Lisa A

Elutegevust tagav koostöö

Ilma elusraku sisese valgumolekulide ja nukleiinhappe molekulide (DNA ja RNA) koostööta ei saaks elu Maa peal eksisteerida. Vaadelgem põgusalt mõningaid selle huvitava molekulaarse koostöö aspekte, sest just see koostöö on põhjuseks, miks paljudel on raske uskuda elusrakkude tekkimist juhuse tõttu.

Vaadeldes inimorganismi mikroskoopiliste rakkude tasemel ning veelgi detailsemalt, näeme, et meie organism koosneb põhiliselt valgumolekulidest. Enamik neist on moodustunud paelataolistest aminohapete ahelatest, mis on käändunud ja põimunud erisugusteks ruumikujunditeks. Ühed on mähkunud kerajaks, teised aga võtnud lõõtsa kuju.

Ühtede valkude ja rasvataoliste molekulide ühistöös moodustuvad rakumembraanid. Teised valgud aitavad transportida hapnikku kopsudest mujale organismi. Kolmandad toimivad toidu seedimisel ensüümidena (katalüsaatoritena), lõhustades toiduvalke aminohapeteks. Need on vaid mõned neist tuhandetest ülesannetest, mida valgud täidavad. Oleks tabav öelda, et valgud on elutegevust tagavad oskustöölised; ilma nendeta ei eksisteeriks elu. Valgud omakorda ei eksisteeriks, kui nad poleks seotud DNA-ga. Ent mis on DNA? Milline see välja näeb? Kuidas on see seotud valkudega? Andekad teadlased on neile küsimustele vastuste leidmise eest saanud Nobeli auhindu. Ometi ei tarvitse meil olla tippbioloogid, mõistmaks valkudega seotud põhilisi fakte.

Etalonmolekul

Rakud koosnevad põhiliselt valkudest, seega on pidevalt vaja uusi valke, et tagada rakkude elutegevus, sünteesida uusi rakke ning soodustada rakusiseseid keemilisi reaktsioone. Valkude sünteesiks vajalikud instruktsioonid on DNA (desoksüribonukleiinhappe) molekulides. Et paremini mõista, kuidas valku sünteesitakse, vaadelgem DNA-d lähemalt.

DNA molekulid paiknevad rakutuumas. Lisaks valgusünteesiks vajalikele instruktsioonidele talletab DNA geneetilist informatsiooni ning kannab seda edasi ühelt rakupõlvkonnalt teisele. DNA molekulid meenutavad oma kujult keerdunud köisredelit (termin ”biheeliks”). Kumbki kahest DNA redeli keerdunud ahelast koosneb tohutust hulgast väiksematest osakestest nimetusega nukleotiidid, mida on nelja tüüpi: adeniin (A), guaniin (G), tsütosiin (C) ja tümiin (T). Vastavalt DNA ”tähestikule” moodustab üks tähepaar — kas A-T või G-C — ühe redelipulga  biheeliksi redelil. Redel koosneb tuhandetest geenidest, pärilikkuse algühikutest.

Geenis talletub valgusünteesiks vajalik informatsioon. Järjestikustest tähtedest geenis moodustub kodeeritud sõnum ehk matriits, mis määrab, millist valku tuleb sünteesida. Seega on DNA koos kõigi oma allüksustega elu etalonmolekul. Ilma selle kodeeritud juhenditeta poleks olemas erisuguseid valke — seega ka mitte elu.

Vahendajad

Ent kuna valgusünteesi matriits talletub rakutuumas, kuid paik, kus valke kokku monteeritakse, asub väljaspool tuuma, läheb kodeeritud matriitsi toimetamiseks tuumast ”montaažiplatsile” tarvis abi. Seda abi pakuvad RNA (ribonukleiinhappe) molekulid. RNA molekulid on DNA molekulidega keemiliselt sarnased, kusjuures töö teostamiseks läheb tarvis erisuguses vormis RNA-d. Vaadelgem lähemalt seda äärmiselt keerukat protsessi, mille käigus RNA kaasabil sünteesitakse meie elutegevuseks olulisi valke.

Töö algab rakutuumas, kus üks DNA redeli lõik lahti tõmbub. See võimaldab RNA tähtedel seostuda ühes DNA ahelas vabaks jäänud DNA tähtedega. Piki RNA tähti liigub ensüüm, mis neid ahelaks seob. Nõnda transkribeeritakse DNA tähed RNA tähtedeks, nii et moodustub midagi DNA dialekti taolist. Vastmoodustunud RNA ahel eraldub ning DNA redel sulgub taas.

Pärast edasist muundumist on see eriomane informatsiooni-RNA valmis. Ta lahkub tuumast ning suundub valgumontaaži platsile, kus need RNA tähed dekodeeritakse. Iga kolme RNA tähe komplekt moodustab ”sõna”, mis nõuab ühte spetsiifilist aminohapet. Üks teine RNA vorm otsib selle aminohappe üles, võtab ta ensüümi abil haardesse ning veab ”montaažiplatsile”. Sedamööda kuidas RNA koodi loetakse ja tõlgitakse, moodustub üha pikenev aminohapete ahel. See ahel keerdub ja pakkub kokku eriliseks ruumikujundiks, nii et moodustub üht kindlat liiki valk. Meie organismis aga võib olla tublisti üle 50 000 valguliigi.

Tähelepanuväärne on ka see valgu kokkupakkumise protsess. Aastal 1996 üritasid teadlased kõigist maailma paigust, ”varustatuna parimate arvutiprogrammidega, lahendada üht keerukamat bioloogiaprobleemi: kuidas üks aminohapete pikast ahelast koosnev valk pakkub kokku keerukaks ruumikujundiks, mis otsustabki tema rolli elutegevuses. [———] Tulemus oli lühidalt öeldes järgmine: arvutid olid sunnitud valkudele alla andma. [———] Teadlased on välja arvutanud, et 100 aminohappest koosneva keskmise suurusega valgul kuluks kokkupakkumuse probleemi lahendamiseks, võttes arvesse igat võimalust,  10²⁷ (miljard korda miljard korda miljard) aastat”. (”The New York Times”.)

Ehkki oleme valgusünteesi vaid kokkuvõtlikult käsitlenud, võib selle põhjal näha, kui uskumatult keerukas protsess see on. Kas oskad arvata, kui palju aega võtab 20 aminohappest koosneva ahela süntees? Umbes sekundi! Ja taoline protsess on pidevalt käimas meie organismi rakkudes kõikjal, pealaest jalatallani.

Mis siis on kogu loo mõte? Kuna asjaga on seotud veel sedavõrd palju tegureid, et neid loetledagi ei jõua, äratab see elusorganismide esiletulekuks ja elutegevuseks vajalik koostöö tõsist aukartust. Ning vaevalt et suudaks termin ”koostöö” kirjeldada seda valgumolekulide sünteesi täpset interaktsiooni, sest valk vajab infot DNA molekulidelt, DNA aga vajab eri vormideks spetsialiseerunud RNA molekule. Ka ei saa jätta kõrvale mitmesuguseid ensüüme, millest igaüks täidab eriomast ja olulist rolli. Kui meie organism sünteesib uusi rakke, milline protsess toimub miljardeid kordi päevas ilma meiepoolse teadliku juhtimiseta, peab leidma aset kõigi kolme komponendi — DNA, RNA ja valgu — kopeerumine. On mõistetav, miks ajakirjas ”New Scientist” märgitakse: ”Tarvitseb vaid üks neist kolmest ära jätta ja elutegevus soikub.” Või kui seda mõttekäiku edasi arendada, siis ilma tervikliku ja funktsioneeriva koostööta polekski elu saanud tekkida.

Kas on mõistlik arvata, et kõik need kolm molekulaarset koostööpartnerit tekkisid iseeneslikult samal ajal, samas kohas ning sedavõrd täppishäälestatuna, et nad võisid ühinenult imesid korda saatma hakata?

Ent selle kohta, kuidas elu Maa peale tekkis, on olemas üks teine seletus. Paljud on hakanud uskuma, et elu on hoolika, kõrgeimal tasemel intelligentsiga Kavandaja looming.