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.