LUENTO Kyösti Ryynänen

Transkriptio

1 LUENTO Kyösti Ryynänen MITEN ELÄMÄÄ VOIDAAN MÄÄRITELLÄ? MAA-ELÄMÄN RAKENNUSSARJAN SISÄLTÖ 1 ELÄMÄN MÄÄRITTELEMINEN ASTROBIOLOGIA TARVITSEE JA EDELLYTTÄÄ KOSMOLOGISTA JA UNIVERSAALIA (YLEISTÄ) ELÄMÄN TEORIAA TÄHTITIETEEN AVULLA ELÄMÄ JA SEN KEHITYS VOIDAAN NÄHDÄ LAAJASSA OLOSUHDE-, PAIKKA- JA AIKAYHTEYDESSÄ YKSITTÄISET ELÄMÄNMUODOT OVAT AINUTKERTAISIA ELÄMÄN ILMENEMIS- 2 JA KEHITYSHISTORIOITA 1

2 MITÄ ELÄMÄ ON? ELÄMÄ MAAPALLOLLA ON AINOA TUNNETTU ELÄMÄNMUOTO PLANEETTAMME NYKYISEEN ELÄMÄÄN PERUSTUVAT MÄÄRITELMÄT OVAT HELPOSTI LIIAN KAPEA-ALAISIA: ALKUELÄMÄ OLI ERILAISTA JA KEHITYS ON OLOSUHDE- JA SATTUMARIIPPUVAISTA SAMAA ELÄMÄÄ VOIDAAN MÄÄRITELLÄ ERI LÄHTÖKOHDISTA KÄSIN (FYSIIKKA, KEMIA, BIOLOGIA) JA ERI ABSTRAKTIOTASOILLA (MOLEKYYLI, SOLU, KUDOS, ELIN, ORGANISMI) MAAPALLOLLA SAATTAA OLLA TOISIAKIN ELÄMÄNMUOTOJA (ESIM. RNA-ELÄMÄÄ), MUTTA NIITÄ EI OLE KUNNOLLA EDES ETSITTY (MERET JA MULTA, MILJARDEJA BAKTEEREJA SATOJA TUHANSIA ERILAISIA LAJEJA KUUTIOSENTTIMETRISSÄ EDUSTAVAT TYYPILLISTÄ MAA-ELÄMÄÄ) MAAPALLOLTA ON LÖYDETTY LISÄÄ ERIKOISIA LAJEJA KUTEN ESIM. SÄHKÖMIKROBEJA SEKÄ HYVIN PIENIÄ BAKTEEREJA MAAPALLON ALKUAIKOINA ON SAATTANUT SYNTYÄ USEITA PERUSTALTAAN ERILAISIA ELÄMÄNMUOTOJA, MITKÄ OVAT KUITENKIN TUHOUTUNEET TAI HÄVINNEET KILPAILUSSA NYKYISIN TUNTEMALLEMME MAA-ELÄMÄLLE 3 EI-ELÄVÄ LUONTO EI-ELÄVÄLLE LUONNOLLE TUNNUSOMAISTA PELKÄSTÄÄN MEKANISTINEN JÄRJESTÄYTYMINEN LUONNONLAKIEN MUKAAN EI-ELÄVÄN LUONNON KÄYTTÄYTYMINEN VOIDAAN ENNUSTAA SUHTEELLISEN TARKASTI 4 2

3 ELÄVÄ LUONTO ELÄVÄ LUONTO ON SAMALLA TAVOIN EI- ELÄVÄN LUONNON KANSSA AIKA- AVARUUDESTA JA LUONNONLAISTA RIIPPUVAINEN NÄIDEN LISÄKSI ELÄVÄN LUONNON MONIMUOTOISTA JA VAIHTELEVAA ORGANISOITUMISTA, KEHITYSTÄ, PROSESSEJA JA KÄYTTÄYTYMISTÄ SÄÄTELEE INFORMAATIOTA SISÄLTÄVÄ KOODAAVA MATERIA (MATERIA KOODAA MATERIAA) 5 PAUL DAVIES ELÄMÄN ALUSSA KATALYYTIT AIKAANSAAVAT ENERGIAA JA RAKENNETTA SISÄLTÄVIÄ MOLEKYYLEJÄ (TERMODYNAMIIKAN MÄÄRITTÄMÄÄ TODENNÄKÖISINTÄ SUUNTAA VASTAAN) ELÄMÄSSÄ MOLEKYYLIT JÄRJESTÄVÄT ITSE KEMIALLISET REITTINSÄ, SEN SIJAAN ETTÄ NE NOUDATTAISIVAT TODENNÄKÖISIMPIÄ KEMIALLISIA REAKTIOITA ELÄMÄ LUOPUU KEMIAN RAJOITUKSISTA KÄYTTÄMÄLLÄ INFORMAATIOTA (KOODAAVIA MOLEKYYLEJÄ) LUODEN UUDEN ITSENÄISEN EMERGENTIN TOIMINNAN MAAILMAN ATOMIEN VUOROVAIKUTUSTEN SYNNYTTÄMÄN TÖRMÄILYN YLÄPUOLELLE 6 3

4 ELÄMÄN MÄÄRITELMIÄ A SELF-SUSTAINING CHEMICAL SYSTEM CAPABLE OF UNDERGOING DARWINIAN EVOLUTION (GERALD JOYCE, NASA) CARL SAGAN ( ) KÄYTTI SAMANSISÄLTÖISTÄ MÄÄRITELMÄÄ STEVEN BRENNER: ELÄMÄ ON KEMIALLISTEN REAKTIOIDEN LUONNOLLINEN OMINAISUUS ELÄMÄ ON ORGAANISEN KEMIAN LUONNOLLINEN KEHITYSVAIHE ELÄMÄ ON AINEEN OMINAISUUS JA SEURAUSTA TERMODYNAMIIKAN LAEISTA 7 ELÄMÄN MÄÄRITELMIÄ KEHÄMÄISIÄ PROSESSEJA, ALKUAINEIDEN JA MOLEKYYLIEN KIERRÄTTÄMISTÄ FYSIKAALIS-KEMIALLISIA ITSEORGANISOITUVIA EVOLUTIIVISIA RAKENTEITA JA PROSESSEJA AUTOMAATTISIA SYKLISIÄ BIOKEMIALLISIA PROSESSEJA DIGITAALISTA MOLEKYYLIKOODIA SEKÄ FYSIIKKAA JA KEMIAA NUKLEIINIHAPPOMOLEKYYLIEN (DNA JA RNA) KOODAAMAA MOLEKYYLIEN ITSEORGANISOITUMISTA GENOMITASOLLA KAIKELLE ELÄMÄLLE YHTEISET TEKIJÄT ( ELÄVÄN SYSTEEMIN MINIMIVAATIMUKSET) KOPIOITUVIA JA MUUTTUVIA MOLEKYYLISYSTEEMEJÄ AIKA-AVARUUDESSA 8 4

5 ELÄMÄLLE TUNNUSOMAISTA MOLEKYYLIBIOLOGIA OSOITTANUT, ETTÄ ELÄMÄ RAKENTUU MOLEKYYLEISTÄ, JOTKA ITSESSÄÄN EIVÄT OLE ELÄVIÄ (ERO EI OLE SUBSTANSSISSA VAAN INFORMAATIO-SISÄLLÖSSÄ) ELÄMÄN INFORMAATIO-SISÄLTÖKÄÄN (DNA) EI SÄILY SAMANA MOLEKYYLINÄ, VAAN SEN JATKUVANA KOPIOIMISENA MATERIA KOODAA MATERIAN JÄRJESTÄYTYMISTÄ ELÄVIKSI SYSTEEMEIKSI (ELÄMÄ ON YKSI AINEEN OLOMUODOISTA ) ELÄMÄ POIKKEAA MUISTA FYSIKAALIS-KEMIALLISISTA SYSTEEMEISTÄ SIINÄ, ETTÄ ELÄMÄ PYSTYY KONSTRUOIMAAN ITSE ITSENSÄ (OMAN PROSESSINSA) JA SÄÄTELEMÄÄN ITSEÄÄN (OMAA PROSESSIAAN) ELÄMÄÄN SISÄLTYY EMERGENTTEJÄ OMINAISUUKSIA (mm. REPRODUKTIO JA TIETOISUUS) PROSESSIEN HAHMOT OVAT ELÄMÄÄ (Thomas Ray), ELÄMÄN MONINAISISTA HAHMOISTA EI ENSIMMÄISENÄ TULE MIELEEN NIIDEN TAKANA PIILOSSA OLEVIEN PROSESSIEN SÄÄNNÖNMUKAISUUS 9 Jeremy England:n teoria Toiseen pääsääntöön eli entropian kasvuun ajan myötä perustuva elämän yhtälö Elävä aine pystyy sitomaan tehokkaammin energiaa ympäristöstään ja vapauttamaan sitä lämpönä Vaikuttaisi evoluutio-teorian rinnalla ja lisäksi 10 5

6 RICHARD DAWKINS ELÄMÄN INFORMAATIOJÄRJESTELMÄT DNA (EMÄSJÄRJESTYS) IMMUNOLOGINEN JÄRJESTELMÄ (ANTIBODY PROTEINS) HERMOSTO (POSITIVE AND NEGATIVE REINFORCEMENT) KULTTUURISISÄLLÖT 11 ELÄMÄLLE TUNNUSOMAISTA SOLULLISUUS (SOLUKALVO+LIUOTIN+DNA) AINEENVAIHDUNTA (METABOLISMI) LISÄÄNTYMINEN (REPRODUKTIO) SYNTYMÄ JA KUOLEMA (SUKUPOLVET) 12 6

7 ELÄMÄLLE TUNNUSOMAISTA JÄRJESTYNEISYYS LISÄÄNTYMINEN KASVU KEHITYS ENERGIAN TARVE YMPÄRISTÖÖN REAGOINTI EVOLUTIIVINEN SOPEUTUMINEN 13 ELIÖILLE TUNNUSOMAISTA AINEENVAIHDUNTA KOMPLEKSISUUS JA JÄRJESTYS LISÄÄNTYMINEN KEHITTYVÄT YKSILÖINÄ KEHITTYVÄT EVOLUUTION KAUTTA OVAT AUTONOMISIA (ITSENÄISYYS JA ITSEMÄÄRÄÄMINEN), Paul Davies ja Freeman Dyson 14 7

8 ELÄMÄN PERUSTEET UNIVERSUMIN RAKENNE JA LUONNONLAIT (VALLITSEVA FYSIIKKA JA KEMIA) PAIKALLISESTI VALLITSEVAT OLOSUHTEET (M.M. GRAVITAATIO) SAATAVILLA OLEVAT RAAKA-AINEET (ALKUAINEET JA MOLEKYYLIT) SAATAVILLA OLEVAT ENERGIALÄHTEET 15 YLEISIMMÄT ALKUAINEET IHMINEN H, O, C, N, Ca, P, S, Na, K, Cl MERET H, O, Cl, Na, Mg, S, Ca, K, C, Si MAAN KUORI O, Si, Al, H, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti UNIVERSUMI H, He, O, Ne, N, C, Si, Mg, Fe, S 16 8

9 ELÄMÄN PERUSTEET ELÄMÄ KÄYTTÄÄ NOIN 25:ttä LUONNOSSA ESIINTYVISTÄ 92:sta ALKUAINEESTA ELÄMÄN RAKENTEET JA PROSESSIT PERUSTUVAT NELJÄÄN UNIVERSUMISSA VAIKUTTAVAA VOIMAAN: VAHVA JA HEIKKO YDINVOIMA, SÄHKÖMAGNETISMI JA GRAVITAATIO MAA-ELÄMÄ TOIMII MAA-PLANEETALLA, MUTTA JOSSAKIN MUUALLA TOIMIVA ELÄMÄ ON VÄISTÄMÄTTÄ ERILAISTA 17 IHMISEN ATOMIKOOSTUMUS OLEMME CHNOPS -OLIOITA VETY (H) 60,6% HAPPI (O) 25,7% HIILI (C) 10,7% TYPPI (N) 2,4% KALSIUM (Ca) <0,6% (LOPUT) FOSFORI (P) RIKKI (S) NATRIUM (Na) KALIUM (K) KLOORI (Cl) 18 9

10 MAAELÄMÄ ON HIILIPOHJAISTA ORGAANISTA BIOKEMIAA MOLEKYYLIEN MUODOSTAMISKYKY SIDOSTEN RIITTÄVÄ (SOPIVA) LUJUUS LIUKOISUUS KEMIALLISISSA REAKTIOISSA ON KYSE SIDOSTEN MUODOSTUMISESTA JA RIKKOUTUMISESTA 19 HIILI MUODOSTAA HIILIKETJUJA JA RENGASMAISIA YHDISTEITÄ => SUURET MOLEKYYLIT MAHDOLLISIA MUODOSTAA YHDISTEITÄ MONIEN ERI ALKUAINEIDEN KANSSA (VETY, HAPPI, TYPPI, RIKKI, FOSFORI, RAUTA, MAGNESIUM, SINKKI) => MONIPUOLINEN BIOKEMIA MAHDOLLISTA LUONNOSSA ESIINTYY MILJOONIA ERILAISIA HIILIYHDISTEITÄ 20 10

11 SIDOKSET KOVALENTTISIDOS (YHTEISIÄ ELEKTRONEJA) VETYSIDOS (DIPOLISIDOS, POLAARISTEN MOLEKYYLIEN VASTAKKAISMERKKISET PÄÄT VETÄVÄT TOISIAAN PUOLEENSA) KEMIALLISET SIDOKSET PERUSTUVAT SÄHKÖISIIN VETOVOIMIIN 21 LIUKOISUUS POLAARISET ORGAANISET MOLEKYYLIT LIUKENEVAT VETEEN (HYDROFIILISIÄ) APOLAARISET ORGAANISET MOLEKYYLIT EIVÄT LIUKENE HELPOSTI VETEEN (HYDROFOBISIA) VEDELLÄ TÄRKEÄ ROOLI ELÄMÄN BIOKEMIASSA 22 11

12 VESI NESTEMÄINEN VESI ON MAA-ELÄMÄN EDELLYTYS SOLUT SISÄLTÄVÄT PÄÄOSIN VETTÄ VEDEN TILAVUUS RAJAA JA TUKEE MAHDOLLISTAA AINEIDEN KASAANTUMISEN JA PROTEIINIEN LASKOSTUMISEN VETY- JA HAPPIATOMIEN LÄHDE LIUOTIN MISSÄ BIOKEMIALLISET REAKTIOT VOIVAT TAPAHTUA (LIUOTTAA ORGAANISIA MOLEKYYLEJÄ) OSALLISTUU AINEENVAIHDUNNAN REAKTIOIHIN KULJETIN (SOLUSTA SISÄÄN JA ULOS) LÄMMÖNTASAIN 23 ENERGIA TERMODYNAMIIKAN TOISEN LAIN MUKAAN ENTROPIA (EPÄJÄRJESTYS) LISÄÄNTYY (EIKÄ ITSESTÄÄN KOSKAAN VÄHENE) PYRKIEN KOHTI TERMODYNAAMISTA TASAPAINOTILAA ENERGIAN AVULLA LUODAAN JA SÄILYTETÄÄN JÄRJESTYSTÄ (ELÄMÄN RAKENTEITA JA BIOKEMIALLISIA PROSESSEJA) ELÄVÄ AINE VÄLTTÄÄ HAJOAMISTA TASAPAINOTILAAN (Erwin Schrödinger ) 24 12

13 MAAN ENERGIALÄHTEET AURINGON SÄTEILY 99,9% KAIKESTA ENERGIASTA LISÄKSI: UV-SÄTEILY, SALAMOINTI, RADIOAKTIIVISET AINEET (MAANKUORI), VULKANISMI JA KOSMISET SÄTEET SEKÄ MINERAALIT (ELEKTRONIEN LÄHTEINÄ) 25 ENERGIAN HYVÄKSIKÄYTTÖ AUTOTROFIT: FOTOSYNTEESI (AURINGONVALO) TAI KEMOSYNTEESI (KEMIALLINEN ENERGIA) HETEROTROFIT SYÖVÄT AUTOTROFEJA FERMENTAATIO JA RESPIRAATIO (ENERGIAN VAPAUTTAMINEN SOLUJEN KÄYTTÖÖN) LISÄKSI RAVINNON HAJOITTAMISESSA VAPAUTUVA HUKKALÄMPÖ YLLÄPITÄÄ JA MAHDOLLISTAA ELIMISTÖN FYSIKAALISIA JA KEMIALLISIA TOIMINTOJA 26 13

14 ENERGIAN VARASTOINTI HITAASTI KÄYTETTÄVISSÄ (PALAMALLA) HIILIHYDRAATEISSA, PROTEIINEISSA JA RASVA- AINEISSA (RASVAKUDOS) NOPEASTI KÄYTETTÄVISSÄ ATP (ADENOSIINITRIFOSFAATTI) MOLEKYYLEISSÄ PROTONIEN (VETYATOMISTA POISTETTU ELEKTRONI) VIRTA ADP- JA ATP-MOLEKYYLIEN VÄLILLÄ JOKO VARASTOI TAI VAPAUTTAA ENERGIAA REDOX-REAKTIOT, PELKISTYS-HAPETUS REAKTIOT, JOISSA SOKERIT LUOVUTTAVAT JA LOPULTA HAPPI VASTAANOTTAA ELEKTRONIN, TOIMII KUTEN SÄHKÖINEN PARISTO 27 KEMOSYNTEESI GEOKEMIALLISESTI ENERGIAA YKSINKERTAISIA EPÄORGAANISIA YHDISTEITÄ HAPETTAMALLA RAUTA, RIKKI, TYPPI, VETY ESIM. Fe 2+ -> Fe 3+ + elektroni ELIÖIDEN (ARKKIBAKTEERIT) VANHIN YHTEYTTÄMISTAPA ILMAN AURINGONVALOA 28 14

15 FOTOSYNTEESI VIHERHIUKKANEN (KLOROPLASTI) ABSORBOI FOTONEJA JA EKSITOI NIILLÄ ELEKTRONEJA, EDELLEEN SYNTYVÄT PROTONIT KÄYTETÄÄN ATP- MOLEKYYLIEN RAKENTAMISEEN (KUTEN ELÄINSOLUISSAKIN) RIKKIIN PERUSTUVA nco 2 + nh 2 S + energiaa => (CH 2 O) n + nh 2 O + ns HIILIDIOKSIDISTA JA VEDESTÄ HIILIHYDRAATTEJA nco 2 + nh 2 O + energiaa => (CH 2 O) n +no 2 29 HETEROTROFIT RAVINTO PILKOTAAN ENTSYYMIEN TOIMESTA PIENEMMIKSI MOLEKYYLEIKSI, JOISTA EDELLEEN SOLUT RAKENTAVAT TARVITSEMIAAN MOLEKYYLEJÄ 30 15

16 FERMENTAATIO JA RESPIRAATIO KÄYMINEN (FERMENTAATIO) C 6 H 12 O 6 => 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH HENGITTÄMINEN (RESPIRAATIO) (CH 2 O) n + no 2 => nco 2 + nh 2 O + energiaa KÄYMISEN HYÖTYSUHDE NOIN 10% PALAMISEN (HENGITYS) HYÖTYSUHDE NOIN 40% 31 BIOMOLEKYYLIT ELÄMÄN SUURET MOLEKYYLIT SYNTYVÄT AINOASTAAN ELIÖIDEN GENEETTISEN KOODIN OHJAAMINA EIKÄ NIITÄ ESIINNY ELOTTOMASSA LUONNOSSA SOLUJEN ORGAANISIA MAKROMOLEKYYLEJÄ LIPIDIT HIILIHYDRAATIT AMINOHAPOT JA PROTEIINIT NUKLEOTIDIT JA NUKLEIINIHAPOT 32 16

17 KIRAALISUUS MAAELÄMÄ KÄYTTÄÄ VASENKÄTISIÄ MOLEKYYLEJÄ (ISOMEERIT EROAVAT VAIN AVARUUSRAKENTEELTAAN) YKSINKERTAISIN AMINOHAPPO GLYSIINI ON AKIRAALINEN (PEILIKUVA SAMANNÄKÖINEN) ENTSYYMIT KATALYSOIVAT VAIN VASENKÄTISIÄ MOLEKYYLIEN 33 KOKOLUOKKIEN HIERARKIAA ATOMIT 0,1 nm AMINOHAPOT, EMÄKSET 1 nm (=10-9 m) DNA-MOLEKYYLI 2 nm (läpim.) PROTEIINIT 10 nm VIRUKSET 100 nm BAKTEERIT 1000 nm pienimmät nanobakteerit 400 nm ELÄINSOLU nm suurimmat yksisoluiset ameebat 10 cm 34 17

18 LIPIDIT RASVOJA JA ÖLJYJÄ SOLUKALVOJEN RAKENNUSAINEITA ENERGIAN VARASTOINTI LIUKENEVAT HUONOSTI VETEEN YKSI HYDROFOBINEN JA YKSI HYDROFIILINEN PÄÄ CH 3 (CH 2 ) n COOH 35 SOKERIT HIILIHYDRAATIT LIUKENEVAT VETEEN ENERGIAN VARASTOINTI JA ORGANISMIEN RAKENTEET OIKEAKÄTISIÄ C n (H 2 O) m 36 18

19 AMINOHAPOT AMINOHAPOT MUODOSTUVAT SPONTAANISTI LÄHTÖAINEISTAAN LÖYTYY ELIMISTÖSTÄ SATOJA ERILAISIA PROTEIINISYNTEESIKONEISTO KÄYTTÄÄ NIISTÄ KAHTAKYMMENTÄ (KOODATTUA) NÄISTÄ KAHDEKSAA NS. VÄLTTÄMÄTÖNTÄ AMINOHAPPOA ON SAATAVA SUORAAN RAVINNOSTA, KOSKA NIITÄ EI MUODOSTU ELÄINTEN ELIMISTÖSSÄ R H 2 N CH COOH KASVIT PYSTYVÄT TUOTTAMAAN ITSE KAIKKIA TARVITSEMIAAN AMINOHAPPOJA 37 PROTEIINIT PERÄKKÄISTEN AMINOHAPPOJEN AMINO- JA KARBOKSYYLIRYHMÄT YHTYVÄT MUODOSTAEN PEPTIDISIDOKSILLA (SAMALLA TUOTTAEN VETTÄ) PROTEIINEJA (PEPTIDIKETJUJA) PEPTIDISIDOKSEN (PROTEIINIEN) MUODOSTAMISEEN TARVITAAN ENERGIAA VALMIS PROTEIINI LASKOSTUU MUUTAMASSA SEKUNNISSA LOPULLISEEN SYKKYRÄ- MUOTOONSA, ULKOPINNAN ATOMIT JA MOLEKYYLIT MÄÄRÄÄVÄT SEN FYSIKAALISET JA KEMIALLISET OMINAISUUDET 38 19

20 PROTEIINIT YKSI PROTEIINI MUODOSTUU SADOISTA (TUHANSISTA) PERÄKKÄISISTÄ AMINOHAPOISTA BAKTEERISOLUSSA LUOKKAA 3000 ERILAISTA PROTEIINIA IHMISSOLUSSA LUOKKAA ERILAISTA PROTEIINIA ERILAISIA TEHTÄVIÄ SOLUSSA (USEIMMAT ENTSYYMEJÄ JA RAKENTEEN OSIA, KULJETTAVAT KEMIKAALEJA, VÄLITTÄVÄT VIESTEJÄ) 39 NUKLEOTIDIT FOSFAATTIRYHMÄ, SOKERI JA EMÄS NUKLEOTIDIT LIITTYNEINÄ TOISIINSA FOSFAATTIRYHMIEN KAUTTA MUODOSTAVAT NUKLEIINIHAPON RUNGON SOKERIIN KIINNITTYNEENÄ YKSI NELJÄSTÄ ERILAISESTA EMÄKSESTÄ EMÄS TOIMII GENEETTISEN KOODIN KIRJAIMENA 40 20

21 ADENIINI (A) GUANIINI (G) SYTOSIINI (C) TYMIINI (T) URASIILI (U) EMÄKSET 41 NUKLEIINIHAPOT SUURIMPIA MAKROMOLEKYYLEJÄ KOOSTUVAT NUKLEOTIDEISTA RNA JA DNA 42 21

22 NUKLEIINIHAPOT RIBONUKLEIINIHAPOSSA (RNA) SOKERINA RIBOOSI JA EMÄKSINÄ ADENIINI, GUANIINI, SYTOSIINI JA URASIILI DEOKSIRIBONUKLEIINIHAPOSSA (DNA) SOKERINA DEOKSIRIBOOSI JA EMÄKSINÄ ADENIINI, GUANIINI, SYTOSIINI JA TYMIINI 43 SOLUT ELÄMÄN PERUSYKSIKKÖ, LUONNON KEHITTÄMÄ NANOKONE SOLUSEINÄMÄ EROTTAA ELÄMÄN RAKENTEET JA PROSESSIT YMPÄRISTÖSTÄÄN SOLU MUODOSTAA OLOSUHTEILTAAN OPTIMOIDUN RAJATUN YMPÄRISTÖN, MISSÄ BIOKEMIALLISET REAKTIOT (ETENKIN PROTEIINISYNTEESI) VOIVAT TAPAHTUA (LUONNON PERUSVOIMIEN HALLITSEMA NANOMITTAKAAVAINEN TOISISTAAN RIIPPUVAISTEN MOLEKYYLIEN SYSTEEMI) SOLUISSA VARASTOITUU DNA YKSISOLUISET BAKTEERIT MONISOLUISET Paul Davies kuvaillut solujen sisältävät pikkuruisia pumppuja, vipuja, moottoreita, roottoreita, turbiineja, potkureita, sakseja ja muita ihmisten työkalupakeista tuttuja välineitä nanokoossa 44 22

23 SOLUN RAKENNE SOLUSEINÄ KASVEILLA (HIILIHYDRAATEISTA JA AMINOHAPOISTA) SOLUKALVO AITOTUMALLISILLA (LIPIDEISTÄ JA PROTEIINEISTA) SOLULIMA (AMINOHAPOT, ENTSYYMIT, PROTEIINIT) TUMAKOTELO (AITOTUMALLISET) RNA, DNA (GENOMI) RIBOSOMIT (PROTEIINISYNTEESI) MITOKONDRIO (ENERGIAA HAPETTAMALLA) VIHERHIUKKANEN (ENERGIAA FOTOSYNTEESILLÄ) GOLGIN LAITE (KUONA-AINEIDEN POISTO) AINEENVAIHDUNTA KANAVAT (SOLUKALVOSSA) MUITA ORGANELLEJA JA TUKIRAKENTEITA 45 SOLUT ESITUMALLISET (PROKARYOOTIT) AITOTUMALLISET (EUKARYOOTIT) ITUSOLUT (HAPLOIDEJA) KANTASOLUT (DIPLOIDEJA) SOMAATTISET SOLUT KASVISOLUT OVAT KAIKKIKYKYISIÄ ELÄINSOLUT OVAT MONIKYKYISIÄ 46 23

24 IHMISSOLUT AIKUISESSA IHMISESSÄ (RINNAKKAINKYTKETTYNÄ) SOLUJA LUOKKAA MYÖS PALJON PIENEMPIÄ ARVIOITA KUTEN 50 MILJOONAA SOLUA ESITETTY, PERÄKKÄINASETETTUINA YHTEISPITUUS OLISI KYMMENKUNTA KERTAA MAAPALLON YMPÄRI JA IHMISEN ELINAIKANA UUSIUTUNEIDEN SOLUJEN MASSA IHMISTÄ KOHDEN KYMMENKUNTA TONNIA AIVOISSA SOLUJA LUOKKAA RAKENTUNEET YHDESTÄ MUNASOLUSTA JA SIITTIÖSOLUSTA JAKAUTUMALLA SATOJA (~210) ERILAISIA SOLUTYYPPEJÄ KUDOKSINA ELIMINÄ YHDESSÄ IHMISSOLUSSA LUOKKAA GIGATAVU MUISTIA OSA UUSIUTUU JATKUVASTI (SUOLISTO) OSA EI UUSIUDU KOSKAAN (HERMOSOLUT) AIKUISESSA IHMISESSÄ MOLEKYYLEJA LUOKKAA IHMISSOLUT KOKO mm SUURIMPIA : MUNASOLUT, HERMOSOLUT JA LIHASSOLUT PIENIMPIÄ: PUNASOLUT, SIITTIÖSOLUT JA BAKTEERIT 48 24

25 IHMISSOLUT SOLUJEN LUONNOLLINEN TILA ON KUOLEMA JA VAIN ÄRSYKKEET YMPÄRÖIVISTÄ SOLUISTA SAAVAT SOLUT PYSYMÄÄN ELOSSA IHMISSOLUT KUOLEVAT MUUTAMAN KYMMENEN JAKAUTUMISKIERROKSEN JÄLKEEN (OHJELMOITU SOLUKUOLEMA) SYÖPÄSOLUT OVAT MUUTTUNEET KUOLEMATTOMIKSI JA JAKAANTUVAT LOPUTTOMASTI VAHINGOITTUNEEN DNA:N TAKIA 49 LÄHDEKIRJALLISUUS Susan Aldridge: Elämän lanka, Geenitekniikan tarina, Art House, 1999 (1996) Lewis Dartnell: Life in the Universe, Oneworld Publications, 2007 Bennett, Shostak, Jakovsky: Life in the Universe, Addison Wesley, 2003 Sean B. Carroll: The Making of the Fittest, 2006 Paul Davies: Viides ihme, elämän syntyä etsimässä, Terra Cognita, 1999 Paul Davies: The Goldilocks Enigma, Penguin Books 2007, (Allen Lane 2006) Richard Dawkins: A Pilgrimage to the Dawn of Life, The Ancestor s Tale, Weidenfeld & Nicolson, 2004 Iain Gilmour and Mark A. Sephton (eds.): An Introduction to Astrobiology, The Open University, 2003 Ilkka Hanski, (toim.): Kaikki evoluutiosta, Gaudeamus, 2009 Erkki Hiltunen, (toim.): Galenos, ihmiselimistö kohtaa ympäristön, WSOY, 2001 Markus Hotakainen: Onko siellä ketään, Avaruuden älyä etsimässä, Minerva, 2014 Jörgen Sjöström: På spaning efter livets ursprung, Om astrobiologi, människans rötter och evolutionen, Norstedts, 2010 Peter Ward: Tuntematon elämä, Ursa, 2006 (2005) 50 25