KESKUSTELU

Mitä genomin ja sen ympäristön tapahtumien säätely sanan varsinaisessa merkityksessä tarkoittaa? Molekyylejä ym. paikasta toiseen ohjatusti siirtelevien sähkömagneettisten voimakenttien ja muiden vaikutusten kompleksin lainalaista toimintaa. Geenien toiminnan tutkimus modernin biokemian menetelmin sivuuttaa em. säätelyn ongelman kahdestakin syystä. Biokemiallisen tutkimuksen monimutkaisuus vaatii kaikkien voimavarojen keskittymistä vain siihen ja tutkimuksen paljastamat molekyylien sijaintien ja reaktioiden sarjat eivät ainakaan toistaiseksi salli tehdä merkittäviä päätelmiä tapahtumia ohjailevan fysikaalisen kompleksin olemuksesta.

Niinpä tuota tärkeää säätelykysymystä joudutaan toistaiseksi lähestymään abstraktilla teoriatasolla.

Koska säätelykompleksi on fysikaalinen, voi olla mielekästä pohtia, millaiset fysiikan ilmiöt voisivat toimia molekyylejä lainalaisesti ohjaavina voimatekijöinä. Itsestään selvää on, että säätelyjärjestelmän perusrunkona on suunnattoman monimutkainen sähkömagneettisten voimakenttien "sykkyrä", mutta tarvitaan paljon muutakin. Näitä pohdittaessa tulevat mieleen DNA:n moninaiset fysikaaliset ominaisuudet, esimerkiksi kyky kuljettaa solitoneja, absorboida ja emittoida fotoneja sekä mahdollisesti muodostaa gigahertsin taajuusluokan Fröhlichin aalto -kompleksin.

Erityisen merkittävä on DNA:n ja sen aktiivisen ympäristön fononiaktiivisuus; ääniaaltosignaalien uskotaan toimivan yhtenä tärkeimmistä solun fysikaalisista säätelytekijöistä:

J. Biomedical Science and Engineering, 2008, 1, 152-156
Extrinsic electromagnetic fields, low frequency
(phonon) vibrations, and control of cell function:
a non-linear resonance systemGlen A. Gordon

Phonon physics and conformational
protein adaptation are central to the paradigm beyond molecular
physiology. Recent articles [6, 18] report DNA’s
use of noise to up-regulate gene synthesis and the sophisticated
capacity of proteins to extract specific harmonics
from overtones to enhance sub-threshold acoustic information.
Electromagnetism both initiates and routes these
vital phonon signals to control biological response; a sophisticated
information system would have it no other
way.

Ääniaaltojen hämmästyttävää kykyä tuottaa vakioisella tavalla järjestystä aineeseen on paljon tutkittu Chladnin levyillä

http://www.google.fi/search?hl=fi&sourc ... =&gs_rfai=

Kuvissa näkyviä levyjä eri paikoista muuntelemalla ja niihin syötettyjä taajuuksia lisäämällä saataisiin aikaan vielä paljon monimutkaisempia vakioisia järjestystiloja. Mielestäni Chladnin levyt ja Hans Jennyn värähtelykaaviot auttavat meitä huippugeneetikko Ohnon tavoin intuitiivisesti oivaltamaan genomin prosessin monimutkaisen säätelyjärjestelmän tärkeää "musiikki"-komponenttia.

Ehkä on vielä hyvä lyhyesti mainita, että tuollaiset säätelytekijät pohjimmiltaan perustuvat samaan fysiikan syvimpään perusperiaatteesen kuin kaikki muutkin energiatapahtumat: pienimmän vaikutuksen periaatteeseen (principle of least action), josta matematiikan dosentti Osmo Pekonen kirjoittaa valaisevasti:

http://www.tieteessatapahtuu.fi/0304/pekonen.pdf

pienimmän vaikutuksen
periaate jatkaa kuitenkin olemassaoloaan
myös nykyfysiikan yhtenä kulmakivenä.
Itse asiassa kaikkien tunnettujen luonnonvoimien
kenttäyhtälöt, kuten sähkömagnetismia
kuvaavat Maxwellin yhtälöt (1873), gravitaatiota
kuvaavat Einsteinin yhtälöt (1915) ja heikkoa
tai vahvaa vuorovaikutusta kuvaavat Yangin-
Millsin yhtälöt (1954) voidaan johtaa variaatiolaskennan
avulla vaikutukseksi (action) sanotusta
suureesta.

Hämmästyttävää tässä on ensinnäkin se,
että vaikutus sinänsä on abstrakti suure, joka
muodostetaan laskennallisesti, mutta jota ei
voida suoraan havaita eikä mitata luonnossa.
Kuitenkin se näyttää säätelevän luonnon perusilmiöitä
kuten valon taittumista tai kappaleiden
liikettä. Luonto siis ikään kuin tekee kussakin
erikoistapauksessa matemaattiseen variaatiolaskentaan
perustuvan optimaalisen päätöksen.

Tuo juttu veti vähän hiljaiseksi, koska oma fysiikan tuntemus on ihan lukiotasoa, eikä fysiikan merkitystä korosteta kuin tietyiltä osa-alueilta biokemian opetuksessa. Sellaisen käsityksen sain lainaamastasi artikkelista, että sähkömagnetismi käynnistää phononien (jotka siis ilmeisesti ovat äänen ja lämmön aaltoja ja partikkeleita) toiminnan.

En sitten tiedä kuinka merkittävä vaikutus tuolla on geenien säätelyyn verrattuna perinteisempiin säätelymekanismeihin muissa kuin joissakin poikkeuksellisissa tilanteissa (sydämen epämääräisessä toiminnassa) ja selittämättömillä energiatason muutoksilla biomolekyylien toiminnoissa ja siten pienissä virheissä tutkimuksissa, joita ei toteuteta in vivo olosuhteissa. Tuo tuntuu enemmän fyysikkojen uudelta leikkikentältä kuin solun säätelymekanismien mullistukselta. Sitä en kiellä, etteikö tuollaisella voisi olla jotain käytännön fysiologista merkitystä vaikka sairauksien hoidossa ja yksi vaihtoehto josta ollaan ehkä puhuttu liian vähän solutapahtumien tutkimuksessa.

Ei tehdä sekvenssitasolla, vaan sitä DNA:ta pilkotaan restriktioentsyymeillä ja sitten palaset ajetaan geelillä sähkögradientissa ja vertaillaan syntyneitä viivoja (=DNA fingerprinting). Alueet joita pilkotaan ovat toistojaksoja, sillä niiden koko (toistojen määrä) poikkeaa yksilöiden välillä. DNA on negatiivisesti varautunutta, ja siksi eri kokoiset palaset liikkuvat eri matkoja geelillä.

Totta, eiköhän tuo toistojaksojen pituuksiin perustuva tunnistaminen ole sekvensointia yleisempää rikostutkimuksessa. Toisaalta, ymmärtääkseni tuota kuvailemaasi RFLP-analyysiä ei enää juurikaan käytetä, eikä se ihan noin yksinkertaisesti toimi. Wikipedia kertoo taas vaihteeksi tarkempia yksityiskohtia DNA:han perustuvista yksilöntunnistusmenetelmistä yleisemmin, sekä RFLP:stä yksityiskohtaisemmin aiheista enemmän kiinnostuneille.

Saako DNA:sta selville sukupuolen?

Kyllä ja ei. Riippuu siitä miten sukupuoli halutaan määritellä. "Normaali"tapauksissa sukupuolen selvittäminen DNA:sta on helppoa, poikkeustapauksissa hankalampaa.

En oikein ymmärrä tuoda DNA:n rakennetta kun siinä koodissa on A,G,C ja T ja sitten jos yhdenkin geenin paikka vaihtuu niin heti tulee erilainen eliö, onko olemassa vain 4 eri geeniä tuossa jotka ovat vaan eri järjestyksessä vai onko jokainen geeni uniikki anyway ja tuo esim. A on vain sen luokka mihin se kuuluu.

Itselläni on myös teoria jonka mukaan ihminen itse vaikuttaa siihen millaista DNA:ta hän tuottaa omilla toimillaan, esim. jos syö koko ikänsä vaikka merilevää niin DNA muuttuu siten että seuraava sukupolvi "käyttää hyväksi" paremmin merilevän ominaisuuksia, katsoin tuossa dokkaria jossa eräs mies sanoi nais-varkaalle että "Kiroan sinut saamaan vain jälkeläisiä ilman sormia" ja sen jälkeen naisen lapsille tuli lapsia ilman kunnollisia sormia ja se geeni siirtyi suvun myötä aina tähän päivään - eli koska nainen uskoi siihen niin hänen aivonsa välitti viestiä ja niin tuli mutaatio, ei siis naisen omaan dna:han mutta jälkipolville menevään dna:han. Samasta syystä myös uskoisin että eläinlajit ovat kehittyneet... ei vain luonnonvalinnan kautta vaan myös tuota reittiä.

Hyviä dokkareita youtubess: http://www.youtube.com/watch?v=xtKYJfqIneY&feature=relmfu