Elämän ikivanha sääntö – ja miksi se ei ehkä olekaan ehdoton

Kaikki elolliset olennot tällä planeetalla tarvitsevat proteiineja. Proteiinit taas syntyvät 20 aminohaposta. Bakteerit, kasvit, ihmiset – kaikki. Nämä pienet molekyylit ovat elämän peruspalikoita. Ne mahdollistavat aineenvaihdunnan, puolustuksen taudinaiheuttajia vastaan ja lihasten kasvun. Ilman niitä ei olisi elämää.

Silti tiede on pohtinut: miksi just 20? Oliko määrä lukittu alusta asti? Vai pärjäsivätkö alkuelämän muodot vähemmällä?

Matka menneisyyteen kokeella

Miljardeja vuosia sitten Maassa oli karua. Ei happea, ei monimutkaista elämää. Jotkut tutkijat arvelivat, että varhaiset eliöt saattoivat tulla toimeen 15:llä tai vaikka 12 aminohapolla.

Columbian yliopiston porukka päätti testata asiaa. Ei vain spekulaatiota – aito koe. Tätä pidän tieteessä mahtavana.

Kohde: isoleusiini – kallis kapina

Valittiin isoleusiini. Se auttaa ihmisillä aineenvaihdunnassa ja immuunijärjestelmässä. Mutta sen tuottaminen vaatii valtavasti energiaa. Evoluutiossa sitä on korvattu muilla aina kun mahdollista.

Kysymys: pärjääkö tavallinen suolistobakteeri E. coli ilman sitä? Aluksi vastaus tuntui selvältä: ei. Sitten alettiin duunata.

Tekoäly pelastaa päivän

Ei voi muokata koko bakteerin perimää. Isoleusiinia on 81 000 paikassa. Sen sijaan keskityttiin ribosomiin – proteiinisynteesin koneistoon.

E. colin ribosomissa on 50 proteiinia. Kahdessa ei isoleusiinia luonnostaan. Loput 48 suunniteltiin uudelleen. AI-mallit auttoivat. Ne on koulutettu aminohappoketjujen saloihin, kuten chatbotit mutta tarkempia.

AI ehdotti korvaavia ketjuja, jotka toimivat ilman isoleusiinia.

Tulos yllättää

Muutama epäonnistuminen, sitten onnistui. Syntyi E. coli -kanta, jossa 21 ribosomiproteiinia ilman pisaraakaan isoleusiinia. Ja bakteerit elivät! Ne lisääntyivät yli 450 sukupolven ajan. Terveitä, toimivia.

Kasvu oli hitaampaa. Ja muualla perimässä isoleusiinia yhä tarvittiin. Silti: poistettiin "välttämätön" pala, ja elämä jatkui.

Miksi tämä muuttaa peliä

Ei pelkkä labrajuttu. Todiste, että elämän perussäännöt joustavat. Jos alkuelämä selvisi vähemmällä, se ravistaa käsitystämme elämän alkamisesta.

Synteettinen biologia hyötyy. Vähemmillä palikoilla voi syntyä lääkkeitä, teollisuustuotteita – ideoita riittää.

Suurempi mysteeri

Tämä ei vielä riitä. Bakteeri tarvitsee yhä kaikki 20 aminohappoa muualla. Tavoitteena on aito 19-aminohappoeliö.

Jo tämä on huikeaa. Evoluutio ei valinnut 20:tä, koska se on ainoa vaihtoehto. Se valittiin, koska se toimi. Ja jäi käyttöön.

Elämä on notkeampaa kuin luulemme. Parhaiten säännöt ymmärtää rikkomalla ne. Katsotaan, mitä seuraavaksi tapahtuu.