Kun yksinkertainen ei olekaan niin yksinkertainen

Kemiallista evoluutiota koskevan teorian mukaan maanpäällinen elämä kehittyi spontaanien kemiallisten reaktioiden tuloksena miljardeja vuosia sitten.

Tämä teoria ei väitä, että eloton aine olisi sattumalta muuttunut suoraan linnuiksi, matelijoiksi tai muiksi monimutkaisiksi eliöiksi, vaan että sarja spontaaneja kemiallisia reaktioita tuotti lopulta hyvin yksinkertaisia eliöitä kuten leviä ja muita yksisoluisia organismeja.

Onko nykytietämyksen valossa järkevää pitää yksisoluisia eliöitä niin yksinkertaisina, että ne olisivat voineet ilmaantua itsestään? Miten yksinkertaisia ovat esimerkiksi yksisoluiset levät? Tarkastellaanpa lähemmin Volvocales-lahkon Dunaliella-sukuun kuuluvia yksisoluisia viherleviä.

Ainutlaatuisia yksisoluisia eliöitä

Dunaliella-solut ovat soikeita ja hyvin pieniä, noin kymmenen mikromillimetrin pituisia. Yhteen senttimetriin niitä mahtuisi peräjälkeen noin tuhat. Jokaisen solun toisessa päässä on kaksi ohutta siimaa, joiden avulla solu voi uida. Solut saavat energiaa samalla tavalla kuin kasvit, yhteyttämällä. Ne tuottavat ravintoa hiilidioksidista, kivennäisaineista ja muista ravinteista, joita ne imevät itseensä, ja ne lisääntyvät jakautumalla.

Dunaliella voi elää jopa väkevässä suolaliuoksessa. Se on yksi niistä hyvin harvoista eliöistä, jotka yleensäkin voivat elää ja lisääntyä Kuolleessameressä, jonka suolapitoisuus on noin kahdeksan kertaa suurempi kuin meriveden. Tämä niin sanotusti yksinkertainen eliö voi selviytyä myös elinympäristönsä suolapitoisuuden äkillisistä muutoksista.

Hyvä esimerkki on Dunaliella bardawil -laji, joka elää Siinain erämaan matalissa suolasoissa. Vesi voi niissä laimeta nopeasti ukkosen aikana tai suolapitoisuus kasvaa korkeaksi erämaan armottoman paahteen haihduttaessa niistä vettä. Tuo pikkuruinen levä sietää näitä äärimmäisiä vaihteluja osittain sen ansiosta, että se pystyy tuottamaan ja varaamaan juuri oikean määrän glyserolia. Se pystyy tarpeen mukaan valmistamaan tai poistamaan glyserolia hyvin nopeasti, jo minuuttien kuluessa suolapitoisuuden muutoksesta. Tämä on tärkeää, koska joillakin alueilla suolapitoisuus voi muuttua merkittävästi jo muutamassa tunnissa.

Erämaan matalien soiden eliönä Dunaliella bardawil on alttiina polttavalle auringonpaisteelle. Paahde vahingoittaisi solua, ellei sen väriaine suojaisi sitä. Kun levät saavat riittävästi ravinteita, kuten typpeä, ne ovat kirkkaanvihreitä, jolloin solua suojaa vihreä väriaine klorofylli. Kun typpeä on niukasti, suolaa paljon, lämpötila korkea ja valoa runsaasti, levät  muuttuvat vihreistä oransseiksi tai punaisiksi. Mistä tämä johtuu? Nämä ankarat olosuhteet käynnistävät monimutkaisen biokemiallisen tapahtumasarjan. Klorofyllin määrä putoaa, ja sen tilalle muodostuu vaihtoehtoista väriainetta beetakaroteenia. Ellei solulla olisi ainutlaatuista kykyä tuottaa tätä väriainetta, se kuolisi. Värinmuutos johtuu siitä, että beetakaroteenia syntyy suuret määrät – sitä voi olla näissä olosuhteissa jopa kymmenen prosenttia levän kuivapainosta.

Yhdysvalloissa ja Australiassa Dunaliellaa on viljelty suurissa altaissa kaupallista tarkoitusta varten siitä saatavan luonnollisen beetakaroteenin vuoksi, jota myydään ihmisten ravintoaineeksi. Suuria tuotantolaitoksia on esimerkiksi Etelä- ja Länsi-Australiassa. Beetakaroteenia voidaan tuottaa myös keinotekoisesti, mutta ainoastaan kahdella yhtiöllä on suurtuotantoon tarvittavat hyvin kalliit ja monimutkaiset biokemian tehtaat. Se mikä on vaatinut ihmisiltä vuosikymmeniä aikaa sekä valtavia sijoituksia tutkimus- ja kehitystyöhön ja tuotantolaitoksiin, on Dunaliellalle vaivatonta. Tämä yksinkertainen levä tekee saman työn niin pienessä tehtaassa, ettei sitä voi nähdä, ja heti kun sen elinympäristön muuttuvat olosuhteet sitä vaativat.

Toinen Dunaliella-suvun ainutlaatuinen ominaisuus ilmenee Dunaliella acidophila -lajista, joka eristettiin ensi kerran vuonna 1963 happamista rikkipitoisista lähteistä ja maaperästä. Näille paikoille oli tyypillistä suuri rikkihappopitoisuus. Tämä Dunaliella-laji voi laboratoriotutkimuksissa kasvaa rikkihappoliuoksessa, joka on noin sata kertaa happamampaa kuin sitruunamehu. Dunaliella bardawil puolestaan voi menestyä hyvin emäksisessä ympäristössä. Tämä osoittaa, että Dunaliella on ekologisesti erittäin sopeutuva.

Punnittavia seikkoja

Dunaliellan epätavalliset ominaisuudet ovat merkittäviä. Ne ovat silti vain pieni osa yksisoluisten eliöiden hämmästyttävän moninaisista ominaisuuksista, joiden avulla ne selviytyvät elossa ja menestyvät vaihtelevissa ja toisinaan epäsuotuisissa ympäristöissä. Dunaliella voi ominaisuuksiensa ansiosta muun muassa säädellä kasvuaan, valikoida ravintoaan, poistaa vahingollisia aineita ja jäteaineita, välttää tai voittaa tauteja, paeta saalistajia ja lisääntyä. Ihmisillä on näitä tehtäviä varten noin sata biljoonaa solua!

Onko järkevää sanoa, että tämä yksisoluinen levä on pelkkä yksinkertainen, alkeellinen eliö, joka syntyi sattumalta muutamasta aminohaposta alkuliemessä? Onko johdonmukaista lukea nämä luonnonihmeet silkan sattuman ansioksi? Miten paljon järkevämpää on antaa eliöiden olemassaolosta kunnia mestarilliselle Suunnittelijalle, joka on luonut elämän tarkoituksellisesti. Vain tällainen äly ja taito, jota emme kykene läheskään ymmärtämään, voi selittää eliöiden monimutkaisuuden ja keskinäisen vuorovaikutuksen.

Tutkimalla huolellisesti Raamattua ilman uskonnollisten ja tieteellisten opinkappaleiden painolastia voi saada tyydyttävät vastaukset elämän alkua koskeviin kysymyksiin. Tällainen tutkiminen on rikastuttanut miljoonien ihmisten elämää, myös monien sellaisten jotka ovat perehtyneet luonnontieteisiin. *

[Alaviite]

[Kuvat s. 26]

Äärimmäisenä vasemmalla: beetakaroteenia tuotetaan kaupallisesti ”Dunaliella”-viljelmillä

Vasemmalla: suurennos ”Dunaliella”-viljelmästä, jonka oranssi väri kertoo korkeasta beetakaroteenipitoisuudesta

[Lähdemerkintä]

© AquaCarotene Limited (www.aquacarotene.com)

[Kuva s. 26]

Dunaliella

[Lähdemerkintä]

© F. J. Post/Visuals Unlimited

[Kuva s. 27]

Pyyhkäisyelektronimikroskoopilla otettu kuva, josta näkyy tuma (T), viherhiukkanen (V) ja Golgin laite (G)

[Lähdemerkintä]

Kuvalähde: www.cimc.cornell.edu/Pages/ dunaLTSEM.htm. Käyttölupa saatu