Jos DNA olisi kolikko: Elämän ihme mitoosin ja meioosin takana

Olen Science Trainer Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilupäivä.

Mitä luulet, kuinka suuri todennäköisyys on sille, että juuri sinä synnyt tähän maailmaan? Kun asian laskee oikeasti, luvusta tulee suorastaan tähtitieteellinen. Tällä kertaa pureudumme tämän ”ihmeen todennäköisyyden” salaisuuteen tutun 100 jenin kolikon avulla.

Ajatellaan solunjakautumista rahan avulla

Eräs opettaja kertoi minulle kerran hauskan vertauksen solunjakautumisesta. Vertauksessa käytetään rahaa, mutta se tekee asiasta todella helposti ymmärrettävän.

Kehossamme tapahtuu jatkuvasti valtava määrä solunjakautumisia. Solunjakautuminen voidaan karkeasti jakaa kahteen päätyyppiin: elimistön kasvusta ja uusiutumisesta vastaavaan ”mitoosiin” ja sukusolujen, eli munasolujen ja siittiöiden, muodostumiseen liittyvään ”meioosiin”. Verrataan näitä kahta prosessia niin, että kuvittelemme DNA:n 100 jenin kolikoksi.

Seuraa selitystä tämän kuvan avulla. Kuva on lainattu lähteestä JT生命誌研究館, ”減数分裂　多様さを生み出す厳格なしくみ”, Yosinori Watanabe, Tokion yliopiston molekyyli- ja solubiologian tutkimuslaitos.

Lähde: JT生命誌研究館, ”減数分裂　多様さを生み出す厳格なしくみ”, Yosinori Watanabe, Tokion yliopiston molekyyli- ja solubiologian tutkimuslaitos

https://www.brh.co.jp/publication/journal/060/research_21

Tavallinen mitoosi

Jos koko DNA:n määräksi ajatellaan 100 jeniä, meillä on siis 100 jeniä. Sitten määrä kaksinkertaistuu 200 jeniin (DNA:n kahdentuminen), minkä jälkeen se jaetaan kahteen 100 jenin osaan.

→ 100 jeniä muuttuu kahdeksi 100 jenin eräksi (200 jeniä)

Tällaista solunjakautumista tapahtuu esimerkiksi silloin, kun iho ja lihakset uusiutuvat. Ensin olemassa oleva DNA (100 jenin edestä) kopioidaan kokonaan, jolloin määrä kasvaa 200 jeniin. Sen jälkeen se jaetaan kahden uuden solun kesken 100 jenin osuuksiksi. Toisin sanoen molemmilla syntyvillä soluilla on täsmälleen sama 100 jenin edestä geneettistä tietoa kuin alkuperäisellä solulla. Näin kehomme solut voivat säilyttää saman ”rakennuspiirustuksen”.

Meioosi

Sen sijaan munasoluja ja siittiöitä muodostettaessa tapahtuu meioosi.

Jos koko DNA:n määräksi ajatellaan jälleen 100 jeniä, meillä on 100 jeniä, joka kopioidaan 200 jeniksi (DNA:n kahdentuminen). Tämän jälkeen se jakautuu kahdeksi 100 jenin osaksi (ensimmäinen jakautuminen). Todellisuudessa tässä vaiheessa tapahtuu myös geneettistä rekombinaatiota, joten prosessi on vielä tätäkin monimutkaisempi.

Sen jälkeen molemmat osat jakautuvat vielä kerran, jolloin syntyy neljä 50 jenin osuutta (toinen jakautuminen).

→ 100 jeniä muuttuu neljäksi 50 jenin eräksi (200 jeniä).

Aluksi 100 jenin DNA kopioidaan aivan kuten mitoosissa, mutta sen jälkeen tapahtuu vielä yksi ylimääräinen jakautuminen. Lopputuloksena syntyvissä soluissa on vain 50 jenin edestä geneettistä tietoa, eli puolet alkuperäisestä määrästä.

Miksi DNA:n määrä täytyy puolittaa? Siksi, että kun munasolu (50 jeniä) ja siittiö (50 jeniä) yhdistyvät hedelmöityksessä, kokonaismääräksi tulee jälleen juuri 100 jeniä. Jos DNA:n määrää ei puolitettaisi ja 100 jenin munasolu ja 100 jenin siittiö yhdistyisivät, seuraavassa sukupolvessa määrä olisi 200 jeniä, lastenlapsilla 400 jeniä ja niin edelleen. DNA:n määrä kaksinkertaistuisi sukupolvi toisensa jälkeen. Meioosi on siis erittäin järkevä mekanismi, jonka ansiosta DNA:n määrä pysyy vakiona sukupolvesta toiseen.

Jokainen 50 jenin ”paketti” on erilainen

Tässä piilee jotain erityisen kiinnostavaa: vaikka kyse on aina ”50 jenistä”, sen sisältö eli geenien yhdistelmä ei ole joka kerta täsmälleen sama.

Sinä olet yksi 70 biljoonasta

Ihmisen soluissa on 46 kromosomia, jotka muodostavat 23 kromosomiparia.

Kun munasoluja ja siittiöitä muodostetaan, kustakin kromosomiparista valitaan jompikumpi kromosomi, jolloin syntyy 50 jenin eli 23 kromosomin paketti. Jo pelkästään tällä ”valinnalla” on noin 8,4 miljoonaa erilaista mahdollista yhdistelmää (2^23 = 8 388 608).

Koska sama yhdistelmien kirjo syntyy kummankin vanhemman sukusoluissa, niiden yhdistäminen tuottaa noin 70 biljoonaa mahdollista yhdistelmää (8 388 608^2). Eikä tässä vielä kaikki! Meioosissa tapahtuu lisäksi niin sanottua geneettistä rekombinaatiota, jossa kromosomien osia vaihtuu keskenään. Todellisuudessa mahdollisten yhdistelmien määrä on siis vielä käsittämättömän paljon suurempi.

Toisin sanoen, vaikka vanhempasi saisivat vielä kerran lapsen, todennäköisyys sille, että syntyvällä lapsella olisi täsmälleen sama DNA-yhdistelmä kuin sinulla, olisi käytännössä olematon. Se, että sisarukset näyttävät erilaisilta ja ovat luonteeltaan erilaisia, on juuri tämän meioosin ”geneettisen arpajaisen” seurausta.

On hämmästyttävää ajatella, että näin yksinkertaisen mekanismin taustalla – 100 jenin muuttumisella kahdeksi 50 jenin osuudeksi – piilee näin valtava todennäköisyyksien maailma. Kun seuraavan kerran katsot peiliin, pysähdy hetkeksi miettimään, että juuri tuo kasvosi on syntynyt ”ihmeellisenä yhdistelmänä”, jonka todennäköisyys on ollut yksi 70 biljoonasta – tai todellisuudessa vielä paljon pienempi.

Yhteydenotot ja yhteistyöpyynnöt

Tehdään tieteen ihmeistä ja hauskuudesta osa arkea! Kokoan helposti ymmärrettävään muotoon hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita ja vinkkejä niiden onnistumiseen. Käy tutustumassa ja etsi lisää kiinnostavia kokeita!

・Kirjani 科学のネタ帳 on nyt julkaistu. Lisätietoja löydät täältä
・Lisätietoja sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta löydät täältä
・Erilaiset yhteistyö- ja työpyynnöt (kirjoittaminen, luennot, tiedekerhot, tiedekokeilut, TV-ohjelmien tieteellinen valvonta, esiintyminen jne.) löytyvät täältä
・Saat tietoa uusista artikkeleista X:ssä!

科学のネタチャンネル -kanavalla julkaistaan tiedekokeisiin liittyviä videoita!

９月のイチオシ実験！

お弁当箱をプラバンがわりにしてキーホルダーを作ろう！

プラスチックお弁当箱を使ったキーホルダー作り！

テレビ番組監修・イベント等のお知らせ

• ８月２７日（木）科学監修番組放送予定
• ９月２０日（日）ダビンチマスターズ出演予定
• １０月１０日（土）11:15~12:00　千葉市科学フェスタ2026「桑子先生の回転科学ショー」にてサイエンスショーを行います。
• 12月26日（土）　ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催

書籍のお知らせ

• 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

各種SNS（更新情報をお届け！）

【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook　【英語】BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。