten frei lebenden Bakterien wie Pelagibacter ubique. Es ist bekannt, dass es eine der kleinsten und einfachsten, sich selbst replizierenden und frei lebenden Zellen ist. Es verfügt über vollständige Biosynthesewege für alle 20 Aminosäuren. Diese Organismen kommen mit etwa 1.300 Genen und 1.308.759 Basenpaaren aus und kodieren für 1.354 Proteine. Sie überleben ohne Abhängigkeit von anderen Lebensformen. Dies sind übrigens auch die „erfolgreichsten“ Organismen der Erde. Sie machen etwa 25% aller mikrobiellen Zellen aus. Wenn sich eine Kette verbinden könnte, wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Kennbuchstaben zufällig in einer Reihenfolge vorliegen, die ein verwendbares Gen ist, das irgendwo - irgendwo - in einem potenziell lebenden Objekt verwendet werden kann? Wenn wir eine Modellgröße von 1.200.000 Basenpaaren annehmen, wäre die Chance, die Sequenz zufällig zu erhalten, 4 ^ 1.200.000 oder 10 ^ 722.000. Diese Wahrscheinlichkeit ist schwer vorstellbar, aber eine Illustration kann helfen.

Stellen wir uns vor, wir bedecken die gesamten USA mit kleinen Münzen auf der ganzen Flaeche. Stellen wir uns nun vor, wir stapeln andere Münzen auf jede dieser Millionen Münzen. Stellen wir uns nun vor, wir stapeln weiterhin Münzen auf jede Münze, bis Sie den etwa 400.000 km entfernten Mond erreichen! Wenn dir gesagt wird, dass es in diesem riesigen Berg von Münzen eine Münze gibt, die sich von allen anderen unterscheidet. Die statistische Wahrscheinlichkeit, diese Münze zu finden, liegt bei 1 zu 10 ^ 55.

Da wird es klar, dass die probabilitaet, die Information fuer ein minimales funktionales genom durch zufall zu finden, verschwindend klein ist, im bereich des absolut unmoeglichen. Deswegen ist design eine bessere alternative als der liebe zufall, um den Anfang des Lebens zu erklaeren.

Wie hätten präbiotische Prozesse die Ausgangsmoleküle gereinigt, um RNA und DNA herzustellen, die grob unrein waren? Sie wären in komplexen Gemischen vorhanden gewesen, die eine Vielzahl reaktiver Moleküle enthielten.
Wie kam es zur Synthese der stickstoffhaltigen Nukleobasen in präbiotischen Umgebungen?
Wie haben zufällige Unfälle die fünf genau richtigen Nukleobasen ausgewählt, um DNA und RNA, zwei Purine und drei Pyrimidine herzustellen?
Wie wählten ungeleitete zufällige Ereignisse Purine mit zwei Ringen mit neun Atomen aus, die die beiden Ringe bildeten: 5 Kohlenstoffatome und 4 Stickstoffatome unter nahezu unbegrenzten möglichen Konfigurationen?
Wie hat der stochastische Zufall Pyrimidine mit einem Ring und sechs Atomen ausgewählt, die seinen Ring bilden: 4 Kohlenstoffatome und 2 Stickstoffatome unter einer unergründlichen Anzahl möglicher Konfigurationen?
Wie haben zufällige Versuche und Irrtümer vorausgesehen, dass diese spezifische atomare Anordnung der Nukleobasen erforderlich ist, um die richtige Stärke der Wasserstoffbindung zu erhalten, um die beiden DNA-Stränge zu verbinden und eine Watson-Crick-Basenpaarung zu bilden?
Wie haben Mechanismen ohne externe Richtung vorausgesehen, dass diese spezifische atomare Anordnung eines, wenn nicht das bestmögliche genetische System zum Speichern von Informationen vermitteln würde?
Wie wären diese funktionellen Basen von dem verwirrenden Durcheinander ähnlicher Moleküle getrennt worden, das auch entstanden wäre?
Wie wurden energiereiche Vorläufer zur Herstellung von Purinen und Pyrimidinen hergestellt, die in ausreichend konzentrierter Form hergestellt und mit dem Montageort verbunden wurden?
Wie könnte die Adenin-Uracil-Wechselwirkung in einem bestimmten Erkennungsschema unter den chaotischen Bedingungen einer "präbiotischen Suppe" funktionieren, wenn man bedenkt, dass ihre Wechselwirkung schwach und unspezifisch ist?
Wie könnten sich in präbiotischen Umgebungen ausreichend Uracil-Nucleobasen in ausreichenden Mengen ansammeln, wenn sie bei 100 ° C eine Halbwertszeit von nur 12 Jahren haben?
Wie könnten die Ribose-5-Kohlenstoff-Zuckerringe, die das RNA- und DNA-Rückgrat bilden, ausgewählt worden sein, wenn 6 oder 4 Kohlenstoffringe oder sogar mehr oder weniger gleichermaßen möglich, aber nicht funktionsfähig sind?
Wie wären die funktionellen Ribosemoleküle von den nicht funktionellen Zuckern getrennt worden?
Wie wurden das richtige Stickstoffatom der Base und das richtige Kohlenstoffatom des Zuckers ausgewählt, um miteinander verbunden zu werden?
Wie konnten rechtshändige Konfigurationen von RNA und DNA in einem racemischen Pool von rechts- und linkshändigen Molekülen ausgewählt werden? Ribose muss in seiner D-Form vorliegen, um funktionelle Strukturen anzunehmen (Das Homochiralitätsproblem).
Wie konnten zufällige Ereignisse alle drei Teile zusammenbringen und an der richtigen Position binden (wahrscheinlich wären über eine Million Nukleotide erforderlich gewesen?)
Wie könnten präbiotische Reaktionen funktionelle Nukleoside hervorgebracht haben? (Es sind keine Möglichkeiten bekannt, diese thermodynamisch ansteigende Reaktion in wässriger Lösung zu bewirken.)
Wie könnte es zur Bildung einer präbiotischen glykosidischen Bindung zwischen Nukleosiden und der Base gekommen sein, wenn sie in Wasser thermodynamisch instabil und insgesamt intrinsisch instabil sind?
Wie könnten sich RNA-Nukleotide angesammelt haben, wenn sie sich bei warmen Temperaturen in Zeiträumen von neunzehn Tagen bis zwölf Jahren abbauen? Dies sind extrem kurze Überlebensraten für die vier RNA-Nukleotidbausteine.
Wie wurde Phosphat, das dritte Element, in vernünftigen Konzentrationen konzentriert? (Die Konzentrationen in den Ozeanen oder Seen wären sehr niedrig gewesen)
Wie würden präbiotische Mechanismen die Nukleoside an der richtigen Stelle (der 5'-Position) phosphorylieren, wenn in Laborexperimenten auch die 2'- und 3'-Positionen phosphoryliert würden?
Wie konnte Phosphat irgendwie aktiviert worden sein? Um die energieaufwändige Nukleotidpolymerisationsreaktion zu fördern, musste eine (energetisch bergauf) Phosphorylierung des Nukleosids möglich sein.
Wie wurde die Energieversorgung zur Herstellung von RNA erreicht? In modernen Zellen wird Energie verbraucht, um RNA herzustellen.
Wie könnte ein Übergang von der präbiotischen zur biochemischen Synthese stattgefunden haben? Es gibt eine große Lücke und einen enormen Übergang, der noch bevorsteht, um zu einem voll funktionsfähigen, ineinandergreifenden und voneinander abhängigen metabolischen Netzwerk zu gelangen.
Wie könnte sich RNA gebildet haben, wenn Wasser benötigt wird, um sie herzustellen, aber RNA kann nicht im Wasser austreten und kann sich ohne ausgefeilte Reparaturmechanismen nicht mit ausreichender Genauigkeit im Wasser replizieren?
Wie wäre der Übergang der präbiotischen Synthese von RNA zur hochregulierten zellulären Stoffwechselsynthese verlaufen? Der Pyrimidinsyntheseweg erfordert sechs regulierte Schritte, sieben Enzyme und Energie in Form von ATP.
Das Ausgangsmaterial für die Purinbiosynthese ist Ribose 5-phosphat, ein Produkt des hochkomplexen Pentosephosphatweges, der 12 Enzyme verwendet. Der De-novo-Purinsyntheseweg erfordert zehn regulierte Schritte, elf Enzyme und Energie in Form von ATP.

DNA ist stabiler als RNA. Uracil (U) wird in der DNA durch Thymin (T) ersetzt.
An der C2'-Position der Ribose wird ein Sauerstoffatom durch hyperkomplexe RNR-Molekülmaschinen entfernt. Der Thymin-Uracil-Austausch ist der chemische Hauptunterschied zwischen D.