Bakteerien jakautuminen (lisääntyminen) on mahdollista vain kun nämä 39 proteiinia ovat toiminnassa

Luonnossa ei ole koskaan havaittu yhtäkään itsestään syntynyttä esisolua.

Jos yksikin näistä 39:stä monimutkaisesta proteiinikoneesta puuttuu tai on viallinen, bakteerin solunjakautuminen (eli lisääntyminen) on mahdotonta.

Kysymys: Miten ensimmäinen, kuvitteellinen solu olisi kyennyt kehittämään kaikki nämä proteiinikoneet lyhyen elämänsä aikana?

Bakteerin jakautuminen (binäärinen fissio) on äärimmäisen monimutkainen ja tarkasti koordinoitu prosessi, johon osallistuu vähintään 39 erilaista proteiinikonetta ja avustajaproteiinia. Alla on kattava luettelo näistä tarvittavista proteiineista, jaoteltuna niiden tehtävien mukaan solunjakautumisen eri vaiheissa:

1. Kromosomireplikaation käynnistäminen
DnaA: Alustava proteiini, joka sitoutuu replikaation aloituskohtaan (oriC) ja avaa DNA:n.

DnaB (helikaasi): Avartaa DNA-kaksoiskierteen.

DnaC: Helikaasin kuljetusproteiini, joka avustaa DnaB:tä.

DnaG (primaasi): Muodostaa RNA-aloittajia, joita tarvitaan DNA-polymeraasin toiminnan aloittamiseen.

2. DNA:n kopiointikoneisto (replisomi)
DNA-polymeraasi III -kompleksi: Pääasiallinen entsyymikokonaisuus DNA-synteesissä.

α-alayksikkö: Polymeraasitoiminta.

ε-alayksikkö: Oikolukutoiminta.

θ-alayksikkö: Stabiloi ε-alayksikön.

β-kiinnitysrengas: Kiinnittää DNA-polymeraasin DNA:han.

Clamp loader -kompleksi: Asettaa β-renkaan DNA:han.

SSB-proteiinit: Stabiloivat yksisäikeistä DNA:ta.

DNA-gyraasi (topoisomeraasi II): Poistaa DNA:n ylisitoutumista haarukan edestä.

DNA-topoisomeraasi IV: Erottelee toisiinsa kietoutuneet tytärkromosomit.

3. Pidentäminen ja oikoluku
DNA-polymeraasi I: Korvaa RNA-aloittajat DNA:lla.

DNA-ligaasi: Liittää DNA:n palaset (esim. Okazakin fragmentit) toisiinsa.

4. Replikaation päättäminen
Tus-proteiini: Sitoutuu kromosomin päätekohtiin (ter), pysäyttää replikaatiohaarukan.

5. Kromosomien erottelu
MukBEF-kompleksi: Tiivistää ja järjestää kromosomin.

ParAB-järjestelmä: Jakaa kromosomit tytärsoluihin.

FtsK: DNA-translokaasi, joka osallistuu kromosomien siirtoon ja solunjakautumisen ajoittamiseen.

6. Jakautumiskohdan määrittäminen
MinCDE-järjestelmä: Varmistaa, että jakosauma muodostuu solun keskelle.

MinC: Estää FtsZ:n polymerisoitumista.

MinD: ATPaasi, joka kuljettaa MinC:tä kalvolle.

MinE: Säätelee MinD:n aktiivisuutta ja sijaintia.

7. Septumin muodostus (Z-renkaan kokoaminen)
FtsZ: Tubuliinin kaltainen proteiini, joka muodostaa Z-renkaan jakautumiskohtaan.

FtsA: Aktiinin kaltainen proteiini, joka kiinnittää FtsZ:n solukalvoon.

ZipA: Ankkuroi FtsZ:n solukalvoon.

ZapA, ZapB, ZapC, ZapD: Lisäproteiineja, jotka vakauttavat Z-renkaan.

8. Supistuminen ja solunjakautuminen
FtsK: DNA-translokaasi, joka koordinoi jakautumista ja kromosomien siirtymistä.
HUOM: Tämä proteiini on erittäin monimutkainen ja koostuu 1329 aminohaposta.

FtsQ: Telineproteiini, joka rekrytoi muita jakautumisproteiineja.

FtsL, FtsB: Divisiomikompleksin osia, stabiloivat jakokoneistoa.

FtsW: Lipidi II -flipplaasi, osallistuu peptidoglykaanin synteesiin.

FtsI (PBP3): Penisilliiniä sitova proteiini, joka osallistuu septumin peptidoglykaanin rakentamiseen.

FtsN: Aktivoi peptidoglykaanisynteesin ja viimeistelee jakautumisen.

9. Soluseinän rakentaminen ja muokkaus
Penisilliiniä sitovat proteiinit (PBP): Osallistuvat peptidoglykaanin rakentamiseen ja uudelleenmuokkaukseen.

Autolyysientsyymit: Muokkaavat soluseinää mahdollistamalla solujen irtoamisen toisistaan.

10. Solukalvon uudelleenmuokkaus
Amidaasit: Hajottavat peptidoglykaanin sidoksia, irrottaen tytärsolut.

Fosfolipidisyntaasit ja -transferaasit: Osallistuvat kalvon rakentamiseen ja muokkaukseen.

Tämä jaottelu havainnollistaa, kuinka kriittisen tarkasti suunniteltuja proteiineja tarvitaan bakteerin onnistuneeseen jakautumiseen. Yhdenkään proteiinin puuttuminen tai virheellinen toiminta voi estää solunjakautumisen täysin. Jokainen proteiini vaatii äärimmäisen tarkan atomitason suunnittelun – aivan kuten tutkijat ovat huomauttaneet.

Johtopäätös
On täysin mahdotonta, että näin monimutkaiset proteiinikoneet, jotka ovat välttämättömiä solunjakautumiselle, olisivat voineet kehittyä vaiheittain luonnonvalinnan kautta. Solunjakautuminen ei voi onnistua ennen kuin kaikki tarvittavat proteiinit ovat valmiina ja toimivat virheettömästi yhdessä.

Yhtäkään luonnollisesti syntynyttä esisolua ei ole koskaan havaittu luonnossa.

Evoluutiota ei ole koskaan tapahtunut.