Explore
Also Available in:

Dizajn živih organizama (motori: ATP sintaza)

napisao 
preveo Mladen Čirjak

Objavljeno Journal of Creation 12(1):3–5, April 1998
Bacterial flagellum with rotary motor
Bakterijski flagelum s rotacijskim motorom, nakon ref. 1. (iz Bakterijski flagelum, arn.org/docs/mm/flagellum_all.htm)

U našem svakodnevnom iskustvu, obično možemo reći da li je nešto dizajnirano. Glavni dokaz je visok sadržaj informacija. Sadržaj informacija bilo kojeg rasporeda je veličina, u bitovima, najkraćeg algoritma potrebnog za generiranje tog rasporeda. To znači da repetitivne strukture, poput kristala, imaju nizak sadržaj informacija, jer sve što je potrebno je odrediti nekoliko pozicija, a zatim se te upute ponavljaju. Razlika između kristala i enzima ili DNK je poput razlike između knjige koja ne sadrži ništa drugo do ponavljanja ABCD i Shakespeare-ova djela.

Na praktičnoj razini, informacije specificiraju mnoge dijelove potrebne za rad strojeva. Često, uklanjanje jednog dijela može poremetiti cijeli stroj. Biokemičar Michael Behe u svojoj knjizi Darwin’s Black Box (desno) naziva to ireducibilnom složenosću.1 On daje primjer vrlo jednostavnog stroja: mišolovke. Ona ne bi funkcionirala bez platforme, šipke, opruge, udarača i hvataljke, postavljenih na pravom mjestu. Behe-ova knjiga upućuje na to da mnoge strukture u živim organizmima pokazuju ireducibilnu složenost, daleko više od mišolovke ili bilo kakvog stroja kojeg je načinio čovjek.

Motori: primjer

Motori su ireducibilno složeni, jer im je potrebno mnogo dijelova koji djeluju zajedno kako bi isti funkcionirali. Na primjer, elektromotor treba izvor napajanja, fiksni stator, pokretni rotor i komutator ili klizne prstenove.

ATP synthase motor
Motor ATP sintaze, after Ref. 4. (from ATP Mechanisms Revealed, arn.org/docs/mm/atpmechanism.htm)

Što je više dijelova potrebno za stroj, to ga je teže učiniti manjim. Miniaturizacija je tako važan dio računalne industrije i najbolji ljudski umovi stalno rade na tome. Iako bi vrlo maleni motori bili veoma korisni, npr. za deblokiranje začepljenih arterija i čišćenje krvi, broj dijelova otežava njihovu izradu ispod određene veličine. Ali genijalni znanstvenici ih sve više smanjuju.2

Međutim, dizajn u živim organizmima daleko je nadmašio naše najveće napore. Bakterije se pokreću pomoću flageluma (jednina flagelum, od latinske riječi za bič), filamenata koje pokreću pravi rotacijski motori. Ovaj motor je veličine virusa, tako da je on daleko manji od svega što je napravio čovjek. Ipak, može se rotirati s preko 1000 okretaja u sekundi.3

Ali čak ni ovaj impresivno malen motor nije najmanja Božja kreacija. U radu objavljenom u ožujku 1997. godine, Hiroyuki Noji i suradnici izravno su promatrali rotaciju enzima F1-ATPaze, podjedinice većeg enzima, ATP sintaze.4,5 To je bilo predloženo kao mehanizam za djelovanje enzima od strane Paul-a Boyer-a.6 Strukturna determinacija rendgenskom difrakcijom pod vodstvom John-a Walker-a podržala je ovu teoriju.7 Nekoliko mjeseci nakon što su Noji i suradnici objavili svoj rad, objavljeno je da su Boyer i Walker, za njihovo otkriće, podijelili Nobelovu nagradu za kemiju 1997.8

Motor F1-ATPaze ima devet komponenti - pet različitih proteina sa stehiometrijom od 3a:3b:1g:1d:1e. U goveđih mitohondrija, oni sadrže 510, 482, 272, 146 i 50 aminokiselina, odnosno Mr = 371,000. F1-ATPase je spljoštena sfera promjera 10 nm i 8 nm visoka - tako sićušna da bi ih 1017 ispunilo vrh pribadače. Pokazalo se da se “rotira poput motora” kako bi se proizveo ATP, kemijski spoj koji je ‘energetska valuta’ života.9 Ovaj motor, za svoju veličinu, proizvodi ogroman moment (silu okretanja) - u eksperimentu je rotirao lanac drugog proteina, aktina, 100 puta duljeg od sebe. Također, kada pogoni težak teret, vjerojatno prelazi u niži stupanj prijenosa, kao što bi to trebao činiti svaki dobro dizajnirani motor.

ATP sintaza također sadrži podjedinicu FO ugrađenu u membrani koja funkcionira kao kanal protona (vodikovog iona). Protoni koji protječu kroz FO osiguravaju pokretačku silu motora F1-ATPaze. Oni pokreću strukturu nalik kotaču kao što voda pokreće vodeni kotač, ali istraživači još uvijek pokušavaju točno odrediti kako. Ova rotacija mijenja ustroj tri aktivna mjesta na enzimu. Zatim svaki od njih može spojiti ADP i anorganski fosfat kako bi se formirao ATP. Za razliku od većine enzima, gdje je potrebna energija za povezivanje građevnih blokova, ATP sintaza koristi energiju da ih poveže s enzimom, te izbaci novo formirane molekule ATP-a. Odvajanje ATP-a od enzima zahtijeva mnogo energije.

Napomena: imena dviju komponenti su povijesna. Jedinica F1 dolazi od izraza ‘frakcija 1’. Naziv FO (napisano kao indeks velikog slova O, a ne nula) je zbog toga što je frakcija koja veže oligomicin. Oligomicin je antibiotik koji ubija bakterije blokirajući protonski kanal podjedinice FO.

ATP sintaza je središnji enzim u pretvorbi energije u mitohondrijima (gdje su ugrađeni u cristae, nabore unutarnje membrane mitohondrija), kloroplastu i bakterijama. To vjerojatno čini ATP sintazu najprisutnijim proteinom na Zemlji. Budući da je energija potrebna za život, a sav živi svijet koristi ATP kao svoju energetsku valutu (svatko od nas sintetizira i troši pola naše tjelesne težine ATP-a dnevno!), život se nije mogao razviti prije nego što je ovaj motor bio potpuno funkcionalan. Prirodna selekcija po definiciji je diferencijalna reprodukcija, tako zahtijeva samo-reproduktivne entitete kako bi započela. Dakle, čak i ako bi se moglo zamisliti niz postupnih koraka do ovog vrha ‘nemoguće planine’, ne bi postojala prirodna selekcija da omogući taj uspon.

Jedan od članaka časopisa Nature bio je prikladno nazvan “Stvarni Motori Stvaranja”. Nažalost, unatoč dokazima o izuzetnom dizajnu, mnogi znanstvenici (uključujući i urednika časopisa Nature) još uvijek imaju slijepu vjeru da mutacije i prirodna selekcija mogu graditi takve strojeve.

Animacija ATP sintaze.

Da li bi bilo kakvi dokazi uvjerili evolucioniste?

Poznati britanski evolucionist (i komunist) J.B.S. Haldane je 1949. tvrdio da evolucija nikada ne može proizvesti ‘različite mehanizme, kao što su kotač i magnet, koji bi bili beskorisni sve dok ne postanu prilično savršeni’.10 Dakle, takvi mehanizmi bi u organizmima, prema njegovom mišljenju, opovrgli evoluciju. Ovi molekularni motori doista su ispunili jedan od Haldane-ovih kriterija. Također, kornjače11 i leptiri Monarsi12 koji koriste magnetske senzore za navigaciju ispunjavaju drugi Haldane-ov kriterij. Pitam se bi li Haldane promijenio mišljenje da je bio živ da vidi ta otkrića. Mnogi evolucionisti a priori odbacuju inteligentan dizajn, tako da dokazi, koji su nadmoćni, vjerojatno neće imati učinka.

Preporučene bilješke

  1. Behe, M.J., 1996. Darwin’s Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution, The Free Press, New York. Reviewed by Ury, T.H., 1997. Journal of Creation 11(3):283–291. Natrag na tekst.
  2. Hogan, H., 1996. Invasion of the micromachines. New Scientist 150(2036):28–33. Natrag na tekst.
  3. For a good description, see Behe, Ref. 1. Natrag na tekst.
  4. Hiroyuki Noji et al., 1997. Direct observation of the rotation of F1-ATPase. Nature 386(6622):299–302. Comment by Block, S. Real engines of creation. Same issue, pp. 217–219. Natrag na tekst.
  5. Wu, C., 1997. Molecular motor spins out energy for cells. Science News 151(12):173.Natrag na tekst.
  6. Boyer, P., 1993. Biochim. Biophys. Acta 1140: 215–250. Natrag na tekst.
  7. Abrahams, J.P. et al., 1994. Structure at 2.8 Å resolution of F1-ATPase from bovine heart mitochondria. Nature370(6491):621–628. Comment by Cross, R.L. Our primary source of ATP. Same issue, pp. 594–595. Natrag na tekst.
  8. Service, R.F., 1997. Awards for High-Energy Molecules and Cool Atoms. Science 278(5338):578–579. Treći dobitnik je Jens Skou sa Sveučilišta Aarhus u Danskoj. Prije četrdeset godina bio je prvi koji je identificirao enzim koji pomiče tvari kroz stanične membrane (u ovom slučaju, natrijeve i kalijeve ione). To je ključna funkcija svih stanica. Natrag na tekst.
  9. ATP označava adenozin trifosfat. To je visoko energetski spoj i oslobađa tu energiju gubitkom fosfatne skupine kako bi se dobio ADP, adenozin difosfat. Natrag na tekst.
  10. Dewar, D., Davies, L.M. and Haldane, J.B.S., 1949. Is Evolution a Myth? A Debate between D. Dewar and L.M. Davies vs. J.B.S. Haldane, Watts & Co. Ltd / Paternoster Press, London, p. 90. Natrag na tekst.
  11. Sarfati, J.D., 1997. Kornjače mogu čitati magnetske karte. creation.com/turtles-can-read-magnetic-maps. Natrag na tekst.
  12. Poirier, J.H., 1997. Veličanstveni migrirajući monarh. creation.com/the-magnificent-migrating-monarch. Creation 20(1):28–31. Ali monarsi koriste zemljino magnetsko polje samo da bi odredili opći smjer, dok se oni uglavnom oslanjaju na sunčevu poziciju za većinu svoje orijentacije. Natrag na tekst.

Srodni članci

Helpful Resources