3. KÜSIMUS
Kust tulid juhendid?
Miks on su välimus just selline, nagu ta on? Mis määrab su silmade, juuste ja naha värvi? Millest tuleneb su pikkus, kehaehitus või sarnasus vanematega? Mis määrab selle, et su sõrmeotste ühel poolel on pehmed padjandid, teisel poolel aga tugevad kaitset pakkuvad küüned?
Charles Darwini päevil ümbritses neid küsimusi saladusloor. See, kuidas tunnused kanduvad üle ühelt põlvkonnalt teisele, paelus Darwinit, kuid siis teati geneetikaseadustest vähe ja veelgi vähem rakusisestest mehhanismidest, mis juhivad pärilikkust. Ent nüüd on bioloogid juba aastakümneid uurinud inimese geneetikat ja DNA-s (desoksüribonukleiinhappes) sisalduvaid üksikasjalikke juhendeid. Mõistagi kerkib oluline küsimus: kust need juhendid tulid?
Mida ütlevad paljud teadlased? Paljud bioloogid ja teised teadlased arvavad, et DNA ja selle kodeeritud juhendid tekkisid miljonite aastate kestel tänu juhuslikele sündmustele. Nende väitel pole selle molekuli struktuuris, talitlusviisis ega infos, mida ta kannab ja edasi annab, mingeid tõendeid kavandatuse kohta.17
Mida ütleb piibel? Piibel räägib poeetiliselt piltlikust raamatust, kuhu Jumal on pannud kirja, millal ja kuidas inimese kehaosad moodustuvad. Kuningas Taavet ütles Jumala kohta: „Su silmad nägid mind juba mu looteeas, su raamatusse pandi kirja kõik mu osad, nende kujunemispäevad, kui ühtki neist veel polnud.” (Laul 139:16.)
Millest räägivad tõendid? Kui evolutsioon on õige, peaks olema vähemalt teoreetiline võimalus, et DNA tekkis tänu tervele reale juhuslikele sündmustele. Kui piibel on õige, peaks DNA andma ümberlükkamatuid tõendeid, et selle on loonud intelligentne isik.
DNA teema on väga lummav ja lihtsustatult käsitletuna üpriski arusaadav. Tehkem siis veel üks käik raku sisemusse. Seekord aga külastame inimese rakku. Kujutlegem, et läheme muuseumi, mille eesmärk on näidata, kuidas selline rakk talitleb. Kogu muuseum on mudel
tüüpilisest inimrakust umbes 13 miljonit korda suurendatuna. Selle mõõtmed on nagu hiiglaslikul staadionil, mis mahutab 70 000 pealtvaatajat.Sisenenud muuseumi, silmitseme aukartusega seda imetabast paika täis kummalisi vorme ja struktuure. Raku keskel on tuum – umbes 20-korruselise maja kõrgune kera. Suundumegi sinna.
Läheme tuuma väliskesta ehk membraani uksest sisse ja vaatame ringi. Suurema osa sellest ruumist võtavad enda alla 46 kromosoomi. Sarnased on seatud paaridesse. Paarid on erineva pikkusega. Lähim paar on umbes 12-korruselise maja kõrgune (1). Iga kromosoom on keskpaigast kokku pigistatud nagu lüliline vorst, kuid on jämeda puutüve paksune. Kromosoom koosneb ristipidi kulgevatest köiekeerdudest. Lähemale jõudes võib näha, et see köis koosneb peenemast köiest, mis on tihedalt spiraalina kokku pakitud (2). See on omakorda keerdus (3). Selle keerud koosnevad justkui ühest ülipikast nöörist, mis on kogu selle struktuuri peamine komponent. Mis see on?
MOLEKULI HÄMMASTAV STRUKTUUR
See n-ö nöör on umbes 2,5 cm jämedune ning keritud tihedalt ümber poolide (4), nii et moodustuvad keerud keerdudes. Need väiksemad keerud kinnituvad justkui toele, mis neid paigal hoiab. Selgitavalt sildilt võib lugeda, et nöör on üliefektiivselt kokku pakitud. Kui kõigis 46-s kromosoomis olev nöör sirgeks tõmmata, oleks selle pikkus pool maakera ümbermõõtu. a
Üks teadusväljaanne nimetab sellist efektiivset kokkupakkimise süsteemi tehnoloogia tippsaavutuseks.18 Kas väide, et sellise suursaavutuse taga polegi tehnoloogi, tundub usutav? Kujuta ette, et selles muuseumis on pood, kus on müügil miljoneid esemeid. Kõik tooted on korra järgi paigutatud, nii et need leiab kergesti üles. Kas oleks põhjust arvata, et kaubad on riiulitele iseenesest sattunud? Loomulikult mitte! Ometi pole poes valitsev kord võrreldavgi sellega, mida raku tuumas näha saab.
Silt muuseumi väljapaneku juures kutsub üles võtma mingi osa nöörist pihku ja vaatlema seda lähemalt (5). Seda sõrmede vahel hoides näeme, et tegemist pole tavalise nööriga. See koosneb kahest üksteise ümber keerdunud kiust, mida ühendavad võrdsete vahemaade tagant tillukesed pulgad. See kõik meenutab
redelit, mis on keerdtrepi kombel käändunud (6). Siis mõistame, et hoiame käes elu ühe suure mõistatuse, DNA molekuli mudelit.Üks tihedalt pakitud DNA molekul moodustab kromosoomi. Redelipulki nimetatakse aluspaarideks (7). Mis on nende ülesanne? Milleks DNA-d vaja on? Silt väljapaneku juures annab lihtsas keeles selgituse.
ERAKORDNE INFOTALLETUSSÜSTEEM
Sildilt võib lugeda, et need redelipulgad ongi DNA mõistmise võti. Kujutlegem redelit pikuti lahknemas. Kummagi poole küljest ulatuvad nüüd välja poolikud pulgad. Neid on vaid nelja tüüpi. Teadlased nimetavad neid tähtedega A, T, G ja C. Nad olid üllatunud, kui avastasid, et tähtede järjekord sisaldab kodeeritud infot.
19. sajandil leiutati telegraafi teel sidepidamiseks morsetähestik. Sel tähestikul on vaid kaks „tähte”: punkt ja kriips. Ometi saab selle abil anda edasi lõpmatul hulgal sõnu ja lauseid. DNA-l on neljatäheline kood. Tähtede A, T, G ja C järjestusest moodustuvad „sõnad”, mida kutsutakse koodoniteks. Koodonid on seatud „lõikudeks” nimetusega geenid. Igas geenis on keskmiselt 27 000 b
tähte. Need geenid ja nendevahelised pikad osad moodustavad „peatükid” – üksikud kromosoomid. Läheb tarvis 23 kromosoomi, et saaks valmis „raamat” – organismi kogu geneetiline informatsioon ehk genoom.Genoom on nagu ülimahukas raamat. Kui palju informatsiooni see sisaldab? Üldiselt võttes koosneb inimese genoom umbes kolmest miljardist aluspaarist ehk pulgast DNA-redelil.19 Kujutlegem entsüklopeediakogumikku, kus igas köites on tuhatkond lehekülge. Genoom täidaks 428 sellist köidet. Kui lisada veel teine rakus sisalduv genoom, saaks kokku 856 köidet. Kui seda genoomi omal käel ümber trükkida ja teha seda ilma puhkust võtmata täispikad tööpäevad, kuluks selleks umbes 80 aastat.
Muidugi osutuks kogu see trükkimisvaev kasutuks, sest kõiki neid kopsakaid köiteid poleks ju kuidagi võimalik mahutada igasse inimese 100 triljonisse mikroskoopilisse rakku. Sellist infohulka nõnda tihedalt kokku pakkida pole meie võimuses.
Üks molekulaarbioloogia ja arvutiteaduse professor on märkinud: „Gramm DNA-d, mida kuivatatud kujul oleks mahult umbes kuupsentimeeter, võib sisaldada ligikaudu sama palju infot kui triljon CD-d.”20 Mida see tähendab? Nagu oli juttu, sisalduvad DNA-s geenid, iga inimese ehitusinstruktsioonid. Igas rakus on täiskogum instruktsioone. DNA info on niivõrd tihedalt pakitud, et teelusikatäis DNA-d sisaldaks 350 korda rohkem geneetilist infot kui seda on nüüdsel ajal elavates inimestes kokku. Kui võtta kõigi praegu maa peal elava seitsme miljardi inimese DNA, moodustaks see teelusika pinnale kõigest õhukese kihi.21
KAS RAAMAT, MILLEL PUUDUB AUTOR?
Hoolimata edusammudest nanotehnoloogias, pole ükski inimese valmistatud infotalletusseade jõudnud sellise mahutavuseni. Mõelgem näiteks laserplaadile. Sellel on sümmeetriline kuju, särav pind ja läbimõeldud disain. Keegi ei kahtle, et selle on valmistanud arukas inimene. Aga mida öelda veel siis, kui sellele on salvestatud info – mitte seosetu tekst, vaid selged detailsed juhendid keeruka aparatuuri ehitamiseks, tööshoidmiseks ja remontimiseks? Laserplaadi kaalule või suurusele ei avalda salvestatud info praktiliselt mingit mõju, ometi on info plaadi juures kõige tähtsam. Kas plaadile salvestatud juhendid ei veena meid selles, et asjaga peab olema
seotud intelligentne isik? Kas ei eelda salvestis salvestajat?On üsna sobiv võrrelda DNA-d laserplaadi või raamatuga. Ühes genoomi käsitlevas raamatus öeldakse: „Mõte genoomist kui raamatust pole tegelikult üldsegi metafoor. See ongi seda. Raamat on andmekogum ... ja seda on ka genoom.” Autor lisab: „Genoom on ülimalt nutikas raamat, sest õigete tingimuste korral on see suuteline nii iseendast koopiaid tegema kui ka iseend lugema.”22 See toonitab veel üht olulist DNA-ga seotud aspekti.
MASINAD TÖÖS
Rakumuuseumi vaikuses seistes tekib küsimus, kas rakutuumas on tõesti kõik nii rahulik. Siis aga märkame üht klaasvitriini, milles on DNA lõik. Selle juures oleval sildil on kirjas „Esitluse vaatamiseks vajuta nuppu”. Vajutamegi nuppu ja jutustaja selgitab: „DNA-l on vähemalt kaks tähtsat ülesannet. Esimest nimetatakse replikatsiooniks, mis tähendab, et DNA peab ennast kopeerima nõnda, et igas uues rakus oleks samast geneetilisest informatsioonist täielik koopia. Vaadake nüüd simulatsiooni.”
Klaasvitriini ühes küljes paiknevast uksest siseneb mingi masin. See keerukas seadeldis koosneb mitmest robotist. Masin läheb DNA juurde, kinnitub sellele ja hakkab piki DNA-d liikuma otsekui rong mööda raudteerööpaid. Liikumine on kiirevõitu, nii et täpselt pole näha, mida masin teeb, kuid masina taha jääb ühe DNA-nööri asemel kaks DNA-nööri.
Jutustaja selgitab: „Tegemist on lihtsustatud versiooniga sellest, mis toimub DNA kopeerimise ajal. See masin kujutab ensüüme, mis liiguvad piki DNA-d, lk 16 ja 17.)
harutades selle kõigepealt kaheks ja kasutades seejärel kumbagi ahelat šabloonina, et valmistada mõlemale uus, täiendav (komplementaarne) ahel. Me ei saa näidata kõiki asjaga seotud detaile: näiteks tillukest seadet, mis liigub kopeerimismasina ees ja teeb DNA ühte poolde lõikeid, nii et see saab ilma krussi minemata vabalt lahti keerduda. Ka ei saa me näidata seda, kuidas DNA-le tehakse korduvalt korrektuuri. Vead otsitakse üles ja parandatakse hämmastama paneva hoolikusega.” (Vaata skeemiJutustaja jätkab: „Siiski saame anda teile selge ettekujutuse selle protsessi kiirusest. Kas panite tähele, et masin liigub päris korralikus tempos? Ensüümide liikumiskiirus piki DNA-d on sadakond pulka ehk aluspaari sekundis.23 Kui suurendada see liikumistee tegeliku raudtee suuruseks, liiguks „vedur” umbes 80-kilomeetrise tunnikiirusega. Bakterites suudavad need tillukesed kopeerimismasinad liikuda veel kümme korda kiiremini. Inimese rakus töötab DNA „raudteel” eri paigus sadu selliseid kopeerimismasinaid. Kogu genoomi kopeerivad nad kõigest kaheksa tunniga.”24 (Vaata kasti „ Molekul, mida saab lugeda ja kopeerida”, lk 20.)
DNA LUGEMINE
DNA kopeerimismasin veereb minema. Ilmub teine masin. Ka see liigub piki DNA lõiku, kuid aeglasemalt. Näha võib, kuidas DNA-nöör masina ühest otsast siseneb ja teisest muutumatuna väljub. Kuid masina teisest avausest väljub uus üksik kiud otsekui järjest pikenev saba. Mis toimub?
Taas jagab jutustaja selgitust: „DNA teist ülesannet nimetatakse transkriptsiooniks ehk geneetilise informatsiooni ümberkirjutamiseks. DNA ei lahku turvalisest rakutuumast kunagi. Kuidas siis saab selle geene – kogu inimese kehas sisalduvate valkude retsepte – lugeda ja kasutada? See ensüümimasin leiab DNA-l koha, kus väljastpoolt rakutuuma saabunud keemilised signaalid on geeni sisse lülitanud. Seejärel teeb see masin geenist koopia, kasutades selleks molekuli nimega RNA (ribonukleiinhape). Kuigi RNA sarnaneb paljuski DNA üksikahelaga, on see siiski erinev. Tema ülesandeks on geenidesse kodeeritud infot endasse talletada. RNA saab selle info ensüümimasinas olles. Seejärel ta lahkub rakutuumast ja läheb ühe
ribosoomi juurde, kus selle info abil valk kokku pannakse.”Muuseumis nähtu ning sealsete masinate väljamõtlejate ja teostajate nutikus jätab sügava mulje. Kuidas oleks lugu veel siis, kui kõik väljapanekud korraga tööle pandaks, et demonstreerida kõiki neid tuhandeid protsesse, mis samaaegselt inimese rakus toimuvad? Milline aukartustäratav vaatepilt see küll oleks!
Kõik need keerukad protsessid ongi tegelikult meie igaühe sajas triljonis rakus parasjagu käimas. Just nüüd loetakse meie DNA-d, et selle juhiste järgi panna kokku sadu tuhandeid erisuguseid valke, millest koosneb meie keha – kõik meie ensüümid, koed, elundid jne. Samuti käib praegu DNA kopeerimine ja korrigeerimine, et igal uuel rakul oleks värske juhendite kogu.
MIKS ON NEED FAKTID OLULISED?
Tuleme varem mainitud küsimuse juurde tagasi: kust on kõik need juhendid tulnud? Piibli järgi pärinevad need
kelleltki, kes on inimesest palju kõrgem. Kas selline seisukoht on tõesti ajast ja arust ning mitteteaduslik?Mõelgem sellele, kas inimesed üldse suudaksid äsja kirjeldatud muuseumi rajada. Seda üritades põrkaksid nad kokku suurte raskustega. Paljutki inimese genoomist ja sellega seotud protsessidest mõistetakse seni üsna ähmaselt. Teadlased püüavad ikka veel välja selgitada kõigi geenide paiknemist ja talitlust. Pealegi moodustavad geenid DNA-ahelast vaid väikese osa. Mida võib öelda nende pikkade lõikude kohta, mis ei sisalda geene? Varem kutsusid teadlased neid osasid rämps-DNA-ks, kuid viimasel ajal on nende suhtumine hakanud muutuma. Võib-olla kontrollivad need osad seda, kuidas ja mil määral geene kasutatakse. Ja kui teadlased suudaksidki teha täieliku mudeli DNA-st ning mehhanismidest,
mis seda kopeerivad ja korrigeerivad, siis kas nad suudaksid selle ka tööle panna, nii nagu see rakkudes töötab?Kuulus teadlane Richard Feynman jättis veidi aega enne surma tahvlile ülestähenduse: „Seda, mida ma ei suuda luua, ma ei mõista.”25 Tema tagasihoidlikkus paneb mõtlema. Mis puutub DNA-sse, siis peab ta lausung ilmselgelt paika. Teadlased ei suuda luua DNA-d koos kõigi selle replikatsiooni- ja transkriptsioonimehhanismidega, samuti ei suuda nad kõigest sellest täielikult aru saada. Ometi väidavad mõned end teadvat, et see kõik tekkis juhuse läbi. Kas eelpool käsitletud tõendid toetavad sellist järeldust?
Mõned õpetlased on leidnud, et tõendid osutavad vastupidisele. Näiteks Francis Crick, teadlane, kes osales DNA kaksikheeliksi struktuuri avastamises, jõudis arusaamale, et DNA-molekul on liiga keeruline, et see võiks olla moodustunud juhuslikult. Ta avaldas arvamust, et ehk läkitasid mõistuslikud maavälised olendid DNA Maa peale, et siin elule alus panna.26
Üsna hiljuti tegi oma seisukohtades kannapöörde tuntud filosoof Antony Flew, kes oli propageerinud ateismi 50 aastat. 81-aastaselt tuli ta välja arvamusega, et elu loomisega pidi olema seotud mingisugune mõistuslikkus. Millest selline muutus? Põhjuseks oli DNA. Kui Flew’lt küsiti, kas ehk ei osutu tema uus mõttesuund teadlaste hulgas ebapopulaarseks, vastas ta: „Pole midagi parata. Olen kogu elu juhindunud põhimõttest ... tugine tõenditele, mida need ka ei näitaks.”27
Mida sina arvad? Millele osutavad tõendid? Kujutle ühes tehases olevat arvutiruumi. Arvutis töötab keerukas programm, mis juhib kõiki tehase tööprotsesse. Veelgi enam, see programm saadab pidevalt välja kõigi masinate ehitus- ja hooldusjuhendeid ning teeb iseendast koopiaid ja korrigeerib neid. Mida sellest järeldada? Kas seda, et arvuti ja see programm on end ise valmistanud, või seda, et nende loojaks on intelligentne isik? Jah, tõendid räägivad iseenda eest.
a Käsiraamatus „Molecular Biology of the Cell” kasutatakse teist mõõtkava. Seal öeldakse, et kui üritada neid pikki DNA-ahelaid rakutuuma pakkida, oleks see sama, kui püüda pakkida 40 km ülipeent niiti tennisepalli, ja teha seda nii korralikult, et igale niidiosale pääseb hõlpsasti ligi.
b Rakus on kaks terviklikku genoomi, kokku 46 kromosoomi.