Kõik me tunneme. Andreas Weber

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ See, mis toimub rakus, on ühest küljest anarhistlikum, teisest küljest palju staatilisem kui õpikud senini teada annavad. Biokeemilised molekulid käituvad mitte niivõrd kui toorikud, keda konveierilindil samm-sammult töödeldakse, vaid kui idamaise turu külastajad, kes kord jäävad ühte kohta lobisema ja kord tervitavad kedagi teises kohas. „Katalüüs on igal pool,” arvab Kauffman.

      Seda seisukohta toetab Ameerika rakubioloog Bruce Alberts. „Me oleme rakke alati alahinnanud,” ütleb ta. „Juhuslikult põrkuvate proteiinide asemel teostavad iga olulist protsessi kümnest või enamast valgumolekulist koosnevad kogumid, mis mitmete teiste selliste suurte „kollektiividega” üksteisele vastastikku mõju avaldavad.” Rakk ei ole seega veepiisk, milles ujub paar valku, vaid pigem geel, mille tihedasti läbipõimunud osised on omavahel lõpmata paljudes kontaktides. Kui juhindume keerukusteoreetikutest nagu Alberts või Kauffman, ei tohi me rakku tükkis tema miljardite molekulide ja sadade tuhandete reaktsiooniradadega kujutleda miniatuurse vabrikuna, kus tillukesed kolvid hoiavad lahus lugematuid reaktsioone, mis ei tohi mingil juhul omavahel seguneda. Rakk ei ole protsessiseade. Otse vastupidi: ennemini tundub tema keha üheainsa suure ainete skulptuurina, milles kümned tuhanded biokeemilised reaktsioonid on niimoodi omavahel läbi põimunud, et tekkiv stabiilne kohesioon suudab kõikumisi tolereerida. Mitte üksikuid aineid ei paisata rakus läbi väikeste mahutite, vaid rakk ise läbib terve rea vorme, mille käigus ta tervikuna üha muutub. Rakk ei tohi üksikuid protsesse mingil juhul eraldada. Ainult protsesside ühtepõimumine tagab reaktsioonitsüklite stabiilsuse. Selle idee kasuks räägivad teisedki tähelepanekud. Nii polariseerivad elusad rakud (erinevalt surnutest) valgust. Kui valguse osakesed tuiskavad läbi nende bioloogiliste kambrite, omandavad nad ühtlase võnkumise suuna – märk suurest korrastatusest sellises bioloogilises läätses. Keemilistes lahustes, kus ained on ühtlaselt jaotunud, selline efekt puudub.

      Teadlased nagu Praha botaanik ja filosoof Anton Markoš väidavad koguni, et rakkude peaaegu-kristalliline eksistents jätkub nende membraanide kaudu kogu elusolendi organismis. Selle üksikud osad on nimelt käikude, pooride, hormonaalsete kanalite ja elektriliste kontaktide tiheda võrgu kaudu omavahel läbi põimunud. Lisaks sellele uhuvad neid koemahlad – niinimetatud ekstratsellulaarne maatriks. Veri, lümf ja koevedelik ümbritsevad iga rakku ning ühendavad kõik kokku üheks hiiglaslikuks tervikuks – omamoodi vedelkristalliks. Sedasi iseendaga läbi põimunult ei ole kogu organism mitte niivõrd erinevate eraldatud protsessipiirkondadega tööstusmaastiku vaste. Ta sarnaneb pigem elektrilise või magnetilise väljaga. Muudatused ühesainsas selle välja paljudest punktidest võivad ilma ajanihketa olla tajutavad kõikjal. See võiks olla põhjus, miks näiteks lihaste liikumisel kulutatakse üheaegselt ja peaaegu ilma energiakaota astronoomiline arv 10²º ATP, raku energiakandja molekuli. Paljud rakud lõhustavad ainet nii sünkroonselt, nagu oleks lihas üksainus suur ruum.

      Kui sellised hüpoteesid peaksid kinnitust leidma, siis tuleb raku mõistmiseks vaadelda kõiki tema koostisosi üheaegselt. Siis ei ole otsustavad mitte niivõrd põhjused ja nende tagajärjed, kui pigemini tasakaal, mis tekib aktiivselt osalevate koostisosade vahel. See aga tähendab ka, et me ei tohi geene enam mõista juhtimiskeskusena, kust saadetakse laiali juhiseid organismi rakulise maastiku kõikidele välipostidele. Raku läbipõimunud kristall hõlmab siis ka tema päritud algeid, mis ju koosnevad vähestest hiiglaslikest molekulidest, kromosoomidest (kõrgematel rakkudel). Ka nende substants osaleb kõrgstruktureeritud katalüütilisel reaktsioonil, mida elu tilluke geeliklomp oma membraanide vahel endast kujutab. Geenide iga aktiivsus on seega detail märksa laiaulatuslikumas konstellatsioonis, mille olend on parasjagu omandanud – ja mitte rohkem või vähem isoleeritud hoova asend tsentraalses juhtimisüksuses.

      Autonoomia emaka sees

      Kui juba molekulide käitumine raku sisemuses näitab just sellist autonoomset iseloomu, mida Varela pidas elusolendite keskseks omaduseks, siis on arengubioloogid suutnud viimasel ajal tõestada, et ka kujunema hakkavad elusolendid käituvad kasvamise ajal subjektidena. Arengubioloogia annab nüüdseks terve rea käegakatsutavaid tõendeid Varela revolutsioonilise käsitluse kohta. Senini on embrüonaalne areng olnud teadlastele suureks mõistatuseks. Millised jõud näiteks tekitavad munaraku sisemuses, ainest tulvil vedelikus, keeruka ja filigraanse olendi? Mis teeb ühest valgupudru tilgast jala, teisest tilgast aga tiiva? Nüüd hakkab selgeks saama: saladus peitub ka siin võrgustikus, mis ise koondub ja moodustab autonoomse süsteemi. Keskset rolli etendavad selles küll geenid – ent hoopis teistsugust, kui pärilikkuse uurijad senini arvasid. „Kompleksse elu ime on kummalisel, kuid ka iroonilisel kombel palju lihtsam, kui keegi oskas ettegi kujutada,” ütleb juhtiv Ameerika arengubioloog Sean Carroll.

      Sest erinevalt sellest, mida on arvanud enamik teadlasi, ei sisaldu geenides olendi terviklik montaažiskeem. Kõige erinevamad kombinatsioonid nendest komponentidest, millest koosneb pärilikkuse molekul, sisaldavad vaid üksikuid vihjeid murdosade ja fragmentide kohta, millest üksi kunagi rakku ei tekiks. Nende kujunemiseks on oluline DNA teine omadus: see ei sisalda mitte ainult valkude koodsekventse, vaid lisaks sellele tervet rida geneetilisi lüliteid, mis saavad teisi selliseid lüliteid aktiveerida või „välja klõpsata”. DNA on seega mitte niivõrd informatsiooni salvestaja kuivõrd ülimalt keerukas arvuti – isegi kui see tilluke suurarvuti kõik elektrooniliste seadmete saavutused varju jätab.

      Asjaolu, millised geenid on aktiivsed, see tähendab, millised neist rakku kokku korjatakse ja nad seal valku toodavad, tuleneb kindlasti vähem mõnest ühemõttelisest käsust kui et lausa lugematute võimalike ühenduste summa tulemusest. Ka siin on jälle umbes sama lugu nagu rakus toimuvate reaktsioonidega, mis üksteist vastastikku kiirendavad: muster, mis tekib sellisest mitmekesisusest, avaldab tagasimõju nende vormile. Ei otsusta mitte paljas olemasolev geneetiline informatsioon, vaid võrgustik otsustab, milline organism tekib – ent alles siis kui see võrgustik on tõepoolest tööle pandud. Kord sisse lülitatud, käivad koetüübid vankumatult oma teed. Seda võib võrrelda mitte niivõrd keemilise reaktsiooni kuivõrd kompleksse käitumisega: rakuühendused diferentseeruvad näiteks maksa koeks, kui on oma keskkonna teiste ärritajate poolt vastavalt „häälestatud”. Nagu laululind ehitab pesa vaid siis, kui pikk päevavalgus ja soojad päikesekiired on tema veres hormoonide taset tõstnud, reageerivad rakud DNA sõnumitele vastavalt oma individuaalsele seisundile kord nii ja kord teisiti.

      „Weak linkage”, „nõrk ühendus” – nii nimetavad seda arengumoodulite isepäisust Harvardi bioloogid Marc Kirschner ja John Gerhart. Rakud ja geenid ei ole omavahel põhjus-tagajärg-vahekorras nagu automootor ja gaasipedaal. Rakud „interpreteerivad” DNA-d omamoodi konsensusmeetodi järgi, ütleb Kirschner – ent nad ei kuuletu talle. Nõnda taasavastab Kirschner embrüonaalse arengu eeldusena täpselt selle, mida Varela oma versioonis loovast ökoloogiast eeldas: rakud ja üksikud koepiirkonnad on autonoomsed. Nad käituvad tervikuna, mis interpreteerib ärritusi, mitte aga masinana, mis sõltub DNA-käskudest. Sest selliseid käske ei ole olemas. Kirschnerile ei ole DNA informatsioon kõike määrav instruktsioon, mida rakk pimesi järgib, vaid ei midagi enamat kui üks ärritus teiste hulgas – nagu näiteks teiste rakkude omadused, millega ta piirneb, keskkonna temperatuur, virgats- ja mineraalainete jaotumine koes, valgus või pimedus.

      Ka Ameerika biomatemaatik Gerard Odell ja tema kaastöötajad on teinud jahmatavaid avastusi, mis pööravad meie ettekujutuse pärilike algete ning ainevahetuse vahekorrast pea peale. Teatav hulk geneetilisi lüliteid saab omavahel ühendatud olla ühelainsal moel, et tekiks organ. Kui aga selline võrgustik kord juba toimib, on see häirete suhtes tundetu. Ja mis kõige tähtsam: see toimib veel ka siis, kui ülejäänud lüliteid valikuta muudetakse. „Meie lihtsaim mudel, mis üldse töötas, oli ootamatult robustne,” märgib Odell. Tänaseks on ta veendunud: „Ainult loodus üksi suudab selliseid võrgustikke teha.” Organismid saavad võimalikuks mitte ülalt juhituna, vaid autonoomsete komponentide koorina.

      See sõltumatus teeb embrüonaalarengu avatuks kõigele uuele: juba üheainsa kood-„tähe” vahetus lülitigeenis võib muuta autokatalüüsi kriitilist massi. Evolutsioon saab sellises olukorras võimalikuks seeläbi, et СКАЧАТЬ