Evoluution mahdollisuudet
Evoluution mahdollisuudet ratkaistaan genetiikassa, ei eliöiden ilmiasun muutoksissa. Se, mitä seuraavassa esitän, ei ole genetiikan tutkimukselle mitenkään vierasta. Tutkijat kyllä tietävät tämän kaiken, mutta silti suuri osa heistä uskoo evoluution mahdollisuuksiin kehittää bakteerista ihminen. Miksi?Heille kaikille on ihan ensimmäisestä yliopiston kurssista alkaen opetettu, että vaikka kaikki näyttää suunnitellulta, pitää koko ajan pitää mielessä, että näin ei ole, vaan kaikki on tullut sattumalta.
Genetiikan kurssit lähtevät liikkeelle siitä, että ensin opetetaan lyhyesti, miten evoluution avulla on kaikki syntynyt. Tämä opetus perustuu yksinkertaiseen havaintoon: kaikki elämä perustuu samaan DNA rakenteeseen ja samoihin proteiineihin, jotka sitä käsittelevät. Näin on ihan bakteerista alkaen aina ihmiseen. Siitä vedetään johtopäätös: koska kaikki on samanlaista, niin kaikki on tullut samasta ja yhdestä alkusolusta (tai solujen joukosta).
Mutta onko samankaltaisuus todiste siitä, että ihminen olisi tullut bakteerista? Ei tietenkään. Yhtä hyvin voi olla niin, että Luoja on käyttänyt samoja periaatteita kaikkialla. Saattaa olla jopa niin, että niistä 24 alkeishiukkasesta, joista maailmankaikkeus koostuu, ja niiden luonnonlakien mukaan, mitkä näitä ohjaavat, ei voi tehdä muunlaista elämää, kuin DNA:han pohjautuvaa. Itse uskon näin - kaikella on tarkoituksensa.
Samankaltaisuuden lisäksi ei ole mitään muuta todistusta viisaimmallakaan tiedemiehellä. Kymmeniä vuosia jatkuneilla kokeillakaan ei ole pystytty todistamaan kehittymistä bakteerista ihmiseksi, vain sitä, että eliöt muuntelevat ja toisinaan, ei läheskään aina, näihin muutoksiin liittyvät perimän muutokset.
Kun ymmärtää muutaman perusperiaatteen siitä, miten genetiikka rakentuu, ymmärtää myös paremmin, mitä mahdollisuuksia evoluutiolla on kehittää bakteerista ihminen ja ymmärtää, mitä mahdollisuuksia ylipäätään on tämänkaltaisen rakenteen syntymiselle sattumalta ja itsestään.
Tämä blogi on kooste pari vuotta sitten julkaisemistani genetiikkaa käsittelevistä artikkeleista, ja on blogiksi erittäin pitkä, mutta kirjaksi lyhyt, joten lue sitä kuin pientä ekirjaa. Joukossa on paljon kuvia ja videoita, jotka lisäksi selventävät asiaa.
DNA ja sen monta proteiinia,
jotka sitä 'hoitavat'
Elämää ohjaa kirjoitus
Ihmisellä on kyky tunnistaa, jos jokin on inhimillistä, älykästä, alkuperää. Kun vastaamme tulee jotain ennestään tuntematonta, tiedämme silti heti, onko se ihmisen tekemä. Kun arkeologi näkee hiekassa kohteen, hän intuitiivisesti tunnistaa, onko kyseessä esine vai luonnon muovaama kohde. Samoin kuin kävelemme hiekkarannalla, tiedämme heti, mikä on tuulen muovaama kuvio ja mikä ihmisen tekemä hiekkalinna.Avaruuden radioaaltojakin on kuunneltu jo vuosikausia, jotta löydettäisiin jotain, mikä olisi älykästä alkuperää. Nämä tiedemiehet ovat aivan varmoja, että he tunnistavat signaalin, jos se tulee älykkäästä lähteestä. Vielä ei ole kuultu kuin kohinaa.
Näet kuvassa merkkejä. Pystyt melko nopeasti tunnistamaan, että kyseessä on kirjoitusta, tietoa, vaikka et osaisi sitä lukea. Uteliaisuutesi kasvaa - olisi niin hieno tietää, mitä siinä sanotaan. Siinä samanlaiset merkit toistuvat epäsäännöllisesti, mutta kuitenkin jotenkin järjestelmällisesti. Eri merkkien esiintymistaajuus on erilainen, mutta vaikuttaisi siltä, ettei se ole täysin satunnainen. Siinä ei myöskään ole loputtomasti toistuvaa samojen merkkien toisintoa.
Tässä on toinen kuva, jossa siinäkin on merkkejä. Siitäkin herää mielenkiinto, että mitä siinä mahdollisesti kerrotaan. Se näyttää jälleen olevan inhimillistä alkuperää, mutta onko se sitä? Se saattaa sisältää merkitystä, mutta mikä sen merkitys on?
Tämä jälkimmäinen teksti on biologisen elämän kirjoitusta. Sitä on jokaisessa solussa. Ei tosin kirjaimina, vaan molekyyleinä, joita ihminen lyhentää A, T, C ja G kirjaimilla. Yhdessä tätä tietoa kutsutaan DNA:ksi - biologisen elämän kirjaksi.
DNA ohjaa solun toimintoja, sisältää proteiinien rakennusohjeet ja se tulee vanhemmiltasi ja sitä kutsutaan myös perimäksi. Se on kirjoitusta siinä kuin morsekirjoituskin tai tämän blogin teksti. Se sisältää tietoa siinä kuin kirjakin.
Me kaikki tiedämme, etteivät kirjat synnyt itsestään. Miten on DNA:n laita?
Kukaan ei ole havainnut tiedon syntyvän itsestään. Maailmassa ei ole yhtään tiedemiestä, joka olisi katseella seurannut, siis havainnut, kun tietoa syntyy soluun tai DNA:han. Kukaan ei ole nähnyt, että kirjoitusta tulisi itsestään mihinkään materiaan. Kirjoitusta, kirjaimia ja materiaakin kyllä häviää itsestään ajan kuluessa ja sitä kautta alkuperäinen viesti sotkeutuu. Näin tapahtuu solussakin.
Maailmassa on paljon kirjoja ja kirjoitusta. Soluissa on näihin kirjoihin nähden moninkertainen määrä kirjoitusta. Havaintoja kirjoja kirjoittavista ihmisistä on luonnollisesti lukemattomia. Tätä voidaan pitää faktana ja luotettavana havaintona. Kun kukaan ei ole nähnyt DNA:ta kirjoitettavan, jää meille ainoaksi mahdollisuudeksi tehdä päätelmiä eli tulkintoja, mistä kirjoitus solun sisälle on syntynyt. Ja tätä tapahtuu tiedemaailmassa, mutta se ei ole sama asia kuin suora havainto.
Tiedetään vain - ja tästä voidaan olla varmoja -, että ihminen ei ole DNA:ta kirjoittanut, vaikka muita kirjoja kirjoittaakin. Ihminen ei voi ottaa mitään kunniaa elämän synnystä tai omasta alkuperästään. Tämä on syytä pitää mielessä.
Solu on miljoonakaupunki pienoiskoossa
Ihmisessä on enemmän soluja kuin maailmankaikkeudessa on galakseja ja yksi solu on monimutkaisempi kuin hienoinkaan galaksi. Tämä on valtavaa ymmärtää.Charles Darwin on nimi, jonka hyvin monet tunnistavat evoluutio-opin isänä. Hänen aikanaan, 1800-luvun puolivälissä, solun luultiin olevan limamuodostelma, jossa tapahtuu kemiallisia reaktioita. Nykyisin tiedetään, että solu on monimutkainen systeemi, joka vastaa lähinnä miljoonakaupunkia.
Solussa on omat tieverkostot, varastot, kommunikaatioverkostot, jätteenhuolto, tehtaat, voimalaitokset, energiansiirto, kaupunginportit, tietopankki, poliisit, sairaalat, korjaajat, lämmittäjät ja jäähdyttäjät, vesi- ja viemäriverkostot, vaarallisten aineiden kuljetukset, ongelmajätteiden hävitys, tärkeiden aineiden kierrätys, puolustusmuurit, moninkertaiset turvallisuus käsittelyt, viruskirjastot ja kaikkea muuta mitä vielä ei ymmärretä.
Solu on jatkuvasti käynnissä. Siellä ei koskaan ole yötä niin kuin miljoonakaupungissa. Koska se on hyvin pieni (juuri mitään ihmisen solua ei voi nähdä silmällä), siellä asiat tapahtuvat hyvin nopeasti. Jos solu olisi oikeasti suurkaupungin kokoinen, kaikki liikkuisivat siellä lähes valonnopeudella. Tästä huolimatta se pystyy johonkin hyvin ihmeelliseen, mihin suurkaupunki ei koskaan pysty. Se pystyy jakaantumaan ilman, että se menettää toimintakykyänsä. Toiminta jatkuu jakaantumisen jälkeen kahdessa uudessa solussa, kuin mitään merkittävää ei olisi tapahtunutkaan. Juuri jakaantuminen on elämän perusedellytys. Biologinen elämä on jotain, mikä pystyy kopioimaan itsensä.
Solussa on kolme tärkeää pääkokonaisuutta: solukalvo, aineenvaihdunta ja siihen liittyvät elimet sekä tietojenkäsittely ja siihen liittyvät järjestelmät. Solukalvon tärkeys unohdetaan usein. Sehan on vain paketin kuori. Se itsessään on kuitenkin hyvin monimutkainen koneisto, joka sallii tiettyjen asioiden kulkea lävitse sisään ja tiettyjen kulkea ulos. Se eristää solun sisäisen maailman ulkopuolen vaaroista.
Solukalvo pitää veden, hapen ja valon
(ultraviolettisäteilyn) solun ulkopuolella.
(ultraviolettisäteilyn) solun ulkopuolella.
Kaikki nämä ovat hyvin vaarallisia solun sisäisille herkille järjestelmille ja koneille. Niin, äkkiä ajattelemalla voisi luulla juuri päinvastoin, että happi, vesi ja valo olisivat solulle hyvin tärkeitä ja siten eivät vaarallisia. Solu ei milloinkaan voisi toimia ilman solukalvoa. Vesi, happi ja ultraviolettisäteily tuhoisivat esimerkiksi solun tietopankin, DNA:n, välittömästi.
Nämä kolme järjestelmää: solukalvo, aineenvaihdunta ja tietojenkäsittely tarvitsevat toisiaan. Minkä tahansa pois ottaminen tuhoaisi loput solusta. Täten on hyvin vaikea kuvitella, mikä solun osista olisi voinut syntyä ensin ilman toisia osia, vähitellen. Ainakaan nykyisessä maailmassa se ei ole mahdollista. Toimivasta DNA:sta ei ole havaintoja solun ulkopuolella esimerkiksi ajelehtimassa vesistöissä. Nykyinen solu, ja näin nykyisen kaltainen elämä, voi olla olemassa vain kaikkien kolmen toimiessa saumattomasti yhteen.
Tasapuolisuuden nimissä mainittakoon, että mitokondrio nimisellä solun sisäisellä elimellä on oma perimänsä ja se peritään ainoastaan äitilinjaa pitkin. Eli periaatteessa kaikilla maailman ihmisillä on sama mitokondrio DNA. Perimme munasolun, ja siis kaikki ensimmäisen solumme rakenteet, äidiltä. Isältä perimme vain 23 kromosomin verran tietoa.
Jos ihmisen koko DNA laitettaisiin yhdeksi nauhaksi, niin se olisi lähes 2 metriä pitkä. Se on kuitenkin tarkoin kääritty solun tumaan, jonka läpimitta on vain viideskymmenestuhannesosa tästä koko pituudesta. Tämä on helpompi ymmärtää, kun kasvatetaan tuma koripallon kokoiseksi. Tällöin DNA on ongen siiman paksuinen ja 200 km pitkä. Miten pakkaisit tämän koripalloon niin, että siimaa voitaisiin lukea kokoajan sopivista kohdin valtavalla nopeudella? Alla oleva kuva hahmottaa sitä hieman ja lopussa oleva video kertoo sen paremmin kuin tuhat sanaa.
DNA on kääritty kromosomeiksi vain silloin kun solu jakaantuu. Muulloin DNA on täyttänyt tuman kolmiulotteisen tilan tarkoin määrätyssä muodossa, siten että DNA nauhan tietyt osat ovat lokeroituneet lähelle toisiaan. Tämä sen tähden, että samaan aikaan tarvittavat DNA:n osat saattavat olla kaukanakin toisistaan, jos nauha olisi suorana. Taivuteltuna oikeat kohdat saadaan lähelle toisiaan.
Tässä ei ole mitään satunnaista, vaan kaikki on tarkoin järjesteltyä. Tumassa olevat arkistonhoitajat kyllä tietävät, mitä kuulu olla missäkin, niin kuin kirjastossa kirjastonhoitaja osaavat laittaa oikeat kirjat oikealle hyllylle. Jokaisessa elimessä tarvitaan eri DNA:n alueita. Solun pitää tietää, mitkä alueet kuuluvat sydämelle, mitkä iholle, mitkä lihakselle. Ne osat mitä ei tarvita, ovat pakattuna tiukalle rullalle pois tieltä. Käytettävät alueet ovat taas auki, jotta niitä voidaan nopeasti lukea. Tämä tietoisuus tulee tarpeen silloin kun solu jakaantumisen jälkeen alkaa avata kromosomeja. Tätä käsittelyä kutsutaan epigenetiikaksi.
Ihmisessä on 100 biljoona omaa solua ja vielä enemmän ihminen kantaa bakteerisoluja. Se on iso luku ja isojen lukujen ymmärtäminen on vaikeaa, mutta tämä saattaa auttaa:
1000 sekuntia on alle 20 minuuttia
Miljoona sekuntia on 12 päivää
Miljardi sekuntia on 32 vuotta
Biljoona sekuntia on 32 000 vuotta
Koska joka solussa on sama DNA (kutakuinkin), niin yhden ihmisen kaikissa soluissa yhteensä on enemmän muistikapasiteettia kuin kaikissa maailma tietokoneissa yhteensä. (Tällä ei valitettavasti ole mitään tekemistä oman muistisi kanssa.)
Alla oleva animaatio näyttää, miten DNA pakataan pieneen tilaan. Kuten siitä nähdään tämä pakkausmekanismi on kokonaisuus, jossa kaikki osat ovat tarpeen, jotta DNA mahtuu tumaan, aukeaa ja jälleen kokoontuu kromosomeiksi solun jakautumista varten.
https://www.youtube.com/watch?v=gbSIBhFwQ4s
Nämä kolme järjestelmää: solukalvo, aineenvaihdunta ja tietojenkäsittely tarvitsevat toisiaan. Minkä tahansa pois ottaminen tuhoaisi loput solusta. Täten on hyvin vaikea kuvitella, mikä solun osista olisi voinut syntyä ensin ilman toisia osia, vähitellen. Ainakaan nykyisessä maailmassa se ei ole mahdollista. Toimivasta DNA:sta ei ole havaintoja solun ulkopuolella esimerkiksi ajelehtimassa vesistöissä. Nykyinen solu, ja näin nykyisen kaltainen elämä, voi olla olemassa vain kaikkien kolmen toimiessa saumattomasti yhteen.
Perimä on pakattu DNA:han tiiviisti
Solujesi tumassa on DNA, joka kertoo sinusta kaiken mahdollisen, jopa mahdolliset sairaudet. Se on tietopankki ja tietokone yhdessä. Siihen tallentuu ihmisen perimä ja se koostuu puoliksi isältä ja puoliksi äidiltä saaduista kromosomeista. Kromosomeja on 23+23 eli yhteensä 46. Perimme siis samanlaiset kromosomit molemmilta vanhemmiltamme. Paitsi miehillä on yksi poikkeus: y-kromosomi, joka periytyy vain isältä eli mieslinjaa pitkin.
Elektronimikroskooppikuva kromosomeista
Tasapuolisuuden nimissä mainittakoon, että mitokondrio nimisellä solun sisäisellä elimellä on oma perimänsä ja se peritään ainoastaan äitilinjaa pitkin. Eli periaatteessa kaikilla maailman ihmisillä on sama mitokondrio DNA. Perimme munasolun, ja siis kaikki ensimmäisen solumme rakenteet, äidiltä. Isältä perimme vain 23 kromosomin verran tietoa.
Jos ihmisen koko DNA laitettaisiin yhdeksi nauhaksi, niin se olisi lähes 2 metriä pitkä. Se on kuitenkin tarkoin kääritty solun tumaan, jonka läpimitta on vain viideskymmenestuhannesosa tästä koko pituudesta. Tämä on helpompi ymmärtää, kun kasvatetaan tuma koripallon kokoiseksi. Tällöin DNA on ongen siiman paksuinen ja 200 km pitkä. Miten pakkaisit tämän koripalloon niin, että siimaa voitaisiin lukea kokoajan sopivista kohdin valtavalla nopeudella? Alla oleva kuva hahmottaa sitä hieman ja lopussa oleva video kertoo sen paremmin kuin tuhat sanaa.
DNA kääriytyminen kromosomiksi
DNA on kääritty kromosomeiksi vain silloin kun solu jakaantuu. Muulloin DNA on täyttänyt tuman kolmiulotteisen tilan tarkoin määrätyssä muodossa, siten että DNA nauhan tietyt osat ovat lokeroituneet lähelle toisiaan. Tämä sen tähden, että samaan aikaan tarvittavat DNA:n osat saattavat olla kaukanakin toisistaan, jos nauha olisi suorana. Taivuteltuna oikeat kohdat saadaan lähelle toisiaan.
Tässä ei ole mitään satunnaista, vaan kaikki on tarkoin järjesteltyä. Tumassa olevat arkistonhoitajat kyllä tietävät, mitä kuulu olla missäkin, niin kuin kirjastossa kirjastonhoitaja osaavat laittaa oikeat kirjat oikealle hyllylle. Jokaisessa elimessä tarvitaan eri DNA:n alueita. Solun pitää tietää, mitkä alueet kuuluvat sydämelle, mitkä iholle, mitkä lihakselle. Ne osat mitä ei tarvita, ovat pakattuna tiukalle rullalle pois tieltä. Käytettävät alueet ovat taas auki, jotta niitä voidaan nopeasti lukea. Tämä tietoisuus tulee tarpeen silloin kun solu jakaantumisen jälkeen alkaa avata kromosomeja. Tätä käsittelyä kutsutaan epigenetiikaksi.
Elektronimikroskooppikuva DNA kaksoiskierteestä
Ihmisessä on 100 biljoona omaa solua ja vielä enemmän ihminen kantaa bakteerisoluja. Se on iso luku ja isojen lukujen ymmärtäminen on vaikeaa, mutta tämä saattaa auttaa:
1000 sekuntia on alle 20 minuuttia
Miljoona sekuntia on 12 päivää
Miljardi sekuntia on 32 vuotta
Biljoona sekuntia on 32 000 vuotta
Jokaisessa solussa on DNA
Koska joka solussa on sama DNA (kutakuinkin), niin yhden ihmisen kaikissa soluissa yhteensä on enemmän muistikapasiteettia kuin kaikissa maailma tietokoneissa yhteensä. (Tällä ei valitettavasti ole mitään tekemistä oman muistisi kanssa.)
Alla oleva animaatio näyttää, miten DNA pakataan pieneen tilaan. Kuten siitä nähdään tämä pakkausmekanismi on kokonaisuus, jossa kaikki osat ovat tarpeen, jotta DNA mahtuu tumaan, aukeaa ja jälleen kokoontuu kromosomeiksi solun jakautumista varten.
https://www.youtube.com/watch?v=gbSIBhFwQ4s
Elämä on kopiointia
Elämää syntyy vain elämästä - kopioitumalla. Tämän totesi Louis Pasteur jo 1800-luvulla eikä sitä sen jälkeenkään ole pystytty kumoamaan - ei edes laboratoriossa kiivaasti yrittämällä.DNA, perimäsi tietopankki, kopioituu biljoonia kertoja elämäsi aikana.
DNA
DNA:ssa on molemmilla reunoilla tukirakenne, joka pitää sen koossa (sokeri+fosfaattimolekyyli). Varsinainen tieto on "tikapuun puolissa". Yksi tikapuun puola koostuu kahdesta osasta, puolikkaasta. Ja yhteen puolikkaaseen on neljä eri vaihtoehtoa. Nämä lyhennetään A, T, C ja G, kirjaimet. Käytännössä ne ovat erilaisia molekyylejä, mutta siitä meidän ei tarvitse välittää. Riittää että ymmärrämme tämän tietojenkäsittelyn tasolla.
DNA:n tiedontallennuksen nerokkuus on siinä, että nämä tikapuun puolan puolikkaat esiintyvät aina pareittain. A & T yhdessä ja C & G yhdessä. Kaksinkertainen kirjanpito estää virheiden muodostumista. Näin myöskin solu pystyy helposti kopioimaan tiedon: halkaistaan tikapuut keskeltä ja täydennetään puolikkaat: Jos puolikkaassa on A täydennetään se T:llä ja jos siinä on C täydennetään se G:llä ja toisin päin. Tämän jälkeen meillä on kaksi täysin samanlaista tikapuuta ja solu voi jakautua - elämä jatkua.
Hedelmöittymisen jälkeen lähdit liikkeelle yhdestä solusta, joka jakaantui. Tätä jakaantumista tapahtui uudelleen ja uudelleen kunnes sinusta tuli sinä - biologisesti ajatellen. Solun jakautuminen tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensin jakautuu tieto eli DNA ja sitten vasta koko solu.
Alla oleva video kertoo miten tiedon kopiointi tapahtuu käytännössä. Kiinnitä huomiota erityisesti siihen miten mekaaninen operaatio se on. Pienen pienet koneet tekevät työn mekaanisesti liikkumalla. Huomaa miten samanlaisia nämä koneet ovat kuin jossakin tehtaassa olevat automaatiokoneet ja robotit. Ne toistavat väsymättä samaa liikettä uudelleen ja uudelleen. Ne ovat atomitason koneita, joten jos yksikin atomi on väärin tai uupuu, kone ei enää toimi suunnitellusti.
Nämä koneet koostuvat useista alikokoonpanoista ja tuhansista osista (aminohapoista). Huomaa myös, että koko tiedon kopiointiprosessi vaatii useita eri koneita. Jos yksikin uupuisi, niin elämä loppuisi.
Miten nämä koneet sitten ovat alun alkaen syntyneet? Yksi ensin, toinen sitten? Mitä ne tekivät ennen kuin ne olivat kaikki olemassa? Mitä se yksi teki ennen kuin se osasi kopioida tietoa? Koneet toimivat vain yhdessä tehtävässä. Huomaa myös ettei niillä ole tietoisuutta, ne ovat atomeja. Ne eivät itsessään voi kehittyä tai sopeutua.
Jotta olisi elämää - sitä, että eliöt lisääntyisivät lajiensa mukaisesti - pitää perimä kopioida. Elämän ytimessä on siis DNA:n kopioituminen. Ilman perimän kopioitumista ei ole elämää. Lisääntyminen vaatii aina, että DNA:n tieto, perimä, siirretään jälkipolvelle. Elämässä on siis kysymys tiedon kopioimisesta.
Elämän synnyn ymmärtämiselle avain asia on tietää, että tämä tietorakenne, DNA, ei osaa kopioitua itsestään. Se ei osaa tehdä itsestään kopiota. Se on passiivinen tietovarasto siinä kuin vaikkapa muistitikku on. Muistitikulla ei tee mitään yksinään, se pitää liittää tietokoneeseen. Samoin on DNA:n kanssa. Se pitää olla toimivan solun sisällä.
Solun sisällä on pieniä proteiineja, jotka itse asiassa ovat koneita. Mekaanisella liikkeellä ne suorittavat erilaisia molekyyliprosesseja. Näistä proteiinikoneista ja molekyyliprosesseista sitten tulee biologinen sinä.
Nämä proteiinikoneet hoitavat myös DNA:n, tiedon, kopioimisen. Alla oleva video selventää asian käytännössä. Pitkät nauhat ovat DNA ja palleroiset möntit ovat proteiinikoneita, jotka suorittavat DNA:n kopioimisen.
Hedelmöittymisen jälkeen lähdit liikkeelle yhdestä solusta, joka jakaantui. Tätä jakaantumista tapahtui uudelleen ja uudelleen kunnes sinusta tuli sinä - biologisesti ajatellen. Solun jakautuminen tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensin jakautuu tieto eli DNA ja sitten vasta koko solu.
Alla oleva video kertoo miten tiedon kopiointi tapahtuu käytännössä. Kiinnitä huomiota erityisesti siihen miten mekaaninen operaatio se on. Pienen pienet koneet tekevät työn mekaanisesti liikkumalla. Huomaa miten samanlaisia nämä koneet ovat kuin jossakin tehtaassa olevat automaatiokoneet ja robotit. Ne toistavat väsymättä samaa liikettä uudelleen ja uudelleen. Ne ovat atomitason koneita, joten jos yksikin atomi on väärin tai uupuu, kone ei enää toimi suunnitellusti.
Nämä koneet koostuvat useista alikokoonpanoista ja tuhansista osista (aminohapoista). Huomaa myös, että koko tiedon kopiointiprosessi vaatii useita eri koneita. Jos yksikin uupuisi, niin elämä loppuisi.
Miten nämä koneet sitten ovat alun alkaen syntyneet? Yksi ensin, toinen sitten? Mitä ne tekivät ennen kuin ne olivat kaikki olemassa? Mitä se yksi teki ennen kuin se osasi kopioida tietoa? Koneet toimivat vain yhdessä tehtävässä. Huomaa myös ettei niillä ole tietoisuutta, ne ovat atomeja. Ne eivät itsessään voi kehittyä tai sopeutua.
Jotta olisi elämää - sitä, että eliöt lisääntyisivät lajiensa mukaisesti - pitää perimä kopioida. Elämän ytimessä on siis DNA:n kopioituminen. Ilman perimän kopioitumista ei ole elämää. Lisääntyminen vaatii aina, että DNA:n tieto, perimä, siirretään jälkipolvelle. Elämässä on siis kysymys tiedon kopioimisesta.
Elämän synnyn ymmärtämiselle avain asia on tietää, että tämä tietorakenne, DNA, ei osaa kopioitua itsestään. Se ei osaa tehdä itsestään kopiota. Se on passiivinen tietovarasto siinä kuin vaikkapa muistitikku on. Muistitikulla ei tee mitään yksinään, se pitää liittää tietokoneeseen. Samoin on DNA:n kanssa. Se pitää olla toimivan solun sisällä.
Solun sisällä on pieniä proteiineja, jotka itse asiassa ovat koneita. Mekaanisella liikkeellä ne suorittavat erilaisia molekyyliprosesseja. Näistä proteiinikoneista ja molekyyliprosesseista sitten tulee biologinen sinä.
Nämä proteiinikoneet hoitavat myös DNA:n, tiedon, kopioimisen. Alla oleva video selventää asian käytännössä. Pitkät nauhat ovat DNA ja palleroiset möntit ovat proteiinikoneita, jotka suorittavat DNA:n kopioimisen.
Tässä videossa ollaan elämän ytimessä. Siinä tapahtuu lisääntyminen ja se alkaa tiedon kopioimisesta. Tämän jälkeen solu jakautuu ja elämä jatkuu. (Huomaa, että koneet vaativat energiaa toimiakseen, ATP molekyylejä, joita toiset koneet valmistavat.)
Nyt kun evoluutiotiedemiehet miettivät, mitä elämä on ja miten se on alkanut itsestään, he kuvittelevat tilannetta, missä ja miten syntyi ensimmäinen itseään kopioiva molekyyli. Huomaa tässäkin siis kopiointi on avainasemassa, mutta he lisäävät käsitteen itseään kopioiva. Tällaista käsitettä ei elämässä ole edes olemassa. Mikään molekyyli ei osaa kopioida itseään. Kopiointi on aina ulkopuolisen tahon suoritus, niin että tämä taho, proteiinikone tässä tapauksessa, osaa aloittaa kopioinnin oikeasta kohtaa, asettaa oikean tiedon oikeaan paikkaan ja päättää milloin kopiointi on suoritettu.
Evoluutio-oppi varaa miljardeja vuosia aikaa, jotta tällainen yllä olevan mukainen elämä syntyi vähitellen jostain toisenlaisesta elämästä. Tätä DNA:n kopioitumiseen perustuvaa elämää edeltävää toisenlaista elämää ei ole koskaan tai missään havaittu, ei olla laboratoriossa rakennettu tai edes paperilla suunniteltu. Kaikki tunnettu biologinen elämä perustuu aina DNA:n kopioimiseen videolla kuvatun prosessin kaltaisesti. Ei ole mitään muuta biologista elämää - ei ole.
Jos siis näet uutisotsikossa, jossa sanotaan, että tiedemiehet ovat luoneet uutta elämää, niin tarkista ensin perustuiko se DNA:n kopiointiin näillä jo tunnetuilla kopiointiproteiineilla. Jos, ja kun, perustuu, niin he eivät luoneet yhtään mitään, vaan vain muokkasivat nykyistä elämää.
Kun tämän biologisen elämän ytimen on ymmärtänyt, ei enää voi ajatella, millainen olisi se toisenlainen elämä, josta tämä olisi voinut tulla. Tämä filosofia, että elämä perustuu tiedon kopiointiin ja miten DNA:n ja proteiinikoneiden avulla se hoidetaan, on samalla kertaa sekä hyvin monimutkainen että yksinkertaisin mahdollinen tapa asian hoitamiseen. Ei voi olla olemassa jotain tätä yksinkertaisempaa käsitettä ja toimivaa mekanismia, joten tämä ei ole voinut kehittyä jostain toisesta vähäisemmästä. Tämä on yksinkertaisin mahdollinen ja samalla ainoa sekä toimiva.
Tiedonkäsittely solussa
Solun sydämessä, tumassa, on turvallisen suojavallin sisällä kallein asia, tietokanta, joka kertoo, miten sinut rakennetaan. Tämä tietokanta on 3 miljardia "tikapuun puolaa" pitkä, eli n. 2m, ja kulkee nimellä DNA.Nyt meillä on ongelma: DNA on tumassa, mutta siinä olevien rakennusohjeiden mukaan pitäisi rakentaa proteiineja "tehtaassa", joka on tuman ulkopuolella. DNA:ta ei voi kuljettaa pois tumasta tehtaaseen, koska sitä tarvitaan koko ajan moneen eri asiaan. Rakennusohje pitää siis kopioida ja kopio kuljettaa tehtaaseen. Aivan kuin oikeassakin yrityksessä: toimistosta koneen rakennusohje, piirustus, kopioidaan ja viedään kopio tehtaaseen.
Täksi kopioksi riittää puolikas tikapuuta, sillä olihan puolikkaissa aina sama tieto, koska A&T ja C&G esiintyivät aina vain pareittain. Tätä kopioitua puolikasta kutsutaan RNA:ksi. Proteiinikoneet lukevat DNA:ta ja kirjoittavat RNA:n. Sitten RNA kuljetetaan tuman ulkopuolelle ribosomi nimiseen tehtaaseen, jossa proteiini valmistetaan. RNA:ssa on osoite, joka kertoo mihin tehtaaseen se pitää viedä.
Tässä on huomioitava tärkeä asia: ribosomin, tehtaan, on ymmärrettävä RNA:n ohje. Sen on osattava lukea se. Sen on ymmärrettävä, että sitä luetaan kolmen merkin ryhmissä. Sen on ymmärrettävä, että se kokoaa proteiinin niin kuin DNA sen oletti tekevän, jotta valmistuu se proteiini, jonka DNA-tietokone (DNA + epigeneettiset mekanismit) päätti valmistaa.
Tässä on kyseessä selkeä kommunikointilinkki. Kommunikoinnissa sekä lähettäjän että vastaanottajan on puhuttava samaa "kieltä". Niiden välillä on oltava sopimus siitä, miten tiedonvälitys hoidetaan ja ymmärretään. Koska ne ovat etäällä toisistaan solun mittakaavassa, olisi teoriassa mahdollista, että ne muuttavat sopimusta itsekseen, vahingossa, sattumalta, toisesta riippumatta. Tällöin ei kommunikointi enää toimisi ja solu kuolisi, elämä loppuisi. Kääntäen tämä kommunikointisopimus ei myöskään ole voinut kehittyä jotenkin vaiheittain, ensin toiseen ja sitten toiseen päähän. Sen on ollut oltava olemassa solun elämän alusta asti, yhtä aikaa.
Luonnollisesti nämä molekyylitason rakenteet eivät omaa mitään omaa ymmärrystä tai tietoisuutta. Eivät ne tiedä mitä tekevät. Ne toimivat niin kuin koneet: suorittavat niille suunniteltua tehtävää järjestelmällisesti. Täten ne eivät voi itse tehdä keskenään sopimustakaan siitä miten kommunikointi hoidetaan.
Miten sopimus sitten on syntynyt? Kas siinäpä hyvä kysymys pohdittavaksi. Joku on asettanut sen ulkopuolelta - ulkopuolisen tarkkailijan roolissa, määrättävä se kieli, millä tieto kerrotaan ja miten se luetaan.
Tämä animaatio antaa hyvän käsityksen siitä, miten kaikki tapahtuu:
From DNA to protein - 3D
Tieto muuttuu rakenteeksi
Solun tumassa olevasta DNA:sta on kopioitu RNA. RNA on viety ribosomi nimiseen tehtaaseen. Nyt alkaa proteiinin valmistus. Tässä ihmeellisessä tapahtumassa tieto muutetaan rakenteeksi, koneeksi, joka oikeasti toimii. Se mikä proteiini valmistetaan, riippuu siitä mistä kohtaa DNA:ta ohje kopioitiin.Kun tietokone tallentaa kaiken tiedon nollilla ja ykkösillä, niin DNA tallentaa tiedon A, T, C, tai G molekyylillä. Näiden molekyylien käsittely ei tapahdu sähköllä eikä suoraan kemiallisesti, vaan molekyylimekaniikalla. Tätä mekaniikkaa hoitaa proteiinikoneet. Virallisesti proteiinit tai entsyymit, mutta kone nimitys on hyvin kuvaava.
Tietokoneessa yhden suomenkielen aakkosen tallentamiseen menee kahdeksan nollaa tai ykköstä. Esimerkiksi "A"-kirjain on 01000001 tietokoneen muistissa. DNA:ssa niitä neljää merkkiä luetaan kolmen erissä ja koska jokaiseen paikkaan on neljä vaihtoehto voidaan kolmella merkillä kertoa 4*4*4 = 64 eri vaihtoehtoa. Näitä eri vaihtoehtoja käytetään proteiinien rakentamisessa niin, että jokainen kolmen merkin sarja (codon), esimerkiksi CCG tarkoittaa jotain aminohappoa. Aminohappo taas on proteiinikoneen rakennuspalikka eli koneen osa, ikään kuin levy, ruuvi tai mutteri.
Erilaisia aminohappoja maailmassa on paljon, mutta elämä käyttää vain tiettyjä 20:tä. Lisäksi aminohappoja on sekä vasen- että oikeakätisiä niiden avaruudellisen muodon mukaan, mutta elämä käyttää aina vain vasenkätisiä. Laboratoriossa aminohappoja valmistettaessa tulee yleensä molempia kätisyyksiä yhtä paljon. Kysymys pohdittavaksi: Miten siis elämä käyttää vain vasenkätisiä? (Ei siis ainakaan sattumalta.)
Aminohappojen käsittyys
Jokaisella aminohapolla on omanlaisensa kuljetin, jolla on erilainen tunnistuspää. Se on vastinpari RNA:ssa olevalle kolmen puolan pätkälle (codon). Tästä tehdas (ribosomi) tietää laittaa aminohappoja DNA:n tarkoittamassa järjestyksessä peräkkäin.
Tehtaasta tulee ulos ikään kuin helminauha, jossa erilaiset aminohapot seuraavat toisiaan. Tämä helminauha viedään toiseen tehtaaseen, joka laskostaa siitä oikean muotoisen koneen (proteiinin).
Kun aminohappoketjuja tehdään satunnaisesti tutkijoiden toimesta laboratoriossa, tulee niistä lähes aina vain toimimattomia myttyjä. Kun niitä tehdään solussa DNA:n ohjeen mukaan, ne todella toimivat. Vaihtoehtoja erilaisten ketjujen rakentamiseen satunnaisesti on loputtomasti*, vain hyvin harvat, tähtitieteellisen harvat, muodostavat kolmiulotteisen toimivan rakenteen. Mistä DNA sai juuri toimivat rakennusohjeet itseensä monista mahdollisuuksista?
*) Koska Aminohappoja on 20 ja niitä voi olla peräkkäin jopa yli 1000 niin erilaisia vaihtoehtoja on sellainen luku, kun kerrot 20 itsensä kanssa 1000 kertaa peräkkäin: 20 x 20 x 20 x 20 x … Liian iso kotitietokoneellakin laskettavaksi. Luvussa on yli tuhat nollaa.
Koska vaihtoehtoja on näin paljon, sokeasti arvaamalla ja kokeilemalla toimiiko proteiini, ei pysty edes yhtä toimivaa proteiinia rakentamaan useissakaan miljardeissa vuosissa, puhumattakaan niistä sadoista proteiineista, joita yksinkertaisinkin elämänmuoto tarvitsee.
Alla olevat kuvat pyrkivät kertomaan, mikä ero on sokealla arvauksella (mytty) ja tarkoituksenmukaisuudella (toimiva rakenne):
Tässä sama prosessi animaationa alla olevassa videossa. Siitä näet hyvin, miten järjestelmällinen koko tämä prosessi on.
DNAtranscription and translation [HD animation]
Kun syvästi ymmärrät tämän prosessin, jossa tiedosta tulee rakenne, alat ymmärtämään myös biologista elämää uudella tasolla. Tasolla, jossa tiedosta tulee elämän perusta.
Sisälläsi on pieniä koneita
Olemme päässeet niin pitkälle, että vihdoin voimme tutustua näihin solun toiminnasta vastaaviin koneisiin lähemmin. Nämä koneet, proteiinit, entsyymit, vastaavat kaikesta solun toiminnasta.Tässä ensimmäisessä kuvassa on sekä taiteilijan näkemys, että elektronimikroskooppikuva bakteerin siimamoottorista. Bakteerit voivat liikkua pyörivien siimojen avulla. Tätä siimaa pyörittää ihan sähkömoottorin näköinen moottori, mutta se ei toimi sähköllä vaan solun sisäisellä energialla (ATP-molekyylit). Sen ominaisuudet ovat huikeat: jopa 200 000 kierrosta minuutissa ja suunnan vaihto alta kierroksen täydestä vauhdista. Siinä on akselit, laakerit, roottorit ja staattorit niin kuin sähkömoottorissakin.
Alla olevassa kuvassa oranssilla proteiini, jonka tehtävä on kuljettaa kuormaa solun sisällä. Kyseessä luonnollisesti taiteilijan näkemys asiasta. Sen alla tarkempi kolmiulotteinen mallinnus ko. proteiinista. Jos haluat nähdä miten se liikkuu, klikkaa tästä: http://i0.wp.com/www.artofthecell.com/wp-content/uploads/2014/05/John-Liebler-Kinesin-Walking.gif?zoom=2&resize=256%2C256
Alla olevassa videossa näkyy miten solun sisäistä energiatabletteja (ATP) valmistetaan pyörivän protonimoottorin avulla. Näistä ATP molekyyleistä kaikki muu solussa saa energiansa. ATP on solun koneiden polttoainetta. Ilman ATP:tä mikään ei toimi solussa. Kaikki solussa nojaa siihen, että on juuri ATP-molekyyleja, joka tarjoavat energiaa eikä mikään muu. Jos solusta poistetaan ATP, niin käy kuin sähkölaitteelle, jonka tepseli vedetään seinästä, kaikki pysähtyy. ATP on yhdistävä tekijä kaikkien näiden itsenäisten koneiden välillä.
Tämä ATP moottori tekee yksinkertaisimman mahdollisen toiminnon solun elämän kannalta: muuttaa protoneja energiamolekyyleiksi, joita muut solun elimet käyttävät. Onko tämä moottori mielestäsi niin yksinkertainen, että se voi syntyä sattumalta, vahingossa, itsekseen ja kerralla kuntoon?
Ei ole yksinkertaisempaa tunnettua välivaihetta, mistä tämä kone olisi voinut tulla vähitellen - ei ole mitään yksinkertaisempaa vaihtoehtoa protonille, jolla tämä kone käy. Protoni on alkeishiukkannen, atomin rakenneosa.
Yksinkertaisimpaan asiaan tarvitaan siis hyvin monimutkainen kone, jonka rakennusohje on hyvin laaja, tuhansia nukleotidejä (tikapuun puolia) pitkä. Kun yksinkertainen asia vaatii monimutkaisen koneen, ei voi olla kehityspolkua toimivine välivaiheineen. Voi olla polku vain ei-mistään suoraan tähän toimivaan koneeseen.
Insinöörimieli on taipuvainen ajattelemaan, että se on niin tarkoituksellinen, ettei se voi syntyä kuin suunnittelemalla. Lisäksi suunnittelijan on tunnettava atomirakenne hyvin yksityiskohtaisesti - myös ATP:n molekyylirakenne.
Tämän ATP tuotantolaitoksen on ollut oltava olemassa "ensimmäisenä" solun rakenteista, koska muut proteiinit toimivat vain tämän tuotoksella, mutta tämän itsensä rakennusohje on DNA:ssa. Proteiinit, jotka lukevat tämän ATP moottorin rakennusohjeen DNA:sta, tarvitsevat tämän moottorin tuottamaa energiaa, ATP molekyylejä, toimiakseen. Mutta ATP molekyylejä ei siis ole, ennen kuin on tämä tuotantolaitos. Siis mikä oli ensin? Vai kenties kaikki samanaikaisesti?
Solussa kaikki todella on tarkoin suunniteltua. Solun syntyminen sattumalta on yhtä todennäköistä kuin, että miljardi tornadoa synnyttää Boeign-747 lentokoneen vähitellen kaatopaikalla, mukaillakseni Fred Hoylen kuuluisaa lausetta, johon hän päätyi tehtyään tilastollista analyysiä elämän sattumanvaraisen syntymisen mahdollisuudesta.
Mutaatio DNA:ssa
Mutaatio on tiedon muutos DNA:ssa, biologisen elämän rakennusohjekirjassa. Esimerkiksi A muuttuu C:ksi. Näitä on havaittu tapahtuvat ja usein sanotaan, että ne tapahtuvat sattumalta tai ainakin ennalta aavistamatta. Silti niitä tapahtuu toisiin DNA:n osiin enemmän kuin toisiin. DNA:ta tarkastelemalla havaitsemme, että silloin tässä kaksoiskierteessä tai tikapuussa, kuten olen sitä nimittänyt, yksi puola muuttuu toiseksi. (On muitakin mutaatiotyyppejä kuten lisäykset ja poistot, mutta niistä ei tässä yhteydessä.)Tämä muutos sitten vaikuttaa siihen, millainen proteiini valmistetaan. Siinä mahdollisesti yksi aminohappo muuttuu toiseksi.
Kärpäsillä tehdyt mutaatiokokeet
johtivat rakenteen rappeumiin.
johtivat rakenteen rappeumiin.
Tässä kuvassa tapahtuu yhden nukleotidin satunnainen mutaatio:
DNA:n mutaation mukaisesti siitä kohdasta valmistettava aminohappo muuttuu toiseksi:
Lopputuotteessa eli proteiinissa se taasen aiheuttaa rakenteellisen muutoksen (koneen käsivarsi lyhenee), joka johtaa virheelliseen toimintaan. Vasemmalla toimiva proteiinikone ja oikealla mutanttikone, joka ei enää pysty suorittaaan tehtäväänsä:
Tämä kuvitteellinen mutanttikone ei enää pysty toteuttamaan sitä, mitä sen alun perin piti eli syntetisoimaan jotain molekyylirakennetta yhteen (kuvassa oikealla alhaalla). Näin tätä molekyyliä ei enää tuoteta riittävästi solussa. Tästä kärsii ensin solu ja sitten koko ihminen, varsinkin jos tämä mutaatio on periytynyt eli on jokaisessa solussa.
Huomaa miten pieni muutos, yhden tikapuun puolan muutos, voi aiheuttaa aminohapon muuttumisen proteiinissa toiseksi ja tämä rampauttaa proteiinin toiminnan. Pienen pieni muutos tuhoaa toiminnan. Evoluutio-oppi kuitenkin nimeää nämä pienet satunnaiset muutokset uusia rakenteita luovaksi mekanismiksi, jonka avulla yksisoluisesta bakteerista on tullut vuosimiljoonien aikana ihminen.
Uuteen toimivaan rakenteeseen tarvitaan tuhansia tikapuun puolia, jotka ovat tarkoin järjestäytyneet. Hyvin helposti näkee, miten tulee näitä yhden nukleotidin muutoksia sattumalta ja mihin ne johtavat: ongelmiin. Samalla on vaikea kuvitella, miten tulisi tuhansia satunnaisia muutoksia useissa peräkkäisissä sukupolvissa uutta kehittynyttä rakennetta varten. Ja tämän pitäisi tapahtua niin, että välivaiheet eivät olisi haitallisia eri sukupolvissa eli eivät rikkoisi proteiinin olemassa olevaa toimintaa.
Tässä on rappeutumisen ja kehittymisen ero. Toinen on helposti ymmärrettävissä, toinen tuntuu käsittämättömältä. Toisesta on paljon havaintoja ja toisesta ei.
Tällä videolla muutamia esimerkkejä, mitkä havainnollistavat selkeästi, kuinka herkkiä nämä proteiinit ovat satunnaisille muutoksille. Videon ensimmäinen 1½ minuuttia käy animaatioin läpi sen minkä yllä esitin kuvin.
Jos kirjaan tehdään satunnaisia muutoksia muuttamalla kirjaimia sieltä täältä vähitellen kirjan sanoma rappeutuu. Tällä tavoin ei kirjaan synny uutta juonen käännettä, joka sopisi kirjan muuhun tarinaan. Ei vaikka jokaisen muutetun kirjaimen jälkeen kirjan sanoma joko hylätään tai hyväksytään sen pohjalta ymmärrettiinkö se ja sopiko se tavoitteeseen. Kymmeniä sivuja eripuolilla kirjaa pitäisi silloin olla koko ajan puolivalmiina, muodossa, josta ei ymmärretä mitään ja tällöin satunnaiset muutokset pitäisi hylätä. Kirja voisi vain rappeutua. DNA on rakennusohjekirja, jonka sisältö on tarkoituksenmukainen. Satunnaisilla muutoksilla se rappeutuu.
Proteiinikoneita komponenteista - Mutaatioiden vahingollisuus kasvaa
Ihmisellä on DNA:ssa noin 20 000 geenijaksoa (proteiinien rakennusohjetta), joiden pitäisi koodata proteiineja. Kuitenkin ihmisellä on havaittu satojatuhansia valmiita eri proteiineja. Miten tämä on mahdollista?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, autoissa.
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.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
Tässä vielä yksityiskohtaisempi havainnekuva tästä prosessista, joka tunnetaan nimellä alternative splicing:
Päällekkäinen koodaus ja Mutaatiot
Elämän käyttämiä aminohappoja on 20 erilaista ja ne koodataan kolmen nukleotidin (tikapuun puolan) pätkillä. Yhteen nukleotidiin on neljä eri vaihtoehtoa. Eli kolmella "bitillä" voidaan koodata 4*4*4 = 64 eri vaihtoehtoa.
Nukleotidit kolmen erissä
vastaavat aminohappoja
Miten on ratkaistu, että 64:stä vaihtoehdosta aina saadaan jokin vain 20:stä eri aminohaposta? Siten että useampi eri kolmen bitin koodi (tripletti, codon) koodaa samaa aminohappoa. Esimerkiksi CCT, CCC, CCA ja CCG kaikki koodaavat proliini nimistä aminohappoa. Alla olevassa taulukossa kohta 2/2.
Taulukossa näkyy mitkä kolme koodia (codon)
vastaavat mitäkin aminohappoa
vastaavat mitäkin aminohappoa
Miksi näin? Toisaalta tämä tekee sen, että mutaatio ei välttämättä muuta aminohappoa lainkaan, sillä tässä esimerkkitapauksessa viimeinen nukleotidi tripletistä voi muuttua miksi tahansa ja aina tulee sama proliini aminohappo. Eli proteiini ei muutu mitenkään. Viimeisen nukleotidin mutaatio on siis täysin neutraali tälle proteiinille. Mutta tämä ei ole ainut syy tällaiseen nelinkertaiseen koodaukseen.
DNA:ta voidaan lukea monella eri tapaa. On havaittu, että sitä luetaan kahteen eri suuntaan ja luku voidaan aloittaa mistä tahansa, mutta selkeästi määrätystä kohdasta. Päällekkäisiä lukukehyksiä voi olla jopa kymmenen.
Nuolen osoittamaa nukleotidia
käytetään monessa eri lukukehyksessä
käytetään monessa eri lukukehyksessä
Eli vaikka aminohappoja koodataan kolmen pätkissä, niin tietyssä tapauksessa sama nukleotidi on ensimmäinen bitti, mutta toisessa tapauksessa toinen, riippuen siis mistä kohtaa lukeminen on alettu. Alla olevan esimerkin mukaisesti.
Esimerkkikoodi:
1 2 3 4 5 6 7 8 9
C A T T A T G A T A A …
Kun lukeminen aloitetaan kohdasta 1, saadaan CAT, TAT, GAT, …
Kun lukeminen aloitetaan kohdasta 2, saadaan ATT, ATG, ATA, …
Kun lukeminen aloitetaan kohdasta 3, saadaan TTA, TGA, TAA, …
Yhdessä nämä kaksi asiaa (64/20 koodaus ja useat lukukehykset) muodostavat äärimmäisen nerokkaan tiedon pakkauksen. Näin vähäisellä määrällä DNA:ta voidaan tehdä todella monia erilaisia lopputuotteita, proteiineja. Siksi ihmisellä voi olla lyhyempi DNA kuin sipulilla, mutta silti ihminen on biologisesti monipuolisempi. Tämän päällekkäisen rakenteen suunnitteluhaaste helposti ylittää ihmisen kyvyn rakentaa tietoa. Voimme lukea sitä ja oppia siitä, mutta voimmeko koskaan täydellisesti ymmärtää sitä?
Otetaan esimerkki asiaa selventämään:
Haluat koodata proliini aminohapon, se alkaa aina CC ja kolmas nukleotidi voi olla mikä tahansa. Valitset satunnaisesti G.
Mutta haluat koodata sitten glutamiinin (joka koodataan joko CAA tai CAG) alkaen toisesta lukukehyksestä edellisestä proliini koodauksesta (CCG) eli alku mikä sinun pitäisi käyttää siitä on CG, kun pitäisi olla CA. Koska proliini voitiin koodata myös CCA, vaihdat proliinin koodauksen tähän, jotta saat glutamiinin koodaukseen oikean alun toisesta kirjaimesta eli CA ja lisäät perään toisen A:n (CAA). Nyt olet koodannut kaksi aminohappoa vain 4:llä merkillä (CCAA)! (Näitä aminohappoja voidaan käyttää vain eri proteiineissa, koska RNA rakentuu aina kokonaisista 3 nukleotidin jaksoista.)
Jos olet taitava DNA:n suunnittelija, voit näin pelata näillä koodausvaihtoehdoilla rakentaen satoja tai tuhansia aminohappoja pitkiä ketjuja jopa kymmenessä erilaisessa päällekkäisessä lukukehyksessä! Mutta sinun on silloin todella oltava älykäs ja tiedettävä ihan kaikki, mitä olet tekemässä ja osattava laittaa miljoonia nukleotideja oikeaan järjestykseen yhdellä kertaa.
Koska ymmärryksemme ainakin vielä pitkään tulee olemaan vajavainen, on myös hyvin vaarallista alkaa muuttamaan DNA:ta. Sillä muuttamalla tietyn kohdan saamme yhteen lukukehykseen haluamme muutoksen. Mutta esimerkiksi jos poistamme perinnöllisen sairauden yhdestä lukukehyksestä, saatamme tehdä vielä suuremman virheen toiseen lukukehykseen, jota emme vielä ole havainneet.
Tämä on tietokoneohjelmien ohjelmoinnissa hyvin tunnettu ja tavallinen ongelma. Yhden virheen korjaus saattaa aiheuttaa pahemman virheen toisaalla.
Kaikki edellinen tarkoittaa myös, että satunnaisen mutaation mahdollisuudet saada aikaan jotain kehittyneempää pienenivät juuri kymmenkertaisesti verrattuna siihen, että olisi vain yksi koodaus yhdessä paikassa. Sillä vaikka muutos olisi jollain tavalla positiivinen yhdessä lukukehyksessä, on todennäköistä, että se on haitallinen kaikissa muissa!
Myös tämän takia näyttää siltä, että mutaatiot eivät saa aikaiseksi uusia rakenteita, vaan vain rikkovat olemassa olevia. Tämä taasen tarkoittaa, ettei evoluutiolla ole mekanismia. Mekanismin uupuminen taas tarkoittaa, että evoluutio ei kehitä mitään uutta.
Todisteet kumuloituvat. Sattuma ei ehkä ollutkaan se, joka kehitti uutta, vaan se ainoastaan tuhoaa olemassa olevaa. Tämän tuhoamisen avulla voi syntyä, kumma kyllä, uusia lajeja.
Tässä videossa päällekkäisten lukukehysten havainnollistamista lisää:
https://youtu.be/Bm67oXKtH3s?t=662
HUOM: Edellisessä kappaleessa käytiin läpi miten 20 000 geenistä saadaan yli 100 000 proteiinia. Myös nämä päällekkäiset lukukehykset auttavat ratkaisemaan tätä samaa haastetta.
Sen lisäksi, että tietystä DNA:n pätkästä tehdään erilaisia proteiineja monessa kerroksessa, siihen samaan proteiinia koodaavaan tietoon voi olla upotettuna myös osoite (binding section), joka kertoo, että keskeltä tätä toista proteiinia alkaa joku muu proteiinikoodaus (tai tieto).
Tätä on hiukan vaikea selvittää, jos et ole ikinä ohjelmoinut, mutta yritetään. Tiedät, että jokaisella talolla on katuosoite. Mitä jos katuosoitteeseen olisi myös piilotettu tieto siitä, miten talo on rakennettu. En tiedä miten, mutta jotenkin. Tämän kaltaisesta 'salakirjoituksesta' on kysymys. Nyt jos (satunnaisesti) muutettaisiin (mutaatio) tätä rakennusohjetta, niin katuosoitekin muuttuisi. Ja tämän jälkeen posti ei enää löytäisi perille!
Kun tämän ymmärtää, niin tulee lopulta täysin vakuuttuneeksi, että evoluutiolla ei todellakaan ole mitään mekanismia, joka synnyttäisi uutta tietoa. Sen lisäksi, että evoluutiota ei luonnossa tapahdu, se ei vain voi tapahtua edes teoriassa. Se on vastoin kaikkea sitä, mitä ymmärrämme tietojenkäsittelytieteestä. Evoluutio ei vain voi johtaa kehittyneempiin rakenteisiin, vaan vain rikkoutuneisiin rakenteisiin. On olemassa vain devoluutiota.
Genomimme on niin ristiinneulottu kokonaisuus, jossa kaikki riippuu kaikesta, että se voidaan saattaa toimimaan vain "kerralla kuntoon" periaatteella. Sen kokoaminen vaiheittain olisi vielä haastavampaa. Se on kokonainen toimiva paketti, joka alun perin oli täydellinen. Sitten tapahtui jotain, joka alkoi rikkomaan sitä (ihmisen syntiinlankeemus ja osittainen ero Jumalan ylläpitävästä voimasta).
Tässä linkki videoon, jossa kaksoiskoodausta esitellään havainnollisesti. Huomaa myös miten siinä sama aminohappo koodataan kahdella eri tapaa, jotta osoitteeseen saadaan oikea koodaus. Tämä on siis saman kaltainen kuin edellisessä kappaleessa oleva tiivistetty koodausesimerkki. Designs in DNA
Otetaan ensin vertaus tietokonepeliin. Tietokonepelit ohjelmoidaan kirjoittamalla koodia, joka sisältää käskyjä tietokoneelle. Toinen osuus tietokone peleissä on grafiikka. Lopulta kuitenkin tietokoneen muistissa kaikki on nollia ja ykkösiä. Kuvatkin esitetään siis tietona, pisteiden värikoodeina. Niistä sitten tietokone osaa piirtää kuvaruudulle esimerkiksi alla olevan kuvan tapaisen pelin taustat ja muut kohteet. Tämä graafinen osuus vastaa solun geenejä, joista tehdään proteiineja.
Sen lisäksi tietokonepelissä on kaikki se logiikka, josta pelin periaatteet muodostuvat. Peli "kuuntelee" mitä näppäimiä on painettu. Sen jälkeen se tulkitsee, mitä pitää tehdä, jos esimerkiksi nuoli-ylös näppäintä on painettu. Mahdollisesti laskee joitain ja siirtää pelikohdetta ylöspäin. Yllä olevassa pelikuvassa esimerkiksi tätä kuumailmapalloa. Sitten pelin logiikka tutkii mahdollisia yhteentörmäyksiä tai muita peliin kuuluvia sääntöjä. Yleensä tämä logiikkaosuus on paljon monimutkaisempi kuin varsinainen grafiikka.
Myös DNA:n pitää tehdä päätöksiä siitä, mitä proteiinia milloinkin valmistetaan. DNA:sta siis vain pieni osa (alle 2%) koodaa proteiineja. Koko loppuosa on käytettävissä siihen logiikkaan mikä päättää, mitä proteiinia pitää milloinkin valmistaa. Siellä on samanlaisia päättelyyn kykeneviä osuuksia kuin tietokoneessa. MIT yliopisto on jopa tehnyt tietokoneohjelmointiympäristön millä tätä logiikkaa voidaan bakteerisoluihin ohjelmoida ja ottaa käyttöön.
( http://news.mit.edu/2016/programming-language-living-cells-bacteria-0331)
Tämä DNA-tietokone on kuumeisen tutkinnan kohteena. Mutta jo nyt tiedetään, että siellä tehdään samanlaisia loogisia päätelmiä kuin tietokoneessa. Esimerkiksi DNA kuuntelee kuinka paljon solu saa ultraviolettisäteilyä. Jos se ylittää jonkun tietyn tason, niin tuotetaan lisää pigmenttiä (eli ihminen ruskettuu). DNA:ssa voidaa tutkia myös useampaa ehtoa kerralla. Sitä kutsutaan "JA" ehdoksi kun useampi syöte pitää yhtä aikaa toteutua. Hyvin tyypillinen päättely myös tietokoneissa.
Vielä 10-15 vuotta sitten tätä geenien ulkopuolista aluetta kutsuttiin roska-DNA:ksi. Evoluutioprofessoreiden väite oli, että se on historian aikana kertynyttä roskaa. Ja tätä roskaa todella olisi tarvittu, jotta evoluutiolla olisi jokin edes kuviteltu mekanismi voinut olla. Vuonna 2007 valmistunut ENCODE projekti kuitenkin varmisti, että jo 80%:lla siitä oli havaittu käyttöä. Loppulausunto oli, että varmaan lopullekin havaitaan, kun tutkitaan lisää ja näin myös koko ajan tapahtuu.
ENCODE projektista lyhyt selvitys:
https://www.youtube.com/watch?v=Y3V2thsJ1Wc
Virallinen englanninkielinen nimi tälle, mitä itse kutsuin tässä DNA-tietokoneeksi, on regulator area of DNA eli DNA:n sääntelyalue. Aika vaatimaton nimi maailman monimutkaisimmalle tietokoneelle, joka vastaa kaikesta bilogisesta elämästä kaikissa eliöissä.
Tässä vielä video siitä, miten solu "kuuntelee" ulkopuolisia signaaleja ja toimii niiden mukaan :
https://www.youtube.com/watch?v=vi-zWoobt_Q
Erilaiset kemikaalit, ultraviolettisäteily ja solun jakautuminen itsessään aiheuttavat sellaista stressiä DNA:n kaksoiskierteeseen, että se katkeilee, korvautuu väärillä molekyyleillä ja monella muulla tapaa menee rikki. Tätä rikkoutumista tapahtuu itseasiassa hyvin paljon ja jokaiselle rikkoutumistyypille on omat korjausproteiininsa. Näitä proteiineja on useita kymmeniä erilaisia.
Alla olevassa kuvassa yksi esimerkki. Ensin tulee paikalle proteiinikone, joka poistaa rikkoutuneen nukleotidin puolikkaan. Sitten tulee toinen ”työkalu”, proteiinikone, joka poistaa myös naapuri nukleotidit ja katkaisee rungon siltä kohdin. Sitten paikalle rientää asentaja, joka laittaa oikeat nukleotidit paikalleen. Ja viimeisenä viimeistelijä, joka korjaa rungon ehjäksi. Mahtava operaatio.
Nämä proteiinikoneet ”juoksevat ” pitkin DNA:ta jatkuvasta vaurioita korjaten. Ja koska vaurioita on useita eri tyyppejä, tarvitaan jokaiselle vauriotyypille omat koneensa. Ilman näitä korjaajia solu kuolisi hyvin nopeasti tiedon korruptoitumiseen. Varsinkin solun jakautuessa jälkeläisiin tulisi liikaa virheitä.
Nämä koneet pystyvät korjaamaan virheitä noin suhteessa 999 virhettä tuhannesta. Eli ne korjaamattomaksi jääneet virheet ovat niitä mutaatioita. Jos näitä koneita ei siis olisi, mutaatioita tulisi tuhat kertaisesti enemmän. Se tarkoittaisi siis, että geneettinen informaatio korruptoituisi tuhat kertaa nopeammin.
Hieno tutkimustulos ja löydös, Nobelin arvoinen, mutta ei evoluution kannattajille. Nimittäin tämä tarkoittaa sitä, että elämä ei ole voinut onnistuneesti jatkaa kulkuaan ilman näitä löydettyjä proteiinikoneita. Kuvitellun alkusolun kopioituminen olisi kärsinyt niin monesta virheestä, että sen elinkelpoisuus olisi loppunut alkuunsa.
Mutta nämä korjauskoneet voisivat syntyä pikku hiljaa miljoonien vuosien aikana, sanoo evoluutioon uskovat. MUTTA kun ei ole miljoonia vuosia käytettävissä. Nämä koneet tarvitaan jo ensimmäiseen elämän sukupolveen!
Nämä korjauskoneet rakennetaan DNA:ssa olevien ohjeiden avulla. Evoluution määritelmän mukaan näiden rakennusohjeiden olisi pitänyt syntyä DNA:han sattumalta ja vähitellen. Mutta ennen kuin nämä rakennusohjeet olisivat voineet tulla vähitellen ja sattumalta valmiiksi, nämä solun elämän aikana tulevat DNA:n virheet olisivat rikkoneet nämä syntyvässä olevat rakennusohjeet. Ne eivät koskaan olisi voineet tulla valmiiksi, koska ei siis vielä ollut sitä mekanismia, joka korjaisi nämä virheet näissä rakennusohjeissa. Tämä puolivalmis rakennusohjehan oli näitä korjausmekanismeja varten. Tämän takia nämä korjauskoneet eivät ole voineet syntyä jälkeenpäinkään jossain tuntemattomassa vaiheessa.
Koska edellisen päättelyn mukaan nämä eivät ole voineet syntyä vähitellen, pois sulkee jo tämä yksittäinenkin Nobelin arvoinen löytö sekä spontaanin elämän synnyn että sen jälkeisen solun vähittäisen kehittymisen mahdollisuuden.
Tässä linkki jopa jollain tavalla kauniiseen kuvaan, joka kertoo asian monimutkaisuudesta paljon:https://www.qiagen.com/kr/shop/genes-and-pathways/pathway-details/?pwid=137
Epigenetiikka: http://mistametulemme.blogspot.com/2018/04/61-eliot-muuntelevat-epigeneettisesti.html
Mitä mutaatiot todella tekevät: http://mistametulemme.blogspot.com/2018/06/71-mita-mutaatio-todella-tekevat.html
Näiden jälkeen pystyt paremmin tekemään omat johtopäätöksesi siitä, mistä me olemme tulleet.
Otetaan esimerkki asiaa selventämään:
Haluat koodata proliini aminohapon, se alkaa aina CC ja kolmas nukleotidi voi olla mikä tahansa. Valitset satunnaisesti G.
Mutta haluat koodata sitten glutamiinin (joka koodataan joko CAA tai CAG) alkaen toisesta lukukehyksestä edellisestä proliini koodauksesta (CCG) eli alku mikä sinun pitäisi käyttää siitä on CG, kun pitäisi olla CA. Koska proliini voitiin koodata myös CCA, vaihdat proliinin koodauksen tähän, jotta saat glutamiinin koodaukseen oikean alun toisesta kirjaimesta eli CA ja lisäät perään toisen A:n (CAA). Nyt olet koodannut kaksi aminohappoa vain 4:llä merkillä (CCAA)! (Näitä aminohappoja voidaan käyttää vain eri proteiineissa, koska RNA rakentuu aina kokonaisista 3 nukleotidin jaksoista.)
Jos olet taitava DNA:n suunnittelija, voit näin pelata näillä koodausvaihtoehdoilla rakentaen satoja tai tuhansia aminohappoja pitkiä ketjuja jopa kymmenessä erilaisessa päällekkäisessä lukukehyksessä! Mutta sinun on silloin todella oltava älykäs ja tiedettävä ihan kaikki, mitä olet tekemässä ja osattava laittaa miljoonia nukleotideja oikeaan järjestykseen yhdellä kertaa.
Koska ymmärryksemme ainakin vielä pitkään tulee olemaan vajavainen, on myös hyvin vaarallista alkaa muuttamaan DNA:ta. Sillä muuttamalla tietyn kohdan saamme yhteen lukukehykseen haluamme muutoksen. Mutta esimerkiksi jos poistamme perinnöllisen sairauden yhdestä lukukehyksestä, saatamme tehdä vielä suuremman virheen toiseen lukukehykseen, jota emme vielä ole havainneet.
Tämä on tietokoneohjelmien ohjelmoinnissa hyvin tunnettu ja tavallinen ongelma. Yhden virheen korjaus saattaa aiheuttaa pahemman virheen toisaalla.
Kaikki edellinen tarkoittaa myös, että satunnaisen mutaation mahdollisuudet saada aikaan jotain kehittyneempää pienenivät juuri kymmenkertaisesti verrattuna siihen, että olisi vain yksi koodaus yhdessä paikassa. Sillä vaikka muutos olisi jollain tavalla positiivinen yhdessä lukukehyksessä, on todennäköistä, että se on haitallinen kaikissa muissa!
Myös tämän takia näyttää siltä, että mutaatiot eivät saa aikaiseksi uusia rakenteita, vaan vain rikkovat olemassa olevia. Tämä taasen tarkoittaa, ettei evoluutiolla ole mekanismia. Mekanismin uupuminen taas tarkoittaa, että evoluutio ei kehitä mitään uutta.
Todisteet kumuloituvat. Sattuma ei ehkä ollutkaan se, joka kehitti uutta, vaan se ainoastaan tuhoaa olemassa olevaa. Tämän tuhoamisen avulla voi syntyä, kumma kyllä, uusia lajeja.
Tässä videossa päällekkäisten lukukehysten havainnollistamista lisää:
https://youtu.be/Bm67oXKtH3s?t=662
HUOM: Edellisessä kappaleessa käytiin läpi miten 20 000 geenistä saadaan yli 100 000 proteiinia. Myös nämä päällekkäiset lukukehykset auttavat ratkaisemaan tätä samaa haastetta.
Ohjaustieto ja proteiinikoodaus päällekkäin
Tämä löytö on niin uskomaton, että DNA:n tutkijat havaintojen pakottamana uskoivat asian vasta vuonna 2013: DNA:ssa voi samassa kohdassa olla sekä ohjaustietoa että proteiinikoodausta.Sen lisäksi, että tietystä DNA:n pätkästä tehdään erilaisia proteiineja monessa kerroksessa, siihen samaan proteiinia koodaavaan tietoon voi olla upotettuna myös osoite (binding section), joka kertoo, että keskeltä tätä toista proteiinia alkaa joku muu proteiinikoodaus (tai tieto).
Tätä on hiukan vaikea selvittää, jos et ole ikinä ohjelmoinut, mutta yritetään. Tiedät, että jokaisella talolla on katuosoite. Mitä jos katuosoitteeseen olisi myös piilotettu tieto siitä, miten talo on rakennettu. En tiedä miten, mutta jotenkin. Tämän kaltaisesta 'salakirjoituksesta' on kysymys. Nyt jos (satunnaisesti) muutettaisiin (mutaatio) tätä rakennusohjetta, niin katuosoitekin muuttuisi. Ja tämän jälkeen posti ei enää löytäisi perille!
Kun tämän ymmärtää, niin tulee lopulta täysin vakuuttuneeksi, että evoluutiolla ei todellakaan ole mitään mekanismia, joka synnyttäisi uutta tietoa. Sen lisäksi, että evoluutiota ei luonnossa tapahdu, se ei vain voi tapahtua edes teoriassa. Se on vastoin kaikkea sitä, mitä ymmärrämme tietojenkäsittelytieteestä. Evoluutio ei vain voi johtaa kehittyneempiin rakenteisiin, vaan vain rikkoutuneisiin rakenteisiin. On olemassa vain devoluutiota.
Genomimme on niin ristiinneulottu kokonaisuus, jossa kaikki riippuu kaikesta, että se voidaan saattaa toimimaan vain "kerralla kuntoon" periaatteella. Sen kokoaminen vaiheittain olisi vielä haastavampaa. Se on kokonainen toimiva paketti, joka alun perin oli täydellinen. Sitten tapahtui jotain, joka alkoi rikkomaan sitä (ihmisen syntiinlankeemus ja osittainen ero Jumalan ylläpitävästä voimasta).
Tässä linkki videoon, jossa kaksoiskoodausta esitellään havainnollisesti. Huomaa myös miten siinä sama aminohappo koodataan kahdella eri tapaa, jotta osoitteeseen saadaan oikea koodaus. Tämä on siis saman kaltainen kuin edellisessä kappaleessa oleva tiivistetty koodausesimerkki. Designs in DNA
DNA:n ohjaustietokone
Geeni on DNA:n alue, joka koodaa proteiineja. DNA:ssa on kuitenkin paljon muutakin. Itseasiassa ihmisen DNA:sta vain 2 % on geenejä. Siinä alueessa ihmisen DNA:ta on arviolta 20 000 geeniä. Mitä loppuosassa DNA:ta on?Otetaan ensin vertaus tietokonepeliin. Tietokonepelit ohjelmoidaan kirjoittamalla koodia, joka sisältää käskyjä tietokoneelle. Toinen osuus tietokone peleissä on grafiikka. Lopulta kuitenkin tietokoneen muistissa kaikki on nollia ja ykkösiä. Kuvatkin esitetään siis tietona, pisteiden värikoodeina. Niistä sitten tietokone osaa piirtää kuvaruudulle esimerkiksi alla olevan kuvan tapaisen pelin taustat ja muut kohteet. Tämä graafinen osuus vastaa solun geenejä, joista tehdään proteiineja.
Sen lisäksi tietokonepelissä on kaikki se logiikka, josta pelin periaatteet muodostuvat. Peli "kuuntelee" mitä näppäimiä on painettu. Sen jälkeen se tulkitsee, mitä pitää tehdä, jos esimerkiksi nuoli-ylös näppäintä on painettu. Mahdollisesti laskee joitain ja siirtää pelikohdetta ylöspäin. Yllä olevassa pelikuvassa esimerkiksi tätä kuumailmapalloa. Sitten pelin logiikka tutkii mahdollisia yhteentörmäyksiä tai muita peliin kuuluvia sääntöjä. Yleensä tämä logiikkaosuus on paljon monimutkaisempi kuin varsinainen grafiikka.
Myös DNA:n pitää tehdä päätöksiä siitä, mitä proteiinia milloinkin valmistetaan. DNA:sta siis vain pieni osa (alle 2%) koodaa proteiineja. Koko loppuosa on käytettävissä siihen logiikkaan mikä päättää, mitä proteiinia pitää milloinkin valmistaa. Siellä on samanlaisia päättelyyn kykeneviä osuuksia kuin tietokoneessa. MIT yliopisto on jopa tehnyt tietokoneohjelmointiympäristön millä tätä logiikkaa voidaan bakteerisoluihin ohjelmoida ja ottaa käyttöön.
( http://news.mit.edu/2016/programming-language-living-cells-bacteria-0331)
Tämä DNA-tietokone on kuumeisen tutkinnan kohteena. Mutta jo nyt tiedetään, että siellä tehdään samanlaisia loogisia päätelmiä kuin tietokoneessa. Esimerkiksi DNA kuuntelee kuinka paljon solu saa ultraviolettisäteilyä. Jos se ylittää jonkun tietyn tason, niin tuotetaan lisää pigmenttiä (eli ihminen ruskettuu). DNA:ssa voidaa tutkia myös useampaa ehtoa kerralla. Sitä kutsutaan "JA" ehdoksi kun useampi syöte pitää yhtä aikaa toteutua. Hyvin tyypillinen päättely myös tietokoneissa.
Vielä 10-15 vuotta sitten tätä geenien ulkopuolista aluetta kutsuttiin roska-DNA:ksi. Evoluutioprofessoreiden väite oli, että se on historian aikana kertynyttä roskaa. Ja tätä roskaa todella olisi tarvittu, jotta evoluutiolla olisi jokin edes kuviteltu mekanismi voinut olla. Vuonna 2007 valmistunut ENCODE projekti kuitenkin varmisti, että jo 80%:lla siitä oli havaittu käyttöä. Loppulausunto oli, että varmaan lopullekin havaitaan, kun tutkitaan lisää ja näin myös koko ajan tapahtuu.
ENCODE projektista lyhyt selvitys:
https://www.youtube.com/watch?v=Y3V2thsJ1Wc
Virallinen englanninkielinen nimi tälle, mitä itse kutsuin tässä DNA-tietokoneeksi, on regulator area of DNA eli DNA:n sääntelyalue. Aika vaatimaton nimi maailman monimutkaisimmalle tietokoneelle, joka vastaa kaikesta bilogisesta elämästä kaikissa eliöissä.
Esimerkki siitä miten tutkijat kuvaavat geenien säätelyä samoin kuin tietotekniikassa kuvataan loogisia sääntöjä
Tässä vielä video siitä, miten solu "kuuntelee" ulkopuolisia signaaleja ja toimii niiden mukaan :
https://www.youtube.com/watch?v=vi-zWoobt_Q
DNA vaatii huoltoa ja korjausta
Vuoden 2015 kemian Nobel-palkinto annettiin kolmelle tutkijalle, jotka ovat tutkineet erilaisia DNA:n korjauskoneita, siis proteiineja, jotka paikkaavat DNA rakenteeseen tulleita rikkoutumisia.Erilaiset kemikaalit, ultraviolettisäteily ja solun jakautuminen itsessään aiheuttavat sellaista stressiä DNA:n kaksoiskierteeseen, että se katkeilee, korvautuu väärillä molekyyleillä ja monella muulla tapaa menee rikki. Tätä rikkoutumista tapahtuu itseasiassa hyvin paljon ja jokaiselle rikkoutumistyypille on omat korjausproteiininsa. Näitä proteiineja on useita kymmeniä erilaisia.
Alla olevassa kuvassa yksi esimerkki. Ensin tulee paikalle proteiinikone, joka poistaa rikkoutuneen nukleotidin puolikkaan. Sitten tulee toinen ”työkalu”, proteiinikone, joka poistaa myös naapuri nukleotidit ja katkaisee rungon siltä kohdin. Sitten paikalle rientää asentaja, joka laittaa oikeat nukleotidit paikalleen. Ja viimeisenä viimeistelijä, joka korjaa rungon ehjäksi. Mahtava operaatio.
Nämä proteiinikoneet ”juoksevat ” pitkin DNA:ta jatkuvasta vaurioita korjaten. Ja koska vaurioita on useita eri tyyppejä, tarvitaan jokaiselle vauriotyypille omat koneensa. Ilman näitä korjaajia solu kuolisi hyvin nopeasti tiedon korruptoitumiseen. Varsinkin solun jakautuessa jälkeläisiin tulisi liikaa virheitä.
Nämä koneet pystyvät korjaamaan virheitä noin suhteessa 999 virhettä tuhannesta. Eli ne korjaamattomaksi jääneet virheet ovat niitä mutaatioita. Jos näitä koneita ei siis olisi, mutaatioita tulisi tuhat kertaisesti enemmän. Se tarkoittaisi siis, että geneettinen informaatio korruptoituisi tuhat kertaa nopeammin.
Hieno tutkimustulos ja löydös, Nobelin arvoinen, mutta ei evoluution kannattajille. Nimittäin tämä tarkoittaa sitä, että elämä ei ole voinut onnistuneesti jatkaa kulkuaan ilman näitä löydettyjä proteiinikoneita. Kuvitellun alkusolun kopioituminen olisi kärsinyt niin monesta virheestä, että sen elinkelpoisuus olisi loppunut alkuunsa.
Mutta nämä korjauskoneet voisivat syntyä pikku hiljaa miljoonien vuosien aikana, sanoo evoluutioon uskovat. MUTTA kun ei ole miljoonia vuosia käytettävissä. Nämä koneet tarvitaan jo ensimmäiseen elämän sukupolveen!
Nämä korjauskoneet rakennetaan DNA:ssa olevien ohjeiden avulla. Evoluution määritelmän mukaan näiden rakennusohjeiden olisi pitänyt syntyä DNA:han sattumalta ja vähitellen. Mutta ennen kuin nämä rakennusohjeet olisivat voineet tulla vähitellen ja sattumalta valmiiksi, nämä solun elämän aikana tulevat DNA:n virheet olisivat rikkoneet nämä syntyvässä olevat rakennusohjeet. Ne eivät koskaan olisi voineet tulla valmiiksi, koska ei siis vielä ollut sitä mekanismia, joka korjaisi nämä virheet näissä rakennusohjeissa. Tämä puolivalmis rakennusohjehan oli näitä korjausmekanismeja varten. Tämän takia nämä korjauskoneet eivät ole voineet syntyä jälkeenpäinkään jossain tuntemattomassa vaiheessa.
Koska edellisen päättelyn mukaan nämä eivät ole voineet syntyä vähitellen, pois sulkee jo tämä yksittäinenkin Nobelin arvoinen löytö sekä spontaanin elämän synnyn että sen jälkeisen solun vähittäisen kehittymisen mahdollisuuden.
Tässä linkki jopa jollain tavalla kauniiseen kuvaan, joka kertoo asian monimutkaisuudesta paljon:https://www.qiagen.com/kr/shop/genes-and-pathways/pathway-details/?pwid=137
Jatko-opiskeluaiheet
Tämän pitkän, mutta tiiviin, artikkelin jälkeen suosittelen paneutumaan syvemmin kahteen aihealueeseen:Epigenetiikka: http://mistametulemme.blogspot.com/2018/04/61-eliot-muuntelevat-epigeneettisesti.html
Mitä mutaatiot todella tekevät: http://mistametulemme.blogspot.com/2018/06/71-mita-mutaatio-todella-tekevat.html
Näiden jälkeen pystyt paremmin tekemään omat johtopäätöksesi siitä, mistä me olemme tulleet.
Olet tehnyt hyvää työtä.
VastaaPoista