Siirry suoraan sisältöön

Elämä syntyy

4 000 miljoonaa vuotta – 4 kilometriä

Elämä syntyi luultavasti tuliperäisellä seudulla, kuten fumarolikentällä tai merenpohjan kuuman lähteen yhteydessä. (Odinn / NOAA / Wikimedia Commons)

Elämän alkuperästä ei ole yhtä yleisesti hyväksyttyä teoriaa, vaan lukuisia keskenään ristiriitaisia hypoteesejä. Edes ajankohtaa ei tunneta tarkasti. Pääpiirteissään elämän synty lienee kuitenkin edennyt seuraavasti: Ensin ei-elollinen kemia tuottaa elämän rakennusaineita, sitten näistä molekyyleistä rakentuu sopivissa olosuhteissa itseään kopioivia RNA-ketjuja ja muita biologisia polymeerejä ja lopulta ensimmäiset elolliset solut rakentuvat näistä biomolekyyleistä. Hypoteesit ovat kuitenkin erimielisiä missä järjestyksessä ja miten eri elolliset rakenteet ja prosessit kehittyivät.

Tällä hetkellä ei vielä tarkkaan ymmärretä, miten elämä on aikoinaan voinut syntyä elottomista aineista, mutta tiedämme minkälaisista molekyyleistä ja toiminnoista elämä nykyään muodostuu. Ongelmana on, että nykyelämä tarvitsee kaikki keskeiset osansa toimiakseen ja on vaikea päätellä mitkä osat ovat voineet syntyä ensin, ilman muita osia. Jotain voidaan kuitenkin päätellä nykyisen elämän ja varhaisen maapallon olosuhteiden perusteella.

Hapettomassa, mahdollisesti tuliperäisessä ympäristössä syntyi erilaisten energiagradienttien ajamana *elämän rakennuspalikoita*: nukleotideja (RNA:n ja DNA:n rakennuspalikat), aminohappoja (proteiinien rakennuspalikat) ja lipidejä (kalvojen rakennuspalikat). Tämä saattoi tapahtua esim. merenpohjan valkoisten savuttajien sisällä tai kuivan maan tuliperäisten kenttien tai meteoriittikraaterien valumavesistöissä. Tuliperäisten ympäristöjen tuottamat yhdisteet sekä lämpötila ja pH erot pystyivät pitämään käynnissä elämän molekyylien synteesiä. Lisäksi orgaanisia yhdisteitä on tullut maahan meteoriittien mukana.

*Elämän keskeiset rakennusaineet* ketjuuntuivat pidemmiksi nauhoiksi sopivien energiagradienttien avulla. Ribonukleotideista syntyi RNA-juosteita. RNA pystyy sekä välittämään informaatiota DNA:n tapaan, että toimimaan katalyyttinä proteiinien tapaan. Jossain vaiheessa syntyi sattumalta myös sellaisia RNA-nauhoja, jotka kopioituvat peilikuvakseen, ja nämä taas alkuperäisen kaltaiseksi nauhaksi. Molekyylit olivat oppineet lisääntymään, *RNA-maailma* on syntynyt.

Ei kuitenkaan tiedetä mitä muita biologisia rakenteita RNA-maailman muodostuminen vaati. Monet hypoteesit olettavat, että itseään kopioiva RNA kehittyi vuotavan *kalvorakkulan* sisään. Toisissa hypoteeseissä taas oletetaan, että elämä kehittyi aluksi mineraalihuokosissa ja proteiinit olisivat ilmaantuneet ennen solukalvoa. Joka tapauksessa, kopioituvat RNA-nauhat kehittyivät luonnonvalinnan seurauksena yhä vaihtelevammiksi, pidemmiksi, monimuotoisemmiksi ja monimutkaisemmiksi. Niistä syntyi monimutkainen yhteistyökykyinen molekyylien verkosto, joka pystyy liittämään aminohappoja toisiinsa RNA-nauhan sisältämän ohjeen perusteella. *Proteiinisynteesi* oli käynnistynyt. Proteiinit, elämän nanokoneet, oli valjastettu käyttöön.

Kun *solullinen elämä* oli käynnistynyt, saattoi evoluutio tuottaa soluihin yhä uusia ja uusia proteiineja ja näiden toimintoja. Jossain vaiheessa epävakaa RNA korvautui paremmin informaation varastointiin soveltuvalla DNA:lla, mikä mahdollisti ennennäkemättömän suuret ja monimutkaiset genomit. Solut alkoivat monimuotoistua ja erilaistua entisestään. Lopulta yhteisestä solupopulaatiosta eli *viimeisestä yhteisestä kantamuodosta* (LUCA:sta) erkaantui kaksi erilaista kehityslinjaa: arkeonit ja bakteerit.

Solu koostuu valtavasta määrästä toiminnallisia biomolekyylejä, jotka muodostavat yhdessä suunnattoman monimutkaisen elämän koneiston. DNA:n tieto kopioidaan RNA:han, minkä perusteella valmistetaan proteiineja, elämän nanokoneita. Esimerkiksi hemoglobiini, entsyymit, vasta-aineet ja välittäjäainereseptorit ovat proteiineja. RNA pystyy toisaalta välittämään informaatiota ja kopioitumaan DNA:n tapaan, ja toisaalta toimimaan katalyyttisenä molekyylinä proteiinien tapaan.

Huom! Elämän olemuksesta löytyy lisätietoa vielä erillisestä artikkelista.


Navigointi
← Edellinen aikapiste ↑ Takaisin aikajanalle ↑ Seuraava aikapiste →
Myöhäinen meteoriittipommitus
100 milj. v aiemmin
Elämän ensimerkit
200 milj. v myöhemmin