Yksi heinäkuun kuumimmista tiedeuutisista on ollut Minnesotan yliopiston tutkijoiden julkaisema SPUD-solu, jonka he väittävät olevan ensimmäinen synteettinen solu.
Hankkeen johtava tutkija Kate Adamale sanoo tutkimuksen tuloksesta:
"Olemme toistaneet kemiassa sen, mikä aiemmin oli mahdollista vain biologiassa: solun täydellisen käyttäytymismallin. Se todistaa, että elämän perustavanlaatuisimmat toiminnot, kuten kasvu ja lisääntyminen, eivät tarvitse salaperäistä maagista kipinää" (1)
Mitä lausunnon loppuosalla "… eivät tarvitse salaperäistä maagista kipinää" halutaan viestiä? Eiköhän se tarkoita, että tutkijan mielestä elämä voi syntyä pelkistä kemiallisista reaktioista.
Lausunto ei arvosta tutkijaryhmän omaa työtä kovin korkealle, sillä pelkkä tutkimusdokumentti on 190 sivua (2). Tutkimus on myös hieno ja taitava osoitus tutkijoiden bioinsinöörikyvyistä. Kovasti työtä tehden he ovat suunnitelleet, innovoineet ja toteuttaneet monimutkaisia prosesseja. Älykästä suunnittelua parhaimmillaan. Kehitystyön aikana on ollut varmasti maagisia hetkiä, kun haastavia ongelmia on saatu ratkaistua. Ja kipinätkin ovat varmasti sinkoilleet, kun epäonnistuminen toisensa jälkeen on lopulta johtanut toimivaan ratkaisuun.
Tutkimusta ei ole vielä vertaisarvioitu ja esimerkiksi alan johtava lehti (CELL) ei hyväksynyt sitä julkaistavaksi. Asiantuntijoilla on epäilyksiä siitä, että tutkimus ei nykyisessä muodossa edes läpäise vertaisarviointia. (3)
Vaikka siis johtava tutkija viittaa siihen, että elämä voisi syntyä itsestään, juuri hänen johtamansa tutkimustyö osoittaa, että siihen tarvitaan paljon älykästä suunnittelua. Hänen oma maailmankuvansa estää häntä näkemästä omaa työtänsä oikeassa valossa!
Mitä siis on tehty?
Science Alert sanoo artikkelin johdannossaan:
"Minnesotan yliopiston tutkijat sanovat luoneensa ensimmäisen kokonaan tyhjästä rakennetun synteettisen solun ja nähneensä sen käyvän läpi koko "elinkaaren" – lisääntyminen mukaan lukien."
Vaikka keksintö sisältää paljon oivalluksia ja älykkäitä tapoja käyttää tunnettuja kemiallisia prosesseja, on ylisanoja sanoa, että se on tyhjästä ja kokonaan synteettinen.
Tutkijat käyttivät paljon olemassa olevia tunnettuja kemikaaleja, prosesseja ja ihan ostettavia raaka-aineita. Saadakseen solusta mahdollisimman yksinkertaisen, he siirsivät monia elämän tarvitsemia konsepteja ja prosesseja solun sisältä sen ulkopuolelle. Tämä "solu" ei varsinaisesti elä, ellei sille koko ajan syötetä näitä normaalin solun tarvitsemia entsyymejä ja proteiineja sekä joitakin soluelimiä ulkopuolelta. Oikeat biologiset solut sen sijaan pystyvät itse tuottamaan näitä elämälle ehdottoman tärkeitä pieniä nanokoneita.
Yritän verrata tätä SPUD-solua uudenlaiseen ruohonleikkuriin, jota mainostetaan näillä sanoilla: "Ensimmäinen ruohonleikkuri, joka ei tarvitse lainkaan saastuttavaa ja kovaa ääntä pitävää moottoria". Tämän ruohonleikkurin moottorin tilalla on vauhtipyörä. Se leikkaa nurmikkoa niin kauan, kuin vauhtipyörässä on kierroksia. Saadaksesi vauhtipyörän vauhtiin, sinulla pitää olla erillinen perinteinen ruohonleikkurin moottori, jonka kytket vauhtipyörään hihnan avulla. Kun vauhtipyörässä on riittävästi vauhtia, irrotat hihnan ja sammutat moottorin. Sitten voit hetken leikata nurmikkoa ilman, että moottori käy. Hyvin pian vauhtipyörän energia loppuu ja tarvitset jälleen moottoria. Näin käy myös SPUD-solulle, ellei sitä ruokita koko ajan ulkoapäin.
Onko SPUD-solu siis elävä solu?
Kaikki elämä tarvitsee aina jotain ympäristöstä. Kasvit tarvitsevat aurinkoa, vettä ja hiilidioksidia. Eläimet tarvitsevat happea, vettä ja ravintoa. Bakteerit tarvitsevat omanlaisensa ympäristön, josta ne saavat energiaa. Voidaan sanoa siis, että SPUD-solu ei eroa siinä mielessä muusta elämästä, vaikka sen tarpeet ovat hyvin paljon spesifisemmät. Se vain tarvitsee kovin paljon pidemmälle jalostettuja elementtejä kuin muu eliökunta.
Tutkijat ovat köyhdyttäneet aikaisemmissa kokeissa bakteerien perimää selvittääkseen, kuinka monta geeniä kaikkein yksinkertaisinkin bakteerisolu tarvitsisi. Nykyinen ennätys on hieman alle 500 geeniä. Tämä on toteutettu mykoplasmabakteerilla, joka jo itsessään on loinen. Tämä köyhdytetty solu tarvitsee erityisen ravintoliuoksen, jossa se elää. Yksinkertaisimmat bakteerit, jotka pystyvät ympäristöstään ottamaan itse ravintonsa, ovat tätä köyhdytettyä mykoplasmaa 4–5 kertaa monimutkaisempia, eli niillä on muutama tuhat geeniä. Tällaista köyhdytystä on tehty, jotta voitaisiin ymmärtää, kuinka yksinkertainen ensimmäinen evoluutio-opin mukainen solu olisi voinut olla.
Kuinka monta geeniä SPUD-solulla on? Sillä on 36 geeniä. Se on siis bakteeria sata tai tuhat kertaa yksinkertaisempi. Tämän takia sille pitää syöttää valmiita proteiineja ja soluelimiä. Näitä proteiineja ja soluelimiä valmistavat sille ihan oikeat biologiset solut.
Elämään kuuluu myös jälkeläisten tuottaminen ja jatkuvuus tätä kautta. Soluilla tämä tapahtuu jakaantumisen kautta. Biologisella solulla on sisäinen kello ja tarkastusmekanismit, jotka päättävät, milloin solu on valmis jakautumaan. Jakautumisessa tärkeä on sisäinen tukirakenne, joka jakaa soluelimet ja DNA:n tasan tytärsolujen kesken. SPUD-solulta uupuvat nämä molemmat. Solun jakautumisen päättää tutkija ja tytärsoluilla on täysin satunnainen määrä DNA:ta.
Ennen solun jakautumista DNA pitää kopioida. Kopioinnissa tapahtuu aina virheitä. Tätä varten soluilla on omat virheenkorjauskoneet. SPUD-solulta nämä korjausmekanismit uupuvat. Siksi seuraava sukupolvi kärsii aina suuresta mutaatiokuormasta. Tämä taas johtaa siihen, että tutkijat ovat pystyneet tekemään vain viisi sukupolvea. Tämä on vain silmänräpäys bakteeripopulaatioiden elämässä.
Tutkimuksessa on käytetty kahta eri tapaa saada solu jakautumaan. Tiedeuutiset monesti viittaavat vain toiseen, joka tapahtuu geneettisemmin kuin tutkijoiden mekaanisesti toteuttama jakautuminen. Tällä geneettisellä jakautumisella saanto on ollut vain 30% ja sillä saadaan aikaiseksi vain yksi jakautuminen ja uudet tytärsolut ovat käyttökelvottomia. Mekaanisella ulkoapäin avustetulla jakautumisella on toteutettu viisi sukupolvea. Tämä ulkoapäin toteutettu jakaantuminen on normaali nanoteknologian prosessi, jota käytetään monessa muussakin tutkimuksessa.
Nämä edellä mainitut tekijät johtavat juuri siihen, miksi Cell-lehti ei hyväksynyt tutkimusta: onko kyseessä edes oikeaa biologiaa vai ihmisen ohjaama kemiallinen prosessi.
Tehtiinkö solu tyhjästä?
Edellä se jo paljastui: ei tehty. Sen 36 geeniä on lainattu bakteereilta. Sen tarvitsemat proteiinit ja soluelimet tulevat myös bakteereilta. Se saa myös ATP-energiaa suoraan valmiina, kun biologiset solut aina tekevät sen itse mitokondrioiden avulla (joita sillä siis ei ole).
Jokaisella solulla on prosessi, jolla se tekee DNA:n ohjeiden mukaisesti proteiineja, jotka taas pyörittävät solun elämää. Tähän prosessiin kuuluu kymmeniä tai satoja proteiinikoneita, jotka lukevat DNA:ta ja tekevät sen mukaan RNA-viestejä, jotka taas viedään ribosomiin, joka varsinaisesti rakentaa proteiinit aminohapoista. SPUD-solulla ei ole valmiina tämän prosessin kaikkia tarvittavia proteiineja, ei edes ribosomia, joka proteiinia valmistaa.
Onko SPUDissa sitten mitään uniikkia?
Kyllä on – paljonkin: mm. solukalvo, solukalvon aukot ja tapa, jolla ulkoiset entsyymit ja proteiinit syötetään sille. Tosin nämä ovat elävää biologista solua paljon yksinkertaisempia. Esimerkiksi solukalvoon on kemiallisesti tehty reikiä, josta solun tarvitsemia molekyylejä saadaan sisälle. Nämä aukot ovat kuin kahteen suuntaan avoimia ovia. Siksi solu tarvitsee koko ajan uutta materiaa sisään, koska se vuotaa myös samalla ulos. Biologisessa solussa aukot ovat tarkoin johonkin tehtävään suunniteltuja ja vartioitu. Kemiallinen mekanismi, jolla tätä "ravintoa" tuodaan solulle on myös muiden tutkijoiden mukaan oivaltava.
Haluan tietää lisää
Kuuntele tämä podcast, jossa alan asiantuntijat keskustelevat tästä tutkimuksesta ja SPUD solusta (3): https://www.youtube.com/watch?v=mYDrfCrRqOk
Yhteenveto
Tutkijat ovat tehneet ansiokasta bioinsinöörityötä. Huomiota saadakseen he ovat julkistaneet sen lausunnolla, joka tukee niin monen ihmisen rakastamaa mantraa: elämä on syntynyt itsestään. Tutkimus itsessään kuitenkin tukee sitä, että solun tekemiseen tarvitaan älyä. Ihminen osaa tehdä neuroverkkoja matkimalla tekoälyn älykkäästi suunnitellen. Samalla tavalla ihminen osaa solua matkimalla tehdä jonkinlaisen osasynteettisen solun. Niin näissä kuin alkuperäisessä elämän suunnittelussa tarvitaan älykästä suunnittelua, hyvin älykästä.
Viitteet:
1. Science Alert uutisartikkeli aiheesta, https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-scientists-say-theyve-built-a-synthetic-cell-from-scratch
2. Varsinainen tutkimus: https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.01.735724v1
3. Asiantuntijoiden analyysi tutkimuksesta: https://www.youtube.com/watch?v=mYDrfCrRqOk
