Liite A

Elämälle välttämätöntä yhteistyötä

Maapallolla ei voisi olla elämää, elleivät valkuaisaineet ja nukleiinihappomolekyylit (DNA tai RNA) tekisi yhteistyötä elävässä solussa. Tarkastellaanpa lyhyesti näiden molekyylien kiehtovan yhteistyön yksityiskohtia, sillä juuri niiden vuoksi monien on vaikea uskoa, että elävät solut ilmaantuivat sattumalta.

Kun tutkimme ihmisruumista solutasolla ja kurkistamme jopa solun sisään, havaitsemme, että me koostumme pääasiassa valkuaisainemolekyyleistä. Useimmat niistä muodostuvat nauhamaisista aminohappokaistaleista, jotka ovat taipuneet ja kiertyneet erilaisiin muotoihin. Jotkin ovat kääriytyneet palloksi, kun taas toiset muistuttavat harmonikan palkeita.

Tietyt valkuaisaineet muodostavat rasva-ainemolekyylien kanssa solukalvoja. Sitten on valkuaisaineita, jotka osallistuvat hapen kuljetukseen keuhkoista muualle elimistöömme. Jotkin valkuaisaineet taas toimivat entsyymeinä (katalysaattoreina), jotka sulattavat ruokamme hajottamalla ruoassa olevat valkuaisaineet aminohapoiksi. Nämä ovat vain muutamia niistä tuhansista tehtävistä, joita valkuaisaineet suorittavat. Olisi oikein sanoa, että valkuaisaineet ovat taitavia elämänrakentajia: ilman niitä ei olisi elämää. Valkuaisaineita ei vuorostaan olisi, elleivät ne olisi yhteydessä DNA:han. Entä mikä on DNA? Millainen se on? Miten se on yhteydessä valkuaisaineisiin? Etevät tiedemiehet ovat saaneet Nobelin palkintoja siksi, että he ovat löytäneet vastauksia näihin kysymyksiin. Meidän ei kuitenkaan tarvitse olla pitkälle edenneitä biologeja ymmärtääksemme perusperiaatteet.

Kantamolekyyli

Solut muodostuvat suurelta osin valkuaisaineista, joten solujen ylläpitämiseen, uusien solujen valmistamiseen ja soluissa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden edistämiseen tarvitaan jatkuvasti uusia valkuaisaineita. Valkuaisaineiden valmistamiseen tarvittavat ohjeet sisältyvät DNA- eli deoksiribonukleiinihappomolekyyleihin. Ymmärtääksemme paremmin, miten valkuaisaine valmistetaan, tarkastellaanpa DNA:ta lähemmin.

DNA-molekyylit sijaitsevat solun tumassa. Sen lisäksi että DNA sisältää valkuaisaineiden valmistukseen tarvittavat ohjeet, se varastoi geneettistä informaatiota ja siirtää sitä yhdeltä solujen sukupolvelta toiselle. DNA-molekyyli muistuttaa muodoltaan kierteisiä köysitikkaita (sitä sanotaan ”kaksoiskierteeksi”). Kumpikin DNA-tikkaiden puolisko eli juoste muodostuu suuresta määrästä pienempiä osia, joita sanotaan nukleotideiksi. Näitä on niiden emäsosien mukaisesti neljää tyyppiä: adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C) ja tymiini (T). Näistä DNA-”aakkosista” koostuva kirjainpari – joko A ja T tai G ja C – muodostaa yhden  kaksoiskierretikkaiden puolan. Tikkaat sisältävät tuhansia geenejä, perinnöllisyyden perusyksiköitä.

Geeni sisältää proteiinin rakentamiseen tarvittavat tiedot. Geenissä oleva kirjainjono muodostaa koodiviestin eli suunnitelman, joka kertoo, millainen valkuaisaine pitäisi rakentaa. DNA on siis alayksikköineen elämän kantamolekyyli. Ilman sen koodikielisiä ohjeita monenlaisia valkuaisaineita ei voisi olla olemassa – toisin sanoen ei olisi elämää.

Välittäjät

Koska valkuaisaineen rakennussuunnitelmaa säilytetään kuitenkin solun tumassa ja varsinainen valkuaisaineen rakennuspaikka sijaitsee tuman ulkopuolella, tarvitaan apua, jotta koodikielinen suunnitelma saataisiin tumasta ”rakennustyömaalle”. RNA- eli ribonukleiinihappomolekyylit antavat tämän avun. RNA-molekyylit muistuttavat kemiallisesti DNA-molekyylejä, ja tehtävän suorittamiseen tarvitaan useita eri RNA-tyyppejä. Tarkastellaanpa lähemmin näitä RNA:n avulla tapahtuvia äärimmäisen mutkikkaita tapahtumasarjoja, jotka liittyvät elintärkeiden valkuaisaineittemme valmistukseen.

Työ alkaa solun tumassa, jossa osa DNA-tikkaista avautuu vetoketjun tavoin. Tämän ansiosta RNA-kirjaimet voivat yhdistyä toisen DNA-juosteen esiin avautuneisiin DNA-kirjaimiin. Eräs entsyymi etenee RNA-kirjainten rinnalla ja liittää niitä juosteeseen. Näin DNA-kirjaimet kopioituvat RNA-kirjaimiksi, joiden voidaan sanoa muodostavan DNA-kielen. Vastamuodostunut RNA-ketju kuoriutuu irti, ja DNA-tikkaat sulkeutuvat jälleen.

Sen jälkeen kun tätä tietyntyyppistä, viestiä vievää RNA:ta on vielä muokattu, se on valmis. Se lähtee tumasta ja menee valkuaisaineen tuotantopaikkaan, missä RNA-kirjaimista muodostuva koodiviesti luetaan. Jokainen kolmen RNA-kirjaimen yhdistelmä muodostaa ”sanan”, joka vaatii yhden nimenomaisen aminohapon. Jälleen yhdenlainen RNA-tyyppi etsii tällaisen aminohapon, tarttuu siihen erään entsyymin avulla ja kuljettaa sen ”rakennustyömaalle”. Sitä mukaa kuin RNA-lausetta luetaan ja käännetään, muodostuu kasvava aminohappoketju. Tämä ketju kiertyy ja poimuttuu aivan omaan muotoonsa tietyntyyppiseksi valkuaisaineeksi. Ja erilaisia valkuaisaineita voi olla elimistössämme hyvinkin yli 50000.

Valkuaisaineen poimuttumisprosessikin on huomion arvoinen. Vuonna 1996 eri puolilla maailmaa olevat tiedemiehet ”yrittivät parhaiden tietokoneohjelmiensa avulla ratkaista yhtä mutkikkaimmista biologian ongelmista: miten yksi ainoa pitkästä aminohappoketjusta koostuva valkuaisaine poimuttuu siihen monimutkaiseen muotoon, joka määrää, mitä osaa se näyttelee elämässä. – – Lyhyesti sanottuna kävi näin: tietokoneet hävisivät ja valkuaisaineet voittivat. – – Tiedemiehet ovat arvioineet, että jos sadasta aminohaposta koostuva keskikokoinen valkuaisaine yrittäisi ratkaista poimuttumisongelman kokeilemalla jokaista vaihtoehtoa, siltä  menisi siihen 10²⁷ (miljardi triljoonaa) vuotta.” (The New York Times.)

Vaikka olemme luoneet vain lyhyen katsauksen siihen, miten valkuaisaine syntyy, voit ymmärtää, miten uskomattoman monimutkainen tapahtumasarja se on. Onko sinulla käsitystä siitä, miten kauan 20 aminohappoa käsittävän ketjun syntymiseen menee? Noin yksi sekunti! Ja tämä tapahtumasarja on koko ajan käynnissä elimistömme soluissa kiireestä kantapäähän.

Mikä on asian ydin? Elämän tuottamiseen ja ylläpitämiseen tarvittava yhteistyö, johon liittyy lukemattomia muita seikkoja, herättää totisesti kunnioitusta. Sana ”yhteistyö” riittää tuskin kuvaamaan sitä äärimmäisen täsmällistä vuorovaikutusta, jota valkuaisainemolekyylin tuottamiseen tarvitaan, koska valkuaisaine tarvitsee informaatiota DNA-molekyyleiltä ja DNA tarvitsee avukseen erityyppisiä erikoistuneita RNA-molekyylejä. Emmekä voi sivuuttaa monenlaisia entsyymejä, joilla kullakin on oma tunnusomainen ja elintärkeä tehtävänsä. Kun elimistömme valmistaa uusia soluja – mikä tapahtuu miljardeja kertoja päivässä ilman tietoista valvontaamme – se tarvitsee kopioita jokaisesta kolmesta rakenneosasta: DNA:sta, RNA:sta ja valkuaisaineesta. Voit varmaan ymmärtää, miksi eräässä tiedelehdessä sanotaan: ”Jos mikä tahansa näistä kolmesta otettaisiin pois, elämä lakkaisi vähitellen.” (New Scientist.) Tai voitaisiin mennä askelta pidemmälle. Ilman täysilukuista ja toimivaa työryhmää elämää ei olisi voinut syntyä.

Onko järkevää ajatella, että kaikki nämä kolme molekyylityöryhmän jäsentä syntyivät itsestään samaan aikaan ja samassa paikassa sekä niin tarkasti toisilleen sopivina, että ne saattoivat yhdessä saada aikaan ihmeitä?

On kuitenkin olemassa vaihtoehtoinen selitys sille, miten elämä on syntynyt maapallolle. Monet ovat tulleet vakuuttuneiksi siitä, että elämä on huippuälykkään Suunnittelijan huolellisen työn tulosta.