Biologi Tiina Raevaara tutkailee tieteen maailmaa kaunokirjailijan aivoin.

Arkkien löytäjä on poissa

Tiina Raevaara
Blogit Tarinoita tieteestä 13.1.2013 19:20

Helsingin Sanomissa oli tänään yhdysvaltalaisen mikrobiologin Carl Woesen muistokirjoitus. Minulta oli päässyt livahtamaan ohi tieto, että hän oli kuollut joulukuun lopussa.

Woesen (1928-2012) tutkimusten merkitystä nykyiselle käsityksellemme eliökunnasta ei voi kuin korostaa. Hän nimittäin löysi arkit, eliökunnan kolmannen domeenin. Muut kaksi ovat eukaryootit eli aitotumalliset sekä bakteerit.

Arkit (vanhalta nimeltään arkkibakteerit) löytyivät vuonna 1977. Pitkään niiden ajateltiin viihtyvän vain äärimmäisissä olosuhteissa: hyvin kuumissa, kylmissä tai happamissa paikoissa. Nyt tiedetään, että arkkeja löytyy arkisistakin ympäristöistä – muun muassa ihmiskehosta.

Carl Woese auttoi ymmärtämään, että eliökunnan kolmijaosta huolimatta maapallon kaikella elämällä on yhteinen alkuperä, joka myös on myös nähtävissä solujemme perustavanlaatuisissa toiminnoissa. Nimenomaan ne mekanismit, jotka tekevät elämästä elämän, ovat myös kaikkein yhdenmukaisimpia esimerkiksi ihmisen ja bakteerin välillä.

Woesen mielenkiinnon kohde oli erityisesti translaatio: mekanismi, jossa solu valmistaa dna/rna-koodinsa ohjeen mukaan proteiineja, siis omia rakennuspalikoitaan ja työkalujaan. Ilman translaatiota ei olisi nykyisenkaltaista elämää.

Woese korosti translaation välttämättömyyttä elämälle. ”Modernin solun kehityksen on täytynyt alkaa translaation synnyllä”, hän on sanonut.

Soluissa, elämän perusyksiköissä, informaatiota käsitellään kolmella eri mekanismilla: Replikaatiossa dna monistuu. Transkriptiossa dna-pätkä kopioidaan rna:ksi. Translaatiossa rna:n informaation avulla rakennetaan proteiini.

Vasta proteiineista rakentuu nykyinen monimutkainen elämä.

Elämän kehityksessä nämä kolme toimintoa ovat voineet syntyä päinvastaisessa järjestyksessä: translaatio saattoikin olla ensimmäinen.

Transkriptio on nimittäin selvästi nuorempi evoluution innovaatio, ja tuorein on replikaatio, joka itse asiassa näyttää kehittyneen eliökunnan historiassa kahdesti: sekä bakteereilla että vielä erikseen bakteerilinjasta jo aiemmin eronneella arkkeihin ja aitotumallisiin johtaneella linjalla.

Woesen käsityksen mukaan rna:n tiedon säilömiseen dna-tasolle oli tarvetta vasta sitten, kun rna-pohjainen ”elämä” oli muuttunut proteiineihin perustuvaksi. Woesea pidetäänkin niin kutsutun ”rna ensin” -hypoteesin isänä. Hän kunnostautui myös rna-koodin periaatteiden selvittäjänä. Translaatiossa rna eli ribonukleiinihappo sekä proteiinien rakennuspalikat, aminohapot, pelaavat yhteen vaikka ovat molekyyleinä varsin erilaisia.

Carl Woese jatkoi tutkimustyötään vanhoille päivilleen saakka. Hänen merkityksensä biologialle on yhtä suurta kuin vaikkapa Darwinin, Mendelin, Watsonin ja Crickin.

Tiina Raevaara

Kirjoittaja on filosofian tohtori ja kirjailija.

Keskustelu

Selvempää olisi, jos kirjoitettaisiin DNA ja RNA, varsinkin kun noita lyhenteitä ei lausuta ”dna” ja ”rna”, vaan kirjaimittain.

Elämän kehityksen toinen ratkaiseva vaihe DNA:n muodostumisen jälkeen oli solujen liittyminen yhteen eli monisoluisen eliön syntyminen. Alkuvaiheiden hankaluudesta ja kertoo se, että tuo vaihe näyttää kestäneen lähes kolme miljardia vuotta. Elämän luominen käytännössä tyhjästä ei siis ollut mikään läpihuutojuttu. Siinä on evoluutiolta tarvittu monta ”kokeilua”.
Siitä lähtien on kehitys suuresti ja pääpiirteissään jatkuvasti kiihtynyt. Se on ollut luonnollista, kun perusratkaisut olivat selvillä ja kehityksen perusta eli eliökunta itse laajeni ja moninaistui.

http://www.geologia.fi/index.php/2011-12-21-12-58-39/2011-12-21-13-00-04/elaemaen-synty-ja-kehitys