Vzhledem k tomu, že James Watson a Francis Crick odhalili struktura DNA, byla přijata jako molekula dědičnosti. Před jejich objevem si vědecká komunita zachovala určitý skepticismus, že DNA je v pořádku, protože role DNA je čtyřnásobná a zdálo se to příliš jednoduché, aby molekula mohla vykonávat tyto čtyři nezbytné funkce: replikaci, kódování, správu buněk a schopnost mutovat.
Jedinečná struktura DNA jí umožňuje plnit všechny tyto funkce.
Stavební kameny DNA
DNA je zkratka pro deoxyribonukleovou kyselinu. Skládá se z čtyři dusíkaté báze, zkráceně A, C, G a T. Tyto báze tvoří dva prameny a spojují se ve formaci dvojité šroubovice.
A se vždy váže s T v jednom řetězci a C se vždy váže s G v druhém, kterému se říká doplňkové párování bází pravidlo.
Replikace
Jedním z účelů DNA je replikace. To znamená, že řetězec DNA vytváří kopii sebe sama. Děje se to během buněčného dělení a to je způsob, jakým DNA předává zděděné rysy další sadě buněk.
Během replikace DNA, dvojitá šroubovice se odvíjí a vytváří dva jednoduché prameny. Když jsou dvě vlákna DNA oddělena a nové vlákno je úspěšně vytvořeno, použije strukturu stávajícího vlákna k vytvoření přesné kopie.
Někdy z různých důvodů replikace nevytvoří přesnou kopii. Toto se označuje jako a Mutace DNA. Mutace jsou pro evoluci zásadní, protože umožňují organizmům vyvinout adaptace, které jim mohou pomoci přežít v měnícím se prostředí.
Mutace DNA u lidí však mohou také vést k tomu, že rodiče nevědomky přenášejí na své děti určité genetické podmínky, včetně cystické fibrózy, Tay-Sachsovy choroby a srpkovité anémie.
Kódování
Kódování je další funkcí DNA. Práce každé buňky je prováděna proteiny, takže jednou z rolí DNA je vytvářet správné proteiny pro každou buňku. DNA plní tuto roli tím, že obsahuje tříbázové sekce - zvané kodony - které řídí tvorbu proteinů.
V dlouhém úseku DNA obsahuje každý kodon informace, které směrují shromáždění jedné aminokyseliny na protein. Různé kodony odpovídají sestavení jiné aminokyseliny na proteinu, takže celá část DNA s danou sekvencí bází vytvoří specifický protein.
Správa buněk
V mnohobuněčných organismech jediná oplodněná buňka zygota, mnohokrát rozděluje a duplikuje, aby vydělala celou živou bytost. Každá buňka má přesně stejný genetický materiál, ale různé buňky se vyvíjejí v různých módech.
To znamená v procesu zvaném diferenciace buněk některé buňky vytvářejí správné bílkoviny, aby se z nich staly jaterní buňky, a jiné se stanou buňkami kůže, jinými buňkami žaludku. Kromě toho musí buňky při změně podmínek změnit způsob, jakým fungují. Vaše žaludeční buňky například musí produkovat více zažívacích hormonů a enzymů, když je v nich jídlo.
DNA to dělá prostřednictvím signálů, které zapínají a vypínají produkci proteinů podílejících se na trávení. Stejný druh věci se děje, když se buňky diferencují: signály spouštějí správnou hladinu produkce bílkovin a vytvářejí vhodnou buňku.
Schopnost mutovat
Evoluce je změna charakteristik, jak jsou generovány generace organismu. Evoluce probíhá v malém měřítku v organismu - jako jsou změny barvy kůže nebo vlasů u lidí - a také ve velkém měřítku - jako je vytvoření obrovského rozsahu života na Zemi z raného jednobuněčného organismus.
K tomu může dojít, pouze pokud se genetická molekula může měnit, mutovat. Protože DNA se replikuje, aby se vytvořilo vejce a spermie, změny se mohou vkrádat na několika úrovních.
Jedním ze způsobů je provádění jednobodových změn, které přidávají, odečítají nebo mění existující posloupnost. K dalším změnám dochází, když se molekuly DNA navzájem kříží, čímž dojde ke změně uspořádání genů na každém ze dvou zkřížených řetězců DNA.