6. 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 on hieno kaksoiskierteinen jättiläismolekyylirakenne, mutta kuvaan sitä näissä blogeissa äärimmilleen yksinkertaistettuna tikapuurakenteena (kuva alla). Voit googlailla helposti erilaisia DNA:n kuvia ja olet niitä jo varmasti nähnytkin. 

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 ovat ne A, T, C ja G, kirjaimet, jotka esiintyivät jo aikaisemmissa blogeissa. 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 ja C & G. 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. 

Vaan miten tämä kopiointi käytännössä tapahtuu? Se selviää helposti katsomalla alla oleva video. Siinä esiintyy myös proteiinikoneita, jotka varsinaisesti tekevät työn. Näistä me tulemme puhumaan jatkossa paljon.

Ensi kerralla alamme käydä läpi miten näitä proteiinikoneita valmistetaan. Niiden rakennusohje on DNA:ssa ja solu ei voi jakautua ennen kuin ohje on luettu DNA:sta ja kyseiset koneet on rakennettu. 

Tämä 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. Sen koneinsinöörin, joka on suunnitellut nämä koneet, on täytytyn tietää tarkalleen ihan kaikki molekyylibiologiasta ja atomeista jopa kvanttifysiikasta. Nämä koneet koostuvat useista alikokoonpanoista ja tuhansista osista (aminohapoista). Huomaa myös, että koko tiedon kopiointi prosessi vaatii useita eri koneita. Jos yksikin uupuisi, niin elämä loppuisi. Miten nämä koneet siis 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.  

Mechanism of DNA Replication (Advanced)

Katso useampaan kertaan, että todella näet mitä tapahtuu. Huomaa että toinen puolikas voidaan kopioida suoraan, mutta toinen pitää kopioida "vastakarvaan" ja siksi sitä pitää "lenkittää" pätkissä.

Amazing sanoisi amerikkalainen.

2. Elämänkirja

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. (Kyseinen teksti on ihmisen y-kromosomin alusta - palaamme tähän myöhemmissä kirjoituksissa).

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.

On valitettavaa, että meille ei selkeästi kerrota, mikä on havainto ja mikä tulkintaa. Siten asiat saadaan kuulostamaan epäselviltä ja vaikeatajuisilta, jolloin apuun tarvitaan itseään viisaaksi tituleeraavaa professori sitä selvittämään. Nämä asiat ovat kuitenkin ymmärrettävissä ihan maalaisjärjellä kunhan pitäydytään havainnoissa, kuten tulette huomaamaan. 

Youtubesta löytyy paljon erilaisia lyhyitä opetusvideoita DNA:sta ja tulen käyttämään niitä paljon. Tässä 13 sekunnin esimerkki:

https://www.youtube.com/watch?v=JUCrAbGw0z4 

Tässä hieman pidempi esimerkki, missä selitetään hieman miten ihmisen DNA:sta tieto saadaan "kirjaan" (tietokoneelle):
https://www.youtube.com/watch?v=MvuYATh7Y74

Valitettavasti näissä ei yleensä ole suomenkielistä tekstiä.