14. Koneenrakennusta komponenteista

Ihmisellä on noin 25 000 geeniä, joiden pitäisi koodata proteiineja. Kuitenkin ihmisellä on havaittu satoja tuhansia eri proteiineja. Miten tämä on mahdollista? (Jos geenit ja proteiinit ovat unohtuneet katseleppa noita aikaisempia blogeja 5-9 http://mistametulemme.blogspot.fi/2016_10_01_archive.html )

Mennään hetkeksi koneenrakennuksen puolelle ja mietitään, miten autoja kokoonpannaan osista. Yksikään autonvalmistaja ei enää tänä päivänä valmista kaikkia osiaan itse. Esimerkiksi istuimet tulevat valmiina alihankkijalta, samoin ikkunat, peilit, valot, vivut, kytkimet, radiot, vanteet, renkaat jne. 

Vaihtoehtoja samaan toimintoon

Vaikka yhdellä autonvalmistajalla on monta eri mallia, näyttävät ne hyvin samanlaisilta ja käyttölaitteetkin ovat hyvin samanlaisia. Sama radio, ilmastointilaitteen kytkimet ja mittaristo on käytössä useammassa eri mallissa. Lisäksi samaan toimintoon on erilaisia vaihtoehtoja eli vaikkapa radiosta on eri vaihtoehtoja äänentoiston laadun mukaan, samoin moottoreista, vaihteistoista, vanteista ja lisävarusteista ylipäätään.

Matemaattisesti tämä menee niin, että pienestä määrästä alikokoonpanoja voidaan koota suuri määrä erilaisia autoja. Jos vaikka moottorivaihtoehtoja on 4, vaihteistoja 3 ja istuimia 4 niin yhteensä on vain 11 eri osakokoonpanoa, mutta erilaisia loppukokoonpanoja eli vaihtoehtoisia autoja on 4 * 3 * 4 = 48. Voimme siis nähdä, että uudelleen käyttämällä eri alikokoonpanoja eri yhteyksissä päästään helposti useisiin erilaisiin lopputuotteisiin.

Sama osakokoonpano eri 'proteiineissa' 

Sama toimii ihmisen DNA:ssa. Pitkään luultiin, että geenit ovat aika kiinteitä ja vastaavuus proteiineihin on 1:1 eli yksi geeni tuottaa yhden proteiinin. Nykyisin tästä on luovuttu ja geenin määritelmä onkin vähän epämääräinen. Yhtä geeniä käytetään useassa eri proteiinissa. Geenistä onkin tullut ikään kuin alikokoonpano. Riippuen siitä, missä elimessä solu on, DNA poimii eri jaksoja proteiiniin.

Oikeiden alikokoonpanojen yhdistäminen vaatii paljon kirjanpitoa ja logiikkaa. Tarvitaan osoitetieto, joka kertoo missä kohtaa DNA:ta on mikäkin proteiinin osa.

Tietotekniikassa tällaista ohjaustietoa kutsutaan meta-tiedoksi tai tietoa-tiedosta. Eli käytännössä DNA:ssa kaksi eri jaksoa ovat riippuvaisia toisistaan. Toinen "tietää", mikä jakso tulee hänen jälkeensä ja toimii siten DNA-koneistolle osoitelappuna. DNA logiikka osaa näin poimia 'alikokoonpanogeenin' mukaan proteiinien valmistukseen.

Jos hetken ajattelet tämän ohjaustiedon (meta-tiedon) alkuperää evoluutio-opin mukaisesti (syntynyt satunnaisesti), niin huomaat sen mahdottomuuden. Evoluutio-oppi ei anna mitään muuta mekanismia kahden toisistaan riippuvan tietotyypin rakentamiseen ja loogiseen yhteenliittämiseen kuin satunnaiset mutaatiot. Miten meta-tieto ja sitä vastaava erillään oleva proteiinia koodaava tieto syntyivät sattumalta yhdessä, niin että meta-tieto ihan oikeasti kuvaa sitä, milloin koodaavaa tietoa pitää käyttää? Eikö juuri tällaisiin rakenteisiin tarvita ulkopuolinen suunnittelija? Miten tällainen voisi tapahtua eriaikaisilla satunnaisilla nukleotidimuutoksilla sattumalta? HUOM: mutaatiota proteiinissa ei voi testata eli altistaa luonnonvalinnalla ellei ohjaustieto ole olemassa ja käskemässä proteiinin valmistumista.

Toinen ongelma on, että vaikka alikokoonpanoon osuva mutaatio olisi hyödyllinen yhdessä proteiinissa, saattaa se olla haitallinen toisessa valmiissa kokonaisessa proteiinissa. Eli jälleen päästään siihen, että mutaation mahdollisuus luoda uutta heikkenee ja sen todennäköisyys rikkoa jotain kasvaa.

Edellisessä blogissa (http://mistametulemme.blogspot.fi/2016/12/13-ihminen-rapistuva-elio.html) kerroin, miten luonnonvalinta ei pysty kehittämään mitään uutta. Ja sitä edellisessä miten helposti mutaatio rikkoo toimivan rakenteen (http://mistametulemme.blogspot.fi/2016/12/12-mutaatiosta-mutantti.html). Nyt päästiin alkuun sen kanssa, miten yhä varmemmin mutaatio sotkee rakennusohjeita, ennemmin kuin kehittää niitä. Näin ne vain todisteet kumuloituvat. Miten elämä on oikein voinut kehittyä?

Tällä videolla näkee havainnollisesti muutamia vaihtoehtoja miten näitä "osakokoonpanoja" muodostuu (englanniksi alternative splicing). Videosta vain 90 sekuntia kuvaavat tätä, loppu on asiaa, jota käsittelemmä myöhemmin, joten voit jättää sen myöhemmäksi.

Designs in DNA



Lopuksi vielä yksityiskohtaisempi havainnekuva tästä, joka tunnetaan nimellä alternative splicing: