1. 2. EVOLUUTIO
2.1. Evolutiikan perusteet
Evoluutio perustuu ilmiöön, jota kutsutaan luonnonvalinnaksi. Käsitteen
ymmärtäminen, edellyttää biologian ykköskurssilla läpikäytyjen geeni- ja
proteiiniasioiden mieleen palauttamista.
Erityisen tärkeätä on palauttaa mieleesi asiat, jotka olemme oppineet solun
työkaluista: proteiineista. Koska proteiinit ovat aminohappoketjuja, on hyvä palauttaa
mieleen myös aminohappojen olemukseen liittyvät asiat. Kertaamme asioita
seuraavassa lähinnä juuri proteiinien ja aminohappojen osalta. Jos tunnet kertauksen
tarvetta myös DNA- ja RNA-asioihin, sinun kannattaa lukaista uudelleen
ykköskurssin luku ”Mistä elämässä on kysymys?”.
Kertaava katsaus proteiinien maailmaan
Proteiinit ovat aminohappoketjuja. Kaksi aminohappoa kiinnittyy toisiinsa ns.
peptidisidoksella.
Peptidisidos syntyy siten, että yhden aminohapon karboksyyliryhmä (COOH) reagoi
toisen aminohapon aminoryhmän (NH2) kanssa. Alla olevasta kuvaparista (kuvat 1 ja
2) näet, että tällöin molekyylien välissä on selvästi ”tyrkyllä” ainekset yhteen
vesimolekyyliin.

2. O O
H H H H
N C C N C C
OH OH
H H
CH CH3
CH3 CH3 H2O
Kuva 1. Peptidisidoksen periaate
O
H H O H H
N C C N C C
OH
H
CH CH3
CH3 CH3
Peptidisidos
Kuva 2. Valmis peptidisidos
Kun vesimolekyyli poistetaan, aminohapot saadaan kiinnittymään toisiinsa ketjuksi.
Tällöin nimittäin sekä karboksyyliryhmän hiilelle että aminoryhmän typelle jää yksi

3. vapaa sidoselektroni. Ykköskurssista tutun HONCP-muistisäännön perusteella
tällaisia ei saisi olla. Atomit ratkaisevat tilanteen kiinnittymällä toisiinsa. Vastaavasti
aminohappoketju voidaan tarvittaessa pilkkoa irrallisiksi aminohapoiksi lisäämällä
aminohappojen välisiin peptidisidoksiin yksi vesimolekyyli. Näin tapahtuu
esimerkiksi ruuansulatuksen aikana.
Elämän tietojenkäsittelyn perimmäinen luonne ja suhde evoluutioon
Proteiinien nimittäminen solun työkaluiksi on perusteltua, sillä aivan kuten
työkalujen, myös proteiinien toiminta perustuu niiden ulkomuotoon. Proteiineissa
esiintyy kahtakymmentä erilaista aminohappoa. Kun aminohappoja liitetään soluissa
ketjuksi, alkaa syntyvä ketju välittömästi käpertyä sykkyräksi. Sykkyrän muodon
määrää ketjussa olevien aminohappojen järjestys: sama aminohappojärjestys tuottaa
aina samanmuotoisen proteiinin.
Näin solujen urakka tietojenkäsittelyn suhteen muodostuu verraten yksinkertaiseksi.
Solujen tulee tallettaa muistissaan vain tietoja hyviksi havaituista
aminohappojärjestyksistä.
Tieto on varastoitu DNA:han peräkkäisten merkkien muodostamana jonona. DNA
sijaitsee solun tumassa. Sinunkin, kimpalemaisen vonkaleen rakenneohjeet, voidaan
siis esittää peräkkäisten merkkien jonona. Jono alkaa jostakin ja päättyy jonnekin.
Geenit, proteiinit ja evoluutio
Geeniksi kutsutaan sellaista DNA-molekyylin jaksoa, joka sisältää yhden proteiinin
rakenneohjeen. Ihmisen DNA:ssa oletetaan olevan n. 30 000 eri proteiinin
rakenneohjetta eli geeniä. Saammekin tästä aasinsillan evoluution perusmekanismiin
eli luonnonvalintaan:
Yksilöt, joilla on paremmin ympäristön olosuhteisiin soveltuvat proteiinit saavat
jälkeläisiä enemmän kuin muut yksilöt (alla vähän kauempana oleva esimerkki

4. Rekuista ja Musteista kuvat 3 ja 4 ). Koska jälkeläiset saavat geeninsä
vanhemmiltaan, parempaan sopeutumiseen johtavat geenit yleistyvät pikkuhiljaa.
Yleistyminen kertautuu joka sukupolvessa..
Ilmiötä kutsutaan luonnonvalinnaksi. Luonnonvalinnan ehtona on, että geeneissä
tapahtuu silloin tällöin pieniä painovirheitä: mutaatioita. Mutaatiot synnyttävät
geeneistä uusia versioita, jotka aloittavat sitten aikamatkailunsa sukupolvien ketjussa.
Huomaa, että luonnonvalinnan piinapenkissä eivät kuitenkaan ole geenit, vaan
proteiinit. Geenejä ei luonnonvalinta testaa suoraan, vaan ainoastaan välillisesti,
proteiineja riivaamalla.
Edellä esitettyyn perustuen solujen tietojenkäsittelyä voitaisiin verrata kirjoitettuun
kieleen:
Elämän kieli Kirjoitettu kieli
1. 20 eri aminohappoa 1. n. 25 eri aakkosta
2. aminohapoista rajaton määrä 2. aakkosista rajaton määrä erilaisia
erilaisia proteiineja lauseita
3. Proteiineista eliöitä 3. lauseista kirjoja
4. mutaatioita voi sattua 4. painovirheitäkin esiintyy
Taulukossa kiteytyy näpäkästi modernin biologian maailmankuva.
KUKKUU-eläimen evoluutio

5. Se, miten aakkosvertauskuva evoluution kuluessa toteutuu, ilmenee seuraavasta
KUKKUU-eläimen evoluution kuvitteellisesta mallista. Evoluution varhaiset vaiheet
ovat rivistössä ylimpinä ja tuoreimmat vaiheet alimpina.
ATSRPK AIKA-AKSELI
AMSRNU
AMSKNU
AKSKNU
PTSKNU
PUKKNU
RUKKNU
KUKKUU
Kirjaimet kuvaavat nykyisin KUKKUU-eläimenä tunnetun otuksen esi-isien
aminohappojärjestystä jossakin lajin proteiinissa. Useimmissa proteiineissa on
kymmeniä tai satoja aminohappoja. Erilaisia proteiineja on KUKKUU-eläimessä
kaikkiaan useita kymmeniä tuhansia. Siksi kyseinen kuuden aminohapon ketju on
häviävän pieni osa eläimen kaikesta proteiinivarustuksesta. Silti esimerkkimme
havainnollistaa mainiosti tapaa, jolla koko KUKKUU-eläin on kehittynyt nykyiseen
muotoonsa.
Kuvaan on lihavoinnilla merkitty sellaiset mutaatiot, joiden kantajat ovat tuottaneet
muita enemmän lisääntymisikään ehtiviä jälkeläisiä. Tämän vuoksi kyseisiä
aminohappojärjestyksiä koodaavat geenit ovat yleistyneet oman aikakautensa

6. populaatioissa. KUKKUU-eläin on onnistuneiksi osoittautuneiden
aminohappojärjestyskokeilujen (kammottava sanahirviö) tulos.
Aminohappojärjestyskokeilut ovat satunnaisesti tapahtuneita mutaatioita. Jos
mutaatioista on haittaa, niiden kantajat saavat muita yksilöitä vähemmän jälkeläisiä.
Tällaisten mutaatioiden osuus siis vähenee sukupolvi sukupolvelta.
Suurin osa mutaatioista on sellaisia, että niistä ei ole yksilöille sen paremmin haittaa
kuin hyötyäkään. Tällaisia kutsutaan neutraalimutaatioiksi. Osa neutraalimutaatioista
voi ympäristöolosuhteiden muuttuessa joskus myöhemmin osoittautua haitallisiksi tai
hyödyllisiksi. Mutaatioiden merkitys onkin aina sidottu myös aikaan, jolloin ne
tapahtuvat.
Evoluutio tapahtuu siis satunnaisesti. Se perustuu yrityksen ja erehdyksen
periaatteeseen, joten se on kokeilevaa.
Koska hyödylliset aminohappojärjestykset yleistyessään leviävät lopulta koko
populaatioon, voidaan ajatella, että ne "jäävät voimaan". Tämä aiheuttaa evoluutiolle
ominaisen piirteen, jota kutsutaan kasautuvuudeksi. Evoluutio on elämän Hirsipuu-
leikkiä, jossa jokainen laji kehittyy loputtomiin aminohappo aminohapolta
tapahtuvien satunnaisten arvausten kautta.
Elämän tietojenkäsittelyyn sisältyy välttämättömänä osana edellä havainnollistamani
virheiden mahdollisuus. Niitä tapahtuu kaiken aikaa, ei valtavasti, vaan juuri sopivan
pienessä määrin. Niiden ansiosta kehittyvyys on rakenteellinen osa elämän
ohjelmointikieltä. Elämä on väistämättömästi ilmiö, joka muuttaa aikojen saatossa
ilmenemistapojaan. Hyvät aminohappojärjestykset runsastuvat aikojen saatossa,
koska niiden kantajat saavat muita enemmän jälkeläisiä. Runsastumisen perusluonne
havainnollistuu alla olevassa Rekku- ja Musti-esimerkissä.
Rekut ja mustit

7. Ajatellaanpa, että meillä olisi kaksi koirapopulaatiota eli porukkaa: Rekut ja Mustit.
Kaikilla Rekuilla olisi sellaiset proteiinit, että ne saisivat joka sukupolvessa kolme
jälkeläistä (kuva 3). Kaikilla Musteilla olisi sellaiset proteiinit, että ne saisivat
jokaisessa sukupolvessa kaksi jälkeläistä (kuva 4).
Kuva 3. Rekut saavat kahdessa
sukupolvessa 9 jälkeläistä
Kuva 4. Mustit saavat kahdessa
sukupolvessa neljä jälkeläistä
Jo kahden sukupolven jälkeen yhdellä Rekku-pariskunnalla olisi 9 jälkeläistä.
Samassa ajassa Mustien jälkeläisiä olisi vain 4. Jatkossa ero suurenisi kiihtyvällä
nopeudella joka sukupolvessa.
Koska Rekuilla olisi Musteja paremmat proteiinirakenteet, Rekkujen osuus jatkaisi
suurenemistaan, kunnes kaikki koirat olisivat Rekkuja. Tällöin siis Rekuille ominaiset
proteiinirakenteet olisivat levinneet kaikille koira-lajin yksilöille.
Olemme kaikki loputtoman vanhoja

8. Nykymuotoisen elämän katsotaan syntyneen maapallolle vain kerran.
Perinnöllisyyden yhtenevän perusmekanismin ja muunkin molekulaarisen
yhteensopivuutemme perusteella koko eliökunnan oletetaan kehittyneen yhteisestä
kantamuodosta.
Tämä luo olemassaolollemme uudenlaisen aikaperspektiivin. Jos pystyisimme
painamaan elämän videonauhurin takaisinkelausnappia, tavoittaisimme
menneisyydestä yhteisen kantamuodon sinun ja jokaisen koivun välillä. Tilanne olisi
sama sinun ja jokaisen kotihiiren välillä jne.
Elämä, joka sinussa sykkii, on nykykäsityksen mukaan keplotellut hengissä n. 4
miljardia vuotta. Keikut siis noin pitkään ehjänä säilyneen elämänlangan päässä. Jos
menetät henkesi ennen kuin olet ehtinyt tuottaa jälkeläisiä, se merkitsee samalla, että
koko tuo neljän miljardin vuoden mittainen hengissäkeplottelun vaivannäkö tyssää
umpipussiin. Biologin silmin olemme jokainen tavattoman vanhoja.