פרויקט "NOT BY CHANCE" - הפרכה מדעית של תאוריית האבולוציה: תחילת פרק 2, המידע והחיים

לראשונה, תורגם לעברית ספרו של ד"ר לי ספטנר, "NOT BY CHANCE", שיצא לאור באנגלית ב- 1997. הספר מפריך מדעית את תאוריית האבולוציה של דרווין. המחבר הינו ד"ר לפיזיקה, בוגר M.I.T . הספר מתמקד בחוסר ההיתכנות המתמטית ההסתברותית של תיאוריית דרווין. ובכך שהתברר שהאורגניזם רק איבד מידע והפך לפחות מורכב. לפניכם כל הספר לקריאה, באדיבות המחבר והמתרגם.

תחילת פרק 2. המידע והחיים (לקריאת סוף הפרק לחצו כאן)

כיצד איצטרובל יודע לצמוח ולהיהפך לעץ אורן, ולא לגדול לצמח תות ? כיצד ביצת תרנגול יודע שהוא צריך לגדול להיות אפרוח ולא ברווז ? יתרה מכך, כיצד ביצה יודעת כיצד להתפתח לאפרוח ? מה מקור הידע ?

לפני כ-40 שנה מדע הביולוגיה עבר מהפך דרמטי, כשהמדענים החלו להבין את תפקידו של הידע באורגניזם חיים. היום אנו יודעים את מיקום הידע באורגניזם, ידע זה מנחה אותו כיצד לפעול, לחיות ולהתרבות. הידע טמון בזרע כמו גם בגוף הצמח עצמו. הוא נמצא בביצה כמו גם באפרוח. הביצה מעבירה את ההוראות לאפרוח הבוקע ממנה, המעביר אותם שוב לביצה שהיא מטילה וכך הלאה.   

תומכי האבולוציה טוענים שהם יודעים כיצד הכל החל, ומדוע אפרוחים וביצים הפכו למה שהם היום. הם מסבירים לנו שהתיאוריה הניו-דרוויניסטית /מתארת כיצד התפתחו החיים. אך מתברר שתיאוריה זו אינה יכולה להסביר כיצד הצטבר הידע הנדרש כדי שאבולוציה תוכל להתרחש.

על מנת להבין כיצד התפתחו החיים מצורה פשוטה כלשהי, נדרש להבין איך המידע שנדרש לצורך התפתחות זו, יכול היה להצטבר. המדענים גילו היכן טמון המידע שיוצר את החיים. הם למדו הרבה מאוד על תוכנו ואך הוא מנוצל. בפרק זה תקבלו רקע כללי על מידע זה, הטמון בכל יצורי החיים. מידע מפורט יותר נמצא בהערות בסוף הפרק ובנספחים.

החיים הם כה רבגוניים, כך שעל כל משפט שאפשר לומר ביחס לעולם הצומח והחי יש יוצאים מן הכלל. בגלל יוצאי הדופן הרבים, נדרש לסייג את כל מה שיכתב בהמשך, בביטויים של: "באופן כללי", "בדרך כלל" ו"כמעט תמיד".  אך חוששני שהחזרה המתמדת על הסתייגויות אלו, יאטו וישעממו אתכם, אז נעשה עסק, אני אוותר על כל ההסתייגויות ואתם תבינו שכמעט לכל הדברים^[1] שאכתוב יתכנו יוצאים מן הכלל נדירים.

חד תאיים הם יצורי החיים הקטנים והפשוטים ביותר היכולים להתרבות. חיידקים ושמרים הם דוגמאות לחד תאיים. אורכו של חיידק הינו מיקרומטר אחד^[2], אורכו של תא שמרים, כחמשה מיקרומטר. תאי החיידקים הם כה קטנים עד שניתן לצופף מיליארד מהם לתוך כפית. אך נדרש מידע רב כדי להגדיר חיידק וכל המידע הזה דחוס לתוך חלק קטן מאוד מנפח החיידק, הקטנטן בלאו הכי.

אופן ההתרבות של התא הוא על ידי חלוקתו, ויצירת שנים ויותר תאים מתא אחד^[3]. התא המקורי נקרא תא אם ולאחר שהתאים התחלקו הם נקראים  תאי בת. בכל תא בת נצבר כל המידע שהיה בתא האם וכן כל /המנגנונים הנדרשות לפעולותיו השונים. לפני שהחיידק מתחלק הוא כמעט ומכפיל את גודלו. הוא גם מכפיל את המידע שבתוכו ומעביר עותק ממנו לכל אחד מתאי הבת. בתנאים אידיאלים יכול תא להתרבות כל חצי שעה.

אורגניזם חי הבנוי מיותר מתא בודד, נקרא  רב-תאי. אורגניזם כזה מאורגן כקבוצת תאים הפועלים יחד כיחידה אחת. כל הצמחים ובעלי החיים הם רב תאיים^[4]. אורך תא טיפוסי מסוג זה נע בין 10 ל-30 מיקרומטר. הם גדולים מחיידקים ותאי שמרים, והם מכילים בתוכם מידע רב יותר.

לתאים של אורגניזם רב-תאי תפקידים יחודיים, לכל אחד תפקיד משלו. לדוגמא קיימים תאי עור, תאי עצבים ותאי כבד. לכל סוג תא תפקיד משלו התורם ומסייע לתיפקודו הכולל של האורגניזם. התאים משתפים פעולה אחד עם הזולת ובכך מאפשרים לאורגניזם בכללותו לחיות ולתפקיד באופן יעיל.

הריפרודוקציה של אורגניזם רב תאי מורכב יותר מזו של חד תאי. אורגניזם רב תאי מתחיל כתא בודד ממנו נוצרים תאים רבים המאורגנים יחד. מהתא ההתחלתי הבודד, התאים מתחלקים פעמים רבות. בכל חלוקה התא מתחלק לשניים. באמצעות התפצלויות, מספר התאים באורגניזם יחיד, יכול להגיע למספרים די גדולים. לדוגמא, לגוף האדם כ-50 טריליון תאים (מספר זה מתאים לכ-46 הכפלות).

רוב עולם הצומח והחי המוכר לנו הינו רב תאי. חלקו מתרביה על ידי הזדווגות מינית של שני הורים, אך יש המתרבים שלא באמצעות הזדווגות, אלא מהורה יחיד. לעיתים קרובות צמחים מתחלפים בין שני הצורות. קיימים בעלי חיים היכולים להתרבות בשני הדרכים, אך בעלי חיים מורכבים יותר יכולים להתרבות אך ורק על ידי זיווג מיני בין שני בני זוג.

כשבעלי חיים מתרבים על ידי זיווג מיני, שני ההורים יוצרים ילד. כל אחד מההורים תורם תא אחד, הידוע כתא המין או גאמט, האם תורמת גאמט נקבה (ביצה), האב תורם גאמט זכר (זרע).  שני תאי המין /מתאחדים לתא אחד. התהליך באמצעותו האורגניזם נבנה מתא יחיד נקרא התפתחות.

ההתפתחות מתחילה כששני גאמטים מתמזגים ומתאחדים לתא יחיד הנקרא זיגוט. האיחוד מציין את תחילתו של אורגניזם חדש. משלב זה ועד לידתו האורגניזם נקרא עובר.

תאי העובר מתרבים, ומספרם מוכפל בכל חלוקה. בשלב מוקדם התאים מתחילים להיות שונים אחד מהשני. אנו קוראים לכך היבדלות. בצפרדע תהליך ההשתנות מתרחש לאחר שמספר התאים מגיע לכמה אלפים. מאידך קיימים בעלי חיים אצלם העוברים מתחילים להשתנות כבר אחרי מספר קטן של התפצלויות [Griffiths et al. 1993]. כשהעובר גדל התאים משתנים והופכים לכל רקמות ואיברי הגוף.

התאים עוברים שינויים ומתפתחים על-פי תוכנית בנויה מראש. תוכנית זו הינה חלק מהמידע הבנוי בכל אחד מהתאים. התוכנית גם מקבלת תוספת מידע המגיע מחוץ לתא. ניתן להשוות את תוכנית ההתפתחות העובר, לתוכנה המפעילה מחשב. כל סוגי התאים השונים, כגון תאי עור, תאי שרירים, תאי עצבים ותאי דם נוצרים ע"י תהליך ההשתנות. עפ"י התיאוריה הניו-דרוויניסטים (ת.נ.ד) , אם הדג השתנה והתפתח לסלמנדרה, אזי גם התוכנית שבנתה את הדג היתה חייבת לעבור תהליך של השתנות ולהיהפך לתוכנית שבונה סלמנדרה.

תוכנית ההתפתחות אינה נגמרת בלידה, אלא היא ממשיכה לשלוט על התפתחותו וקיומו של האורגניזם גם לאחר הלידה. למעשה התוכנית פועלת כל עוד האורגניזם חי. היא מלווה את העובר עד ללידה, היא אחראית להבאת היונק הצעיר לבגרות, וגם אח"כ היא ממשיכה לשמור על גופו. התוכנית אחראית לבניית רקמות חדשות כשהישנות ניזוקות או מתבלות. ישנם בעלי חיים שיכולים אפילו לבנות מחדש איברים שנקטעו. ביולוגים רבים מתייחסים לתהליכים שלאחר הלידה כהמשך של תוכנית ההתפתחות של השלב העוברי.

למידע בתא תפקיד הדומה לתפקיד המידע במפעל. קובץ הייצור במפעל מכיל רשימת הוראות, הקובעים עבור כל עובד את תפקידו בכל שלב. המידע בקובץ הייצור מועבר ע"י סימנים מודפסים, הוראות התפתחות התא, מועברות ע"י סימנים מולקולריים.

רוב המידע של התא נמצא על גופים קטנים הנקראים כרומזומים^[5]. כשהתא מוכן להתחלק ניתן להבחין בכרומזומים באמצעות מיקרוסקופ, הם נראים כחוטים דקים. בתאים המכילים גרעין (כל האורגניזם מלבד בקטריה)^[6], הכרומזומים נמצאים בגרעין התא. החלק בכרומזום שמכיל את המידע, הוא במולקולה הידועה כ- deoxyribonucleic acid או בקיצור DNA סך כל ה-DNA של כל הכרומזומים בתא נקרא ג'נומה, והמידע שנמצא בו נקרא המידע הגנטי.

באורגניזמים המתרבים על ידי זיווג מיני, הכרומזומים מופיעים בזוגות, כשכל הורה תורם אחד מתוך הזוג. באופן כללי, לכל מין יש מספר כרומזומים אחר. לבני אדם יש 23 זוגות, לזבוב החומץ, דרוספילה melanogaster יש ארבעה. לשני הכרומזומים בכל זוג מופיע אותו מידע בסיסי, אבל בדרך כלל הוא אינו זהה.

אל תטעו לחשוב שלאורגניזם מורכב ומתקדם יותר יש בהכרח יותר כרומזומים מאורגניזם נחות^[7] יותר. הכרומזומים הם רק אמצעי האחסון של ה-DNA ומספרם אינה מהווה אינדיקציה טובה למורכבות האורגניזם. לדוגמא לבני אדם יש 23 זוגות של כרומזומים, אך לתולעת המשי יש 28, לכלב יש 39 ולדג הקרפיון 52 זוגות. לטירופנוסומה האפריקאי, פרזיט חד-תאי הנושא את מחלת השינה יש מאות כרומזומים [Donelson and Turner].

יתכנו הבדלים בכמות ה- DNA בכרומזום, בין אורגניזם שונים. אך אין לטעות ולחשוב שדבר זה בהכרח מעיד על מורכבות האורגניזם. אמנם לבני אדם יש פי 30 DNA יותר מחרקים מסויימים, אך יש חרקים אחרים המכילים פי שניים ויותר מכמות ה- DNA הנמצאת בבני אדם. כמות ה-DNA אינו מהווה מדד מהימן למורכבות האורגניזם, מכיוון שלא כל ה- DNA מוסיף למורכבות האורגניזם, חלק מהגנום בנוי מחזרות של אותו קטע.

אחד מזוגות הכרומזום אחראי על הגדרת המין של האורגניזם. לזוג זה יכולים להיות שני מצבים בלבד. בדרוסופילה ולמינים רבים נוספים צורת אחד מחברי הזוג הוא ישר ונקרא כרומזום X, ולשני מבנה מעוקם והוא נקרא כרומזום Y. אצל הדרסופילה והיונקים לנקבה יש זוג כרומזומים מיניים מסוג X. ולזכר אחד מסוג X ואחד מסוג Y. בציפורים ואצל חלק מהחרקים הסדר מתהפך, לזכר שני הכרומזומים מסוג זהה ואצל הנקבה הם שונים. במקרים אלו הכרומזומים נקראים Z ו-W במקום X ו-Y.

ה- DNA הוא פולימר, פולימר הינה מולוקולה ענקית, הבנויה מהרבה יחידות של מולקולות קטנות במבנה דומה. הפולימר הוא כמו שרשרת, ויחידות המולקולות הקטנות הם החוליות. ב- DNA הקשרים נקראים נוקלאוטיד, והם שונים זה מזה על-פי ערכי  הבסיס. ל-DNA יש ארבע סוגי בסיס שונים, הנקראים אדאנין,  גואנין, ת'יימין וסייטוזין. כפי שנהוג, אנו נציין אותם על-פי האות הראשונה שלהם דהיינו: A,G,T,C. לכן יש ארבעה סוגים שונים של נוקלאוטידים, כשלכל אחד מהם בסיס שונה^[8]. לג'יימס ווטסון ולפרנציס קריק הוענקו פרסי נובל בשנת 1962 עבור גילוי מבנה מולקולת ה-DNA. הם הראו שלמבנה שלו צורה של "סליל כפול" מסובב בצורה לוליינית [Watson and Crick 1953a, 1953b].

אין לסדר הבסיסים לאורך ה"סליל" מגבלות כימיקליות, לכן גם אין מגבלות לסדר הופעת הבסיסים, כל סדר הוא אפשרי, כאשר סדר הופעת הבסיסים קובע את תוכן המידע .

שרשרת הבסיסים לאורך כל אחד מהסלילים דומה לשרשרת של סמלים במכתב, כפי ששרשרת של אותיות האלף בית יכולים להעביר מסר, כך גם שרשרת של בסיסים. סדר הבסיסים בשני הסלילים משלימים זה את זה (ראה ערך "DNA" בויקיפדיה או נספח A במקור). סידרת בסיסים בסליל אחד קובע את סדר הופעתם בסליל השני. שני הסלילם מכילים את אותו המסר^[9]. ניתן לראות בזוגות הבסיס המחברים בין שני הסלילים כאותיות באלף בית, לחילופין ניתן לראות בנוקלאוטידים כאותיות. אפשר לראות במולקולת ה- DNA כעין דיסק עליו מוקלט הידע של התא. 

סדר הופעת זוגות הבסיס ב- DNA משמש כמסר המועבר בשפה המכילה ארבע אותיות בלבד. מכלול ה- DNA בתא שכאמור נקרא ג'נומה, נושא את כל תוכן המידע של התא. בין היתר הג'נומה מכיל גם את ההוראות לבניית האורגניזם עצמו. הוראות אלו משוכפלות בכל פעם שהתא מתחלק. איך אם כן מלכתחילה נרשמו ההוראות ? התשובה הסטנדרטית הניתנת היום על-ידי הביולוגים הוא שההוראות נכתבו מעצמם, באמצעות אבולוציה, והאבולוציה עצמה פועלת כפי שאומרת התיאוריה הניו-דרווניסטית. אך אני אראה לכם שהאבולוציה אינה יכולה לעבוד כך.

איך אם כן ההוראות יוכלו להיכתב ? האם המשמעות היא שהחיים אכן נוצרו בהתאם לדרכי החשיבה המקובלים לפני דרווין ? דהיינו, האם ההוראות ליצירת האורגניזם נכתבו על-ידי בורא העולם ? המדע אינו יכול לענות על שאלה זו.

הג'נומה יכולה להכיל הרבה מידע. לדגמא הג'נומה של הבקטריה, יש צורה של מחרוזת המכילה כמה מליוני תווים. ג'נומה של יונק מכיל בין שניים לארבעה מליארד תווים. אם תדפיס אותם כאותיות בספר רגיל, ספר הבקטריה יכיל בערך אלף עמודים, וזה של היונקים יכיל אלפיים כרכים – מספיק כדי למלא מדף ספרים באורך של מגרש פוטבול ! כל המידע הזה נמצא בכרומזומים הקטנטנים בכל אחד מתאי הגוף^[10].

אם ניישר את ה-DNA שבכרומזום אנושי בודד, אורכו יכול להגיע עד לכ-10 ס"מ. לא לכל הכרומזומים יש כמות כזו של DNA. אבל יחדיו כמות ה- DNA בגרעין תא יחיד של אדם, מגיע לאורך של יותר ממטר. אם ניישר את כל העותקים של ה- DNA בגוף האדם, ונניח אותם קצה ליד קצה, אורכם הכולל יגיע בערך לאורך של 50 מליארד ק"מ ! מספיק כדי להגיע מכדור הארץ אל מעבר למערכת השמש. אפילו לאור יקח יומיים כדי לעבור את המרחק הזה^[11].

מולקולת ה-DNA נקרא "מולקולת יסוד החיים" [Weinberg 1985]. ב-40 או 50 השנה האחרונות הביולוגים, חוקרי המולקולות, גילו מידע רב על האופן שבו התא משתמש במידע שבו [Stryer 1988].

אם ה- DNA הוא כמו טייפ המכיל מידע, כיצד מפעילים את הטייפ ? כיצד התא מתרגם את המידע ב-DNA לפעילות ? מהי פעילות ? הפעילות בנויה מניצול ישיר של המידע ליצירת מנגנונים קטנים, מנגנונים אלו הינם מכונות ומבנים המופיעים בצורת מולקולה בודדת. למבנים אלו קוראים חלבון ו- RNA . כשהתא מעתיק את הכרומזומים הוא מייצר עוד DNA.

גם המולקולות של החלבונים הם פולימרים, ובאים בצורת שרשרת. כחוליות בשרשרת משמשים מולקולות קטנות הבנויות מ- 10 עד 30 אטומים כל אחד, הידועים בשם חומצות אמינו. קיימים 20 סוגים של חומצות אמינו, מהם בנויים כל החלבונים בעולם החי והצומח. מחומצות האמינו יוצאות מחרוזות צדדיות  הבולטות משדרת שרשרת החלבון העיקרי. חלבון יכול להכיל מספר רב של חומצות אמינו מכל הסוגים. חלבון טיפוסי מורכב מכמה מאות חומצות אמינו. מאפייני מחרוזות הצד וסדר הופעתם, קובעים את מאפייני החלבון.

סדר חומצות האמינו בחלבון קובע את מאפייניו, ואם תהיה לו פונקציה כלשהיא. אם חלבון מורכב מסדר אקראי של חומצות אמינו, אין כמעט סיכוי שיוכל למלא תפקיד כלשהוא. כדי לייצור חלבון היכול למלא תפקיד יעיל, התא חייב להרכיב את חומצות האמינו הנכונות בסדר הנכון. סדר חומצות האמינו חייב להיות מדוייק, כדי לתת לחלבון את המבנה התלת-מימדי הנכון, והפיזור הנכון של המטען החשמלי, כדי שיוכל לבצע את תפקידו. כאשר חומצות האמינו נמצאות בסדר הנכון, לחלבון יהיו תכונות מיוחדות ומורכבות.

התא מבצע אלפי ריאקציות כימיות. כל ריאקציה מורכבת משינוי של מולקולה למולקולה או מולקולות אחרות. כל הריאקציות הכימיות בתא נעשות בתיווך של קטליזטורים. בסיום הריאקציה הקטליזטור כמעט תמיד נשאר ללא שינוי, כפי שהיה לפני הריאקציה, ניתן לעשות בו שינוי חוזר אינסופי. פעולת הקטליזטור מתבצעת על המולקולה המשמשת כבסיס לריאקציה, ומייצרת את מולקולת התוצרת. מולקולת הבסיס נקרא היסוד ומולקולת התוצר נקרא התוצרת.

בתפקידו הנפוץ ביותר, החלבון משמש כקטליזטור של ריאקציות ביו-כימיות, בתפקידו זה הוא נקרא אנזים. לעיתים קרובות האנזים מזרז את ביצוע פעולות הכימיות באופן שבלעדיהם הריאקציה כלל לא הייתה מתרחשת. לכל ריאקציה אנזים מיוחד. האנזים מזרז את שיעור התרחשות הריאקציה בפקטור של לפחות מיליון [Darnell et al. 1986]. ובמקרים לא מעטים האנזים מזרז את התהליך בפקטור של עשרה מיליארד עד למאה טריליון [Kraut 1988] ^[12]. משמעות לפקטור של מאה טריליון היא, שפעולה שבעזרת האנזים לוקח אלפית שניה להתרחש, תתרחש רק כעבור בערך 3000 שנה בלעדיה. ללא האנזים רוב הריאקציות הביו-כימיות היו לוקחות כל-כך הרבה זמן להתרחש, באופן שלמעשה לא היו מתרחשות כלל. מכיוון שהאנזימים שולטים בכמעט כל הריאקציות הכימיות בתא, ניתן לומר שבמידה רבה, החלבונים שולטים בכימיה של החיים [Stryer 1988]^[13]

המנגנון של האנזים נמצא בשליטת התא. התא יכול להדליק, או לכבות את האנזימים, בהתאם לצרכיה. אם יש צורך בתוצרת, התא מדליק את האנזים, כשאין צורך יותר בתוצרת התא מכבה את האנזים. בקרה זו מסייעת לתא לפעול  ביעילות. אם היה מתבזבז אנרגיה ומולקולות בסיס, כדי ליצור תוצרת שאין צורך בה, אזי התא היה פועל באופן לא יעיל.

קיים סוג בקרה, בו נוכחות תוצרת הריאקציה, מכבה את האנזים המשמש כקטליזטור של אותה הריאקציה. בקרה מסוג זה, הוא סוג של משוב שלילי, ולעיתים קרובות נקרא משוב כיבוי. בקרה מסוג זה מאפשר לתא לשמור על המשאבים שלו^[14].

מלבד תפקידם כאנזימים, קיימים חלבונים הממלאים גם פונקציות נוספות:

·         יש חלבונים שקובעים את צורתו ומבנהו של האורגניזם. מהם מורכב החומר שמעניק את הכוח והתמיכה לתאים ולרקמות. גם שלד התא ((Cytoskeleten המשמש כמסגרת, ומעניק לתא את צורתו, מורכב מחלבונים. חלבון המוכר ככולגן ( (Collagenהינו המרכיב העיקרי לעיצוב המבנה של האורגניזמים הגדולים יותר. הוא מעניק כוח לעצם ולעור [Darnell et al. 1986].

·         חלבונים מסייעים בבקרת פעולות חיוניות של התא. יש חלבונים המסייעים בוויסות הייצור של חלבונים אחרים, או שיש להם חלק בבקרת התפתחות העובר כפי שמוכתב במידע הגנטי.

·         חלבונים נוטלים חלק בהובלה סלקטיבית של מולקולות קטנות. לדוגמא המוגלובין הוא חלבון המוביל חמצן במערכת הדם, מהריאות ועד לכל תא בגוף^[15]. חלבונים אחרים מסיעים יונים וסוכרים לאורך קרום התא ולתוכו. הם מובילים תזונה ומרחיקים פסולת וחומרים רעילים [Darnell et al. 1986].

·         חלבונים הם מולקולות ההנעה, ומקור התנועה בעולם החי. שני סוגים של חוטי חלבון בשריר נעים אחד לאורך השני כדי לייצור התכווצות של השריר. חלבוני השריר הופכים אנרגיה כימית לאנרגיה מכנית. יצורים חד-תאיים, משתמשים בתנועה המיוצר בחלבונים כדי להניע שוטון. החלבונים גם מספקים את הכוח הנדרש להזזת הכרומזומים בעת חלוקת התא [Stryer 1988].

·         לחלבונים תפקיד מרכזי בהעברת מידע בתוך יצורים חיים. יש חלבונים המעבירים הודעות מתא לתא וליעדם הסופי בתוך התא [Linder and Gilman 1992].

·         יש חלבונים בבעלי חיים המסייעים לחולל, להעביר ולקבל, עצב דחפים חשמליים באמצעות השריר [Darnell et al 1986].

·         לחלבונים תפקיד מכריע במערכת החיסונית של הגוף. נוגדנים הם חלבונים המזהים גופים זרים, מתחברים אליהם ומסמנים אותם להשמדה [Darnel et al 1986].

המידע בג'נומה מכתיב לתא איזו חלבונים לייצר. מכיוון שלחלבונים תפקיד דומיננטי בתיפקוד התא, לכן הם ממלאים תפקיד דומיננטי בכל האורגניזם. המידע בג'נומה שולט גם בייצור החלבונים, וממילא הוא קובע את צורתו ותפקודו של כל האורגניזם.

RNA (RiboNucleic Acid) הוא מולקולה הדומה במבנהו ל- DNA. כמוהו גם הוא נושא מידע, וכמוהו גם הוא פולימר. אך בשונה מה-DNA, ה-RNA מופיע כסליל אחד, ולא כסליל כפול. ה-RNA שונה מה-DNA בשני מאפיינים נוספים. הסוכר בשדרת מולקולת ה-RNA שונה מזו שב-   DNA(Ribose ב-RNA ו-Deoxyribose ב-(DNA. בנוסף אחד מהבסיסים ב- DNA, תימון (Thymine) מתחלף ומופיע ב-RNA כאורציל (Uracil). לכן ארבעת הבסיסים של ה-RNA הם A,G,C ו-U, במקום A,G,C ו-T ב-DNA. כמו שבסיס מסוג A משלים לבסיס מסוג T, כך הוא גם יכול להשלים ולהתחבר לבסיס מסוג U.

הסוכר של ה-DNA הרבה יותר יציב מזו של ה-RNA, לכן התא משתמש ב-DNA לשמירת מידע לאורך זמן. התא משתמש ב-DNA כדי לשמור מידע שיידרש למשך כל חיי האורגניזם, ולדורות הבאים אחריו. לעומת זאת תפקידו של ה-RNA הוא לשאת מידע למשך זמן קצר.

גן הוא יחידה גנטית המופיע כחלק מהכרומזום. ניתן לראות בכרומזום מחרוזת של גנים. מומחי הגנטיקה הגדירו פעם את הגן כחלק מהכרומזום המשפיע על אחת התכונות של האורגניזם, כגון צורת הכנף או צבע העיניים של זבוב החומץ. הם חשבו שהגנים תלויים כמו מחרוזות לאורך הכרומזום. כיום לאחר שמומחי הגנטיקה חקרו לעומק את מבנהו העדין של הגן, הם מצאו שהוא חלק מרצף הנוקלאוטידים של מולקולת ה-DNA. (לקריאת סוף הפרק לחצו כאן)