De DNA wordt beschouwd als de heilige graal van zowel de genetica als de evolutiebiologie. Complex leven op deze planeet is ondenkbaar zonder DNA als drager van genetische informatie.
Wat is DNA
DNA is de afkorting voor "Deoxyribonucleïnezuur", in het Duits Deoxyribonucleïnezuur (DNA). Voor biochemici zegt deze aanduiding al de belangrijkste dingen over hun structuur, maar normaal gesproken zijn een paar verklarende woorden vereist.
DNA is een complex molecuul dat bestaat uit twee vrijwel identieke enkele strengen, waarin "bijna" de oorsprong van genetische diversiteit verborgen is. Elke streng bestaat uit een stabiele deoxyribose fosforzuurketen waaraan verschillende organische basen zijn gehecht. Beide strengen zijn met elkaar verweven in een dubbele helix en vormen zo het DNA.
Maar dat is niet alles: extreem lange DNA-draden zijn georganiseerd in een groot totaalcomplex, de chromosomen, waarvan mensen 23 paren hebben in de kernen van alle lichaamscellen. Deze chromosomen bevatten, gecodeerd in het DNA, alle genetische informatie (genen) die elk levend wezen tot een individu maken.
Medische en gezondheidsfuncties, taken en betekenissen
Elke cel heeft een specifiek doel in het organisme. Waar dit uit bestaat, kan worden bepaald door ribosomen in de celkern DNA aflezen. Maar hoe werkt deze fundamentele celbouwkit precies?
De sleutel tot het begrijpen van moleculaire DNA-genetica ligt in de geconjugeerde basenparen adenine, thymine, guanine en cytosine. Deze zijn in een nauwkeurig gedefinieerde volgorde aan het DNA gekoppeld, vergelijkbaar met een gecodeerde code. Het DNA wordt omgezet in vergelijkbaar mRNA zodat een ribosoom er doorheen kan lopen. Dit registreert de code die het ribosoom voorziet van de volgorde van aminozuren.
Het ribosoom maakt de overeenkomstige aminozuren aan en gebruikt deze om karakteristieke eiwitten te vormen die uiteindelijk celfunctionaliteit mogelijk maken. Dit is hoe het abstracte DNA tastbare celbouwstenen wordt. Elke menselijke cel kan maar een beperkte tijd overleven, waardoor cellen en daarmee het DNA zich moeten vermenigvuldigen. Net als bij bacteriën gebeurt dit door celdeling. Het DNA wordt door helicase in afzonderlijke strengen afgebroken. Na scheiding gebruikt dit enzym beide strengen als afzonderlijke matrices en creëert het de ontbrekende tegenoverliggende streng opnieuw, zodat twee identieke DNA-molecuulketens worden gecreëerd.
De volgende twee extrapolaties laten zien hoe onvoorstelbaar groot de DNA-informatiedichtheid is: Een enkele gram DNA heeft een datavolume van 700 terabyte. Om alle mensen op aarde te recreëren, hoeft een theelepel maar voor 0,3% gevuld te zijn met DNA. En als je het hele DNA van één persoon aan elkaar wilde rijgen, zou je 500 keer naar de zon moeten reizen en terug.
Ziekten, kwalen en aandoeningen
De DNA wordt door de jaren heen blootgesteld aan een grote verscheidenheid aan storingen. Deze variëren van het binnenkrijgen van celveranderende stoffen zoals verbrand vlees of tabaksgebruik tot extreme hitte en UV-straling. Last but not least kunnen DNA-veranderingen ook optreden door defecte metabolische processen.
Er bestaan verschillende biochemische reparatie- en sorteermechanismen zodat de waardevolle informatie gedurende de hele levensduur van de cel behouden blijft. Maar zo nu en dan, vooral met de leeftijd, kan celregeneratie mislukken en kan het DNA worden gewijzigd. Individuele bases kunnen worden verwisseld of verwijderd, hele gebieden onleesbaar, de streng doormidden gesneden, kortom: de genetische code is nu verkeerd. Als de cel zich nog kan delen, kan een defecte cel na verloop van tijd leiden tot een opeenhoping van zieke cellen.
Als dergelijke DNA-mutaties uitdrukkelijk gewenst zijn in de zin van de evolutietheorie, bedoelen ze meestal de diagnose van kanker in al zijn facetten voor de specifieke patiënt. Maar sikkelcelanemie, albinisme, cystische fibrose of hemofilie kunnen naast erfelijkheid ook ontstaan door DNA-mutaties. Bepaalde soorten virussen vertegenwoordigen een bijzonder verfijnde levensvorm die gebruik maakt van vreemd DNA.
Ze kunnen zich niet alleen voortplanten en infiltreren voor dit doel andere cellen. Hierin vervangen ze het DNA door hun eigen DNA en worden zo door de gastheercel in een pathogene vorm gereproduceerd. Gevaarlijke virusziekten en zelfs de dood kunnen het gevolg zijn.
