Tieteelliset ja matemaattiset faktat eivät tue evoluutioteoriaa, OSA 2

Proteiini ei voi syntyä sattumalta

Biologisen elämän perustoimintoihin kuuluvat proteiinit ovat monimutkaisia, tarkasti järjestäytyneitä makromolekyylejä, joiden rakenteellinen ja toiminnallinen eheys riippuu yksittäisten aminohappojen täsmällisestä järjestyksestä. Tässä artikkelissa tarkastellaan matemaattisin perustein, kuinka epätodennäköistä on, että toimiva proteiini voisi syntyä satunnaisten mutaatioiden tai kemiallisten kokeilujen tuloksena. Laskelmat osoittavat, että edes yksinkertaisimman tunnetun proteiinin muodostuminen sattumalta koko maailmankaikkeuden olemassaolon aikana on äärimmäisen epätodennäköistä.

1. Johdanto
Evoluutioteorian keskeinen oletus on, että biologiset rakenteet ovat syntyneet vähitellen satunnaisten mutaatioiden ja luonnonvalinnan kautta. Yksi elämän peruselementeistä, proteiini, on toiminnallinen ketju aminohappoja, joita biologinen koneisto rakentaa DNA:n ohjeiden mukaan. Tässä artikkelissa arvioidaan todennäköisyyttä, että toimiva proteiini voisi syntyä täysin satunnaisella aminohappojen järjestyksellä ilman geneettistä ohjausta.

2. Proteiinin rakenne ja vaihtoehdot
Biologisissa järjestelmissä tunnetaan 20 erilaista aminohappoa. Proteiinit muodostuvat näistä rakennuspalikoista lineaarisiksi ketjuiksi. Proteiinin toiminta perustuu sen kolmiulotteiseen rakenteeseen, joka puolestaan määräytyy aminohappojen järjestyksestä. Jopa pieni muutos järjestyksessä voi tehdä proteiinista toimimattoman.

Esimerkiksi eräs tunnetuimmista pienistä toimivista proteiineista on tryptofaanirepressori, joka koostuu noin 60 aminohaposta. Tällaista pituutta voidaan pitää realistisena minimitasona, jolla vielä saavutetaan biologista aktiivisuutta.

Mahdollisten aminohappoketjujen määrä 60-paikkaisessa ketjussa on:

20^60≈10^78

Toisin sanoen – on olemassa noin 10^78 erilaista mahdollista yhdistelmää, ja vain murto-osa niistä, mahdollisesti vain yksi, toimii tarkoituksenmukaisesti.

3. Todennäköisyys yhden proteiinin syntyyn sattumalta
Jos oletetaan, että vain yksi ainoa 60-aminohappoinen sekvenssi toimii oikein, todennäköisyys osua siihen sattumalta on:

1:10^78

Jos esisolu tai jokin alkuelämän kemiallinen järjestelmä tuottaisi yhden satunnaisen proteiiniketjun päivässä, niin onnistumisen odotusarvoksi tulisi:

2.74⋅10 ^75  vuotta.Tämä on käsittämättömän pitkä aika. Vertailun vuoksi: maailmankaikkeuden nykyiseksi iäksi arvioidaan noin 1,4 × 10¹⁰ vuotta, joten tarvittava aika olisi 1.96⋅10^65  kertaa maailmankaikkeuden ikä

4. Entä jos aikaa olisi 4 miljardia vuotta?
Oletetaan, että "esiolu" olisi toiminut 4 miljardin vuoden ajan (eli noin
1.46⋅10^12 päivää). Kuinka monta yritystä sen pitäisi tehdä joka sekunti, jotta se saavuttaisi todennäköisyyden 1:10⁷⁸?

7.9⋅10^60  yritystä /sekunti

Tämä vastaisi miljardeja miljardeja molekyylikokeiluja joka sekunti – vailla mitään tunnettua biologista tai fysikaalista mekanismia, joka mahdollistaisi tällaisen tahdin.

5. Johtopäätös

Matemaattinen analyysi osoittaa, että satunnaisesti syntyneen proteiinin todennäköisyys on tähtitieteellisen pieni. Vaikka käytettäisiin koko maailmankaikkeuden ikä, tarvittava kokeilujen määrä ylittää sen, mitä mikään luonnollinen prosessi voi saavuttaa.

Proteiini ei voi syntyä sattumalta. Tämän osoittaa yksinkertainen mutta selkeä todennäköisyyslaskenta.

Elämän alkuperän selittämiseen tarvitaan siis jokin muu kuin satunnaisuuteen ja kemialliseen sokkotreffiin perustuva mekanismi – esimerkiksi ohjelmoitu informaatio ja järjestelmän ulkopuolinen ohjaus.

Viitteet:

Denton, M. (1986). Evolution: A Theory in Crisis.

Yockey, H. P. (1992). Information Theory and Molecular Biology.

Axe, D. D. (2004). "Estimating the prevalence of protein sequences adopting functional enzyme folds." Journal of Molecular Biology, 341(5), 1295–1315.