Elu muusika

"Elu muusika: Bioloogia teispool geene" ("The Music of Life: Biology Beyond the Genes") on Denis Noble'i bioloogiaraamat, mis ilmus originaalis 2006 Oxford University Pressi väljaandel ning 2016. aastal Lauri Laanisto tõlkes Kalevi Kulli järelsõnaga Varraku väljaandel.

Kokkuvõte

Sissejuhatus

Küsimusele "Mis on elu?" saab loodusteaduslikult vastata mitmeti, sest teadlased mõistavad seda erinevalt. Bioloogia areneb nii kiiresti, et iga põlvkond peab selle küsimusega peaaegu uuesti pihta hakkama. 50 aasta jooksul pärast avastust, et geneetiline materjal on DNA, on bioloogia arenenud enneolematult kiiresti. Kuidas see on arusaama elust muutnud? Elussüsteemid on lahutatud geenideks ja molekulideks. Näiteks on teada mutatsioon, mis võib põhjustada südameseiskumise keskeas. On teada peaaegu kõik selle põhjusliku ahela põhilülid, kuigi pole teada, millal täpselt see konkreetsel inimesel juhtub. Aga selliseid näiteid pole nii palju, kui optimistid inimgenoomi projektist lootsid. Asi on väikese ja suure mastaabi seoses. Kuidas kasutada teadmisi molekulaarmehhanismidest tervete elussüsteemide kohta? Valkude vastastikune toime on väga keeruline, ent ainult seda tundes saab andmeid molekulide ja geenide kohta tõlgendada ning öelda midagi uut ja kasulikku selle kohta, mis on elu. Sisse tuleb süsteemibioloogia. Sarnaseid küsimusi esitati bioloogias ja füsioloogias juba üle saja aasta tagasi, kuid viimastel aastakümnetel keskenduti peamiselt üksikkomponentidele ja nende lühiajalistele vastastikustele toimetele. Nüüd oleme valmis vastama küsimustele süsteemide kohta. Organismi igal tasandil moodustavad selle komponendid loogika. Igal süsteemil on oma loogika. Selle mõistmiseks ei piisa komponentide omaduste uurimisest. Praegu tuleb olla valmis muutma mõtteviisi. Tuleb tegelda integreerimise, mitte redutseerimisega. Tuleb leida viis integratsioonist rangelt mõtlemiseks. See muutus ulatub filosoofiasse välja.

Edukas integratsioon süsteemitasandil peab põhinema edukal reduktsioonil, kuid pelgast reduktsioonist ei piisa.

Geneetilist programmi ei ole ja pole privilegeeritud põhjuslikkuse tasandit. Genoom on andmebaas edukate organismide ülekandeks, mitte programm, mis neid loob. Iseka geeni metafoor tuleb asendada geenide kui vangide metafooriga. Richard Dawkins on kirjutanud ühe parema programmi idee kriitika ega ole kaugeltki geenideterminist.

1 Elu CD: genoom

Vähemalt inimeste jaoks on elamine kogemine. Kogemine põhineb mateerial. Nende seose leidmine on keeruline, aga me kaldume seda keerukust alahindama.

Tutvumine silmanitega

Franz Schuberti klaveritrio mi-bemoll-mažoor ajab Noble'it alati nutma. Oletame, et CD-d kuulavat ja nutvat Noble'it jälgivad kosmoserändurid silmanid. Nad jõuavad põhjusliku ahela algusesse, kus on CD. Üks neist leiab, et nuttu põhjustab teatud digitaalne info CD-l. Teine küsib, kuidas arvurodu saab säärase tagajärje esile kutsuda. Avastaja ütleb, et see on põhjusliku ahela madalaim tasand. Ilma selleta poleks muusikat ega emotsiooni. Ja kui seda infot "muteerida", näiteks mängides seda liiga kiiresti või aeglaselt, osasid ümber tõsta või teiselt CD-lt asemele võtta, siis inimene toas ei nuta. Siin on vältimatu ja mehaaniline põhjuslik ahel. Mis tahes katse kinnitaks, et see ahel ei ole pööratav. Silmanid peavad digitaalset infot Noble'i nutmise põhjuseks. Meie ütleksime, et põhjused on ka helilooja, interpreet ja kontekst, milles Noble seda muusikat esimest korda kuulis. Digitaalne info on lihtsalt viis, kuidas hetk jäädvustatakse võimalikult täpselt, nii et seda võib vähemalt osaliselt taasluua. Me teame ka, et seda infot saab kodeerida paljudel viisidel, sealhulgas vinüülplaadil. See on lihtsalt andmebaas, mis võimaldab muusikat salvestada ja taasluua. Silmanite üle oleks kerge naerda. Aga ka meie läheme lihtsustavate seletuste lõksu.

DNA-maania

On üks väga populaarne dogma, mida meedia ja paljud teadlased iga päev kinnitavad, mis aga põhineb samasugusel jämedal veal. André Pichot nimetab seda DNA-maaniaks. See on pettekujutlus, et DNA kood põhjustab elu.

Põhjuslikkus näib olevat täiesti ühesuunaline: DNA põhjustab valke, valgud põhjustavad rakke. Organism ise on ainult see, mis välja paistab, tegelikult toimub geenides kodeeritud info ekspresseerimine, genotüüp loob fenotüübi. See on ahvatlev lugu. Me ei oska enam geneetilise koodi ja elussüsteemide suhteid teisiti näha.

Miks meile geenikeskne vaade nii väga meeldib? Vaatame Richard Dawkinsi iseka geeni lugu. Miks nii paljud on hakanud seda vaadet tõlgendama geneetilise determinismina? Dawkins ise seda nii ei võta. Alustame reduktsionistlikust põhjuslikust ahelast. Mõte on see, et kui me teaksime kõike geenide ja valkude kohta, siis oleks kõik kõrgematel tasanditel toimuv selge, seda saaks rekonstrueerida ja täielikult seletada. Esimene samm, üleminek geenidelt valkudele, on kõige nõrgem, sest asi ei piirdu seal keemiliste reaktsioonide füüsikalise põhjustamisega. Seda nimetatakse koodi lugemiseks, see on transkriptsioon ja translatsioon. Kas põhjuslik mehhanism töötab nii? Ei.

Raskused geneetilise determinismiga

Geenid on kodeeritud DNA järjestustena. Neid järjestusi replitseeritaksegi ja antakse üle järgmistele põlvkondadele. Bioloogid nimetavadki geene replikaatoriteks. Geenideterminism peab neid põhjustajateks. Mida DNA siis teeb? Aktiivsed molekulid on ju valgud, DNA on nendega võrreldes passiivne. Valke toodavad ribosoomid, kui nad saavad sõnumi, et tuleb toota teatud valku. Sõnum tekitatakse DNA abil: DNA järjestus, mis vastab valgu järjestusele, kopeeritakse iRNA-sse, mis viib järjestuse vormi ribosoomidesse. DNA järjestused on tempel, nukleotiidide järjestus, mida saab transkribeerida sõnumiks, mis transleeritakse aminohapete järjestuseks, mis moodustab valgu. Seda protsessi nimetatakse geeniekspressiooniks. See jätab mulje, nagu kogu protsess oleks geenis või vähemalt selle infos eksplitsiitselt olemas ning seda tuleb lihtsalt ekspresseerida. On aga imelik öelda, et DNA järjestus määrab valgu. Rakk lihtsalt loeb sealt vahetevahel mingi valgu tootmiseks vajaliku järjestuse maha, umbes nagu CD-mängija loeb CD-lt digitaalse info maha, et tekitada muusikat. Nii et põhjuslikkuse ahela esimene samm ei ole lihtne põhjuslik sündmus. Tähtis ei ole mitte ainult loetav objekt, vaid ka lugemine. Sellesse on kaasatud teatud valgusüsteemid. Kui tahta rääkida tegijast, siis seda teevad mõlemad süsteemid. DNA ei tee midagi ilma rakuta, kus on need valgusüsteemid, nii nagu CD ei tee midagi ilma CD-mängijata. Paradoksaalsel kombel on valkude tootmiseks vajaliku koodi lugemiseks tarvis valke.

Aga võib-olla pole suurt vahet, kas alustada põhjuslikku ahelat geenidest või valkudest. Võiks ehk hoopis öelda, et geneetiline kood on valgujärjestustes? Ainult et see eeldab, et iga geen kodeerib otseselt ühte valku, nii et DNA-s ja valgus on identsed järjestused. Aga kõrgematel loomadel ei ole geenid alati pidevad. Võib-olla enamasti on nad mitmes tükis ehk segmendis. Segmente ehk eksoneid lahutavad mittekodeerivad järjestused, intronid. Täieliku valgukoodi tootmiseks saab eksonikoode kombineerida mitut moodi. Viis, kuidas DNA on kokku volditud, võib teha ühtede järjestuste lugemise hõlpsamaks kui teiste lugemise. Sellepärast võib eksoneid lugeda ja kokku liita mitmel viisil. Geenil on sageli palju splaissimisvariante, nii et nad saavad kodeerida erinevaid variante.

Näiteks hariliku äädikakärbse geenil Dscam on 110 intronit ja seetõttu kümneid tuhandeid võimalikke splaissimivariante. Pealegi ei toimi geen alati ühtemoodi, selle roll muutub elutsükli jooksul. Igal staadiumil ühed võimalikud splaissimisvariandid töötavad, teised mitte. Mingil määral sõltub see rakukeskkonnast. On näiteks valke, mis aktiveerivad või pärsivad DNA järjestuste transkriptsiooni. Ka DNA koodis endas on promootorid ja enhanserid, mis mõjutavad seda, kas mingit konkreetset varianti saab ekspresseerida. Geeniekspressiooni regulatsioonis on palju tegureid, mis peenelt toimivad ja koostoimivad. Reguleeritakse nii transkriptsiooni kui ka järgnevaid protsesse. Need on kõik keerulised protsessid, mida mõjutavad paljud tegurid peale DNA koodi. Genoomi saab lugeda paljudel viisidel. CD-st saab muusika ainult ühel viisil. Tark CD-mängija saab lugeda palasid eri järjestustes, sest iga pala on ise rajal. Genoom on palju rohkem segmenteeritud.

Lugemise paindlikkust võimaldavad palju toetavad protsessid. Genoomitasandil on võimalik näiteks vigu ja ebaõnnestumisi korrigeerida. Kui mõni tähtis geen ei tööta, saab rakk toota teisi, asendavaid rakke. Peale selle, geenide ja kõrgema tasandi funktsioonide vahel ei ole üksühest vastavust. Ühe funktsiooni täitmiseks on tarvis palju valke, sellepärast ei saa rääkida mingi funktsiooni geenist. Ka funktsiooni geenidest rääkida on eksitav, sest igal geenil võib olla roll mitmes funktsioonis. Kõrgema tasandi funktsioonid on näiteks südamerütmi tekitamine, insuliin nõritamine ja impulsside ülekanne ajus. Madalama tasandi protsess on näiteks kaltsiumiioonide väljatõukamine rakkudest. Selles osalevad teatud valgud. Need on tähtsad, sest kaltsium juhib paljusid protsesse. See protsess toimub paljudel viisidel ja paljudes kontekstides, näiteks kõigis mainitud kõrgema tasandi funktsioonides, võib-olla üldse kõigis funktsioonides. Sama lugu on paljude teiste madalama tasandi protsessidega. Kõrgema tasandi funktsioonid on nagu rekombinatsioonide mäng. Geeniontoloogia uurib, millistes funktsioonides mingi geen osaleb. Selleks on tarvis uurida kõrgema tasandi funktsioone.

Sellepärast ei saa nimetada genoomi elu raamatuks. Raamat võib kirjeldada, seletada, illustreerida jne, aga kui me leiame sealt ainult arvujärjendid, mis sarnanevad arvutiprogrammi masinakoodiga, siis me küsime, kus raamat ise on. Me ütleksime, et see on kõigest andmebaas. Võib-olla saab sellest näiteks interpretaatori abil raamatu, aga praegu on see kõigest numbrite mass.

Elu raamat on elu ise. Seda ei saa taandada ühele andmebaasile, näiteks genoomile. Bioloogiliste süsteemide funktsioneerimine sõltub ka mateeria omadustest, mida geenid kindlaks ei määra.

Geneetilise determinismi külgetõmbavuse päritolu

Miks on geneetiline determinism nii külgetõmbav? Miks avalikkuses räägitakse ühe või teise asja geenidest ning oodatakse, et lõpuks leitakse iga asja geen?

Inglise keeleruumis on käinud vaidlus Richard Dawkinsi geenikesksete vaadete ja Stephen Jay Gouldi mitmetasandilise valiku vaadete vahel. Geenikeskse "iseka geeni" vaate puhul on leiutatud värvikas metafoor, mis on andnud väärtuslikke taipamisi bioloogia uutmoodi arendamiseks. See ei ole empiiriline hüpotees, vaid metafoor.

Iseka geeni vaade ütleb, et geenid parvlevad hiigelkolooniates, turvaliselt hiigelrobotite sees, on välismaailmast isoleeritud, suhtlevad välismaailmaga vaevalisel kaudsel teel, manipuleerivad sellega kaugjuhtimise teel, nad on sinus ja minus, nemad lõid meid, keha ja vaimu, ja nende säilimine on kogu meie elu mõte. Kas see väide on ilmne, vapustav, ebausutav, tõenäoline, tõene, väär, absurdne? Vaatame, mis juhtub, kui asendada iga fraas, välja arvatud "nad on sinus ja minus" alternatiiviga, mis lähtub vaatest "geenid kui vangid". Geenid on lõksus hiigelkolooniates, lukustatud arukatesse olenditesse, on välismaailma kujundatud, suhtlevad sellega keeruliste protsesside kaudu, nii et pimesi, otsekui maagiliselt ilmub funktsioon, nad on sinus ja minus, nad on süsteem, mis võimaldab nende koodi lugeda, nende säilimine sõltub täielikult naudingust, millega me paljuneme, meie oleme kogu nende olemasolu mõte. Võiks arvata, et teadlased juba teavad, kumb on õige, aga tundub, et keegi ei oska leiutada eksperimenti, mille järgi otsustada. Sellepärast ei saa need olla kogemusteaduse väited, välja arvatud "nad on sinus ja minus", mille poolest nad ei erine. Ka Dawkins kahtleb, et mingi katsega saab tema väidet tõestada. Dawkins ei ole geneetiline determinist. Ta ütleb, et meie võimuses on meie sünni isekaid geene trotsida ja geenid ei ole meie.

Miks iseka geeni metafoor on toitnud geenideterminismi? Kui empiirilist testi ei ole, siis on tegu kas kõnelejate poleemiliste vaatekohtadega või metafooridega või mõlemaga. Ka see raamat on poleemiline ja kasutab meelega metafoori. Probleem on nende metafooride piirides. "Isekus" põhineb ideel, et geen annab organismile valikueelise, tagades "isekalt" enda ellujäämise ja edasikandmise. Väga piiratud altruismi vorm, näiv isetus, võib tekkida, kui mõjutatakse lähisugulaste geenide ellujäämise võimalikkust. Selle idee esitas matemaatiliselt William Hamilton. Vaade "geenid kui vangid" rõhutab, et geenid peavad füsioloogilise funktsiooni tekitamiseks tegema koostööd paljude teiste geenidega. Ühtki geeni ei valita üksinda. Selle ellujäämine sõltub paljude teiste geenide ellujäämisest. Geenidel, mis soosivad edukat koostööd teiste geenidega, parandavad oma ellujäämisvõimalusi. Kummalgi metafooril on oma eelised, ja nende kasutamine ei tee kahju, kui me tunnistame, mida me teeme, ning analüüsime metafooride töötamist õigesti, nii et me teame, millised nende osad on millal kohased.

Metafoorid ei vasta kunagi täielikult olukorrale, mida need kirjeldavad. Need tõstavad teatud aspekte esile, jättes teised tagaplaanile. Kahjulik on võtta neid liiga sõna-sõnalt, laiendada neid väljapoole oma rakenduspiirkonda ja tõlgendada neid teaduslikult ainuõigetena. Reduktsionistlike metafooride puhul geenide kohta on kasulik meeles pidada, et geenid on ainult andmebaasi tükid ning elavad ja surevad organismid.

Elu ei ole valguleem

Kuigi Noble'i positsioon on lähemal Gouldi kui Dawkinsi positsioonile, ei vasta see täielikult kummalegi. Nende vaidlus on nii kinni sõnade tähenduses, et see jätab keskaegse vaidluse mulje. Kasuks tuleks metafoori roll tunnistamine ja analüüsimine. Loodusteaduses tehakse seda harva. Erinevad, isegi võistlevad metafoorid võivad valgustada sama olukorra eri aspekte. Mõlemad võivad olla õiged, isegi kui metafooris on ühitamatud. Metafooride võistlus ei ole empiiriliselt erinevate krjelduste võistlus. Metafoorid võistlevad taipamise pärast ning lihtsuses, ilus, loovuses.

Palju sellest, mida geenide kohta reduktsionistlikult öeldakse, on peaaegu tsirkulaarne. Geeni molekulaarne edukus on enda sageduse suurendamine genofondis. Geenikesksel tasandil kiputakse ignoreerima teisi edukuse kriteeriume, kõrgema tasandi võrgustiku koostööomadusi. Aga see ongi geeni, õigemini geenide edukuse bioloogiline alus. Geeni edukus seisneb kaasatuses kõrgema tasandi funktsiooni ekspressiooni. See võimaldabki valiku soosingut. Geeni edukuse seletamise loogika pole mitte selle DNA-koodis, vaid selles, kuidas koodi tõlgendatakse ja kuidas selle tõlgenduse tulemused sobivad elu üldisesse edukasse loogikasse.

Küsimus, mis on geen, tuleb ümber mõtestada. Vastus pole ilmne, kui arvestada modulaarseid kodeerivaid piirkondi geenide, geene, mis kodeerivad paljusid valke, ja geene, mille funktsioon on uues liigis täiesti teistsugune. Tekib küsimus, kas geeni tuleb defineerida kodeeringu või funktsiooni kaudu.

DNA järjestuste lugemisel on oluline kolmemõõtmeline struktuur. See võib määrata ühtede splaissimisvariantide eelistamise. Loodus on olnud oportunistlik. Ta ei pruukinud genoomi niimoodi korrastada, et inimestel oleks seda mugav lugeda. Ta ei alustanud ka sellest, et nimetada iga geeni funktsioon. Ta on kobamisi uurinud võimalikke funktsionaalseid kombinatsioone. Ainult väga väikesel osal neist on kõrgemal tasandil mõte. Edukus ja ebaõnnestumine määrati kõrgemal tasandil.

Süsteemitasandi vaatekohast on geenid ja valgud nagu Lego klotsid. Neid saab paljudel viisidel korrastada, kusjuures nende roll sõltub sellest, milline interaktsioon on neile ette nähtud. Sellepärast Noble rõhutabki geeniekspressiooni mustreid.

21. sajandi suur väljakutse on, kuidas seletada fenotüüpi valkude süsteemitasandi interaktsioonide kaudu. Molekulaargeneetika ütleb selle kohta väga vähe, ta eeldab seda, et genoomi annoteerida. Ka selleks et mõista tagasisidet geenianalüüsile, on tarvis süsteemitasandi analüüsi. Genoomi tuleb lugeda fenotüübi kaudu, mitte ümberpöördult. Geneetika algne küsimus ei ole mitte see, mis teeb valgu, vaid mis teeb koerast koera ja inimesest inimese. Seletada tuleb fenotüüpi. See ei ole lihtsalt valkude leem.

Alternatiivsete metafooride kaardistamine

Värvikad metafoorid jätavad palju isiklikuks tõlgendamiseks. Kummalgi metafooril on omad tugevused ja nõrkused.

Algne. Geenid sülemlevad, neid on palju suures koloonias, neil on omad huvid ja tegevusvabadus. Koloonia tegevus on isendite tegevuse tulemus. Nad valivad kehades sülemlemise ühena nende kaasasündinud isekatest tegevustest.

Alternatiivne. Geenid on kolooniates vangis. Organismi vaatekohast on geenid vangistatud entiteedid, kellel pole organismist sõltumatut elu. Et neil oleks šanss ellu jääda, peavad nad paljude teiste geenidega koostööd tegema. Nad on kõik ühes paadis. (John Maynard Smith, Eörd Szathmáry, The Origins of Life: From the Birth of Life to the Origin of Language)

Mõlemad eeldavad, et oli aeg, mil nukleiinhappe molekulid olidki isendid keemilises leemes ja valiku objektid olid molekulaarsed. See, kas võtta geene organismidesse sissetungijatena või organisme geene vangi võtvatena, on suuresti vaatekoha asi. Rakud ja geenid arenesid tõenäoliselt koos, nii nagu geenid ja valgudki. Kummalgi juhul ei ole ühel mõtet ilma teiseta.

Algne: geenid on turvaliselt kasutute (väärtusetute) robotite sees. Sõna "robot" ongi üks sõnadest, mille tõttu Dawkinsi raamatut on tajutud täiesti geenideterministlikuna. Aga Dawkins tunnistab kõrgema tasandi vaatepunkti kehtivus.

Alternatiivne: geenid on lukustatud väga arukate olendite sisse. Arukus ei ole geenide, vaid organismi tasandil. Ainuke viis seda parandust vältida oleks öelda, et arukus on kodeeritud geenide programmi sisse. Aga genoom ei ole programm.

Algne: geenid on välismaailmast isoleeritud. See on üks moodsa bioloogia keskseid dogmasid. Geenide koodid ei muutu, kui organism keskkonnaga kohaneb. Omandatud tunnuste pärandumine ("lamarkism") on võimatu. Ainult et see väide implitseerib, et organismid on määratletud üksnes geenidega. Tegelikult on nad määratletud ka viisidega, kuidas geenid rakus toimivad, ja neid geeniekspressiooni mustreid mõjutab kindlasti välismaailm.

Alternatiivid: geenid on välismaailma kujundatud. Võimaikke geeniekspressiooni mustreid on peaaegu piiramatult. Need mustrid on määratud organismi kõrgematel tasanditel vastastikuses toimes keskkonnaga. Geenide ekspressiooni või repressiooni võib mõjutada eelmise põlvkonna kogemus. Geenide funktsioneerimise kõiki olemuslikke tunnuseid peale kodeeringu kujundab välismaailm.

See, millist väidet eelistada, sõltub sellest, kas keskenduda geenide kodeeringule või geeniekspressioonile. Mõlemad on kehtivad bioloogilised vaatekohad. Geenikodeeringu oluline muutus võtab põlvkondi, geeniekspressioon muutub tundidega. Võib-olla on mingi alus eelistada algset väidet. Keskkond mõjutab geeniekspressiooni tasandeid organismi eluajal, kuid tulenevaid muutusi põhimõtteliselt ei pärandata. See, mis järgmistele põlvkondadele üle antakse, on välismaailmast isoleeritud. Aga see pole päris kindel. Tundub, et kantakse üle mõned emaefektid peale DNA kodeeringu.

Algne: geenid suhtlevad välismaailmaga vaevalisel kaudsel teel. Geenid on vastastikuses toimes välismaailmaga ainult valkude kaudu.

Alternatiivne: geenid suhtlevad välismaailmaga igale geenile eriomasel moel. Igas funktsionaalses interaktsioonis osalevad koostöös paljude geenide saadused.

Alternatiivne väide ei ole niivõrd vastandlik kui teist, palju tähtsamat aspekti rõhutav.

Algne: geenid manipuleerivad välismaailmaga kaugjuhtimise teel. See edendab geenideterminismi.

Alternatiivne: geenidest ilmub pimesi, otsekui maagiliselt, funktsioneerimine. Rõhutatakse, et geenid on pimedad kõrgema tasandi funktsioneerimise ilmumisele. See, mis ilmub, on ilus ja keerukas.

Algne: geenid lõid meid, keha ja vaimu. Ka see vaade annab suure panuse geenideterminismi. Aga isegi kui mõelda, et geenid kodeerivad programmi, mis meid loob, siis nad ei tee seda üksi. Teiseks, Noble ei usu, et säärane programm on olemas.

Alternatiivne: me oleme süsteem, mis võimaldab nende koodi lugemist. See on keskne tees. Seda võib mõista mitmeti. Esiteks, geeni DNA kood on mõttetus, kuni seda funktsionaalselt ei tõlgendata. Seda teeb kõigepealt raku ja valkude masinavärk, mis initsieerib transkriptsiooni ja järgnevad teisendused ning juhib neid, ning seejärel kõrgema tasandi funktsioneerimist kodeerivate valkude vaheline süsteemitasandi interaktsioon. Kui süsteem geeni ei tõlgenda, ei saa geen midagi teha. DNA kood omaette on nagu sõna ilma keele semantilise raamita. Süsteem annab semantilise raami ning annab geenile funktsionaalsuse, tähenduse. Ka süsteem ei saa ilma geenideta eksisteerida. Aga ellujäämisvõistluses edukate süsteemide loogika on süsteemis, mitte geenides, sest organismid, mitte geenid, elavad ja surevad. Geenides on andmebaas, mille järgi süsteemi saab rekonstrueerida. Nad on "igavesed" replikaatorid. Nad ei sure, kuid väljaspool organismi nad ka ei ela. Teiseks, genoomi transleeriva süsteemi tõlgenduses on kompensatsioonimehhanismid, mis võimaldavad geenirikkeid neutraliseerida. Kolmandaks, süsteemina võib peale keha mõista ka keskkonda. Organismid kohanevad keskkonnaga mitmel moel. Paljudel puhkudel muutub geeniekspressiooni profiil.

Algne. Geenide säilimine on meie elu mõte. Siia viivad teised väited välja.

Alternatiiv. Geenide säilimine sõltub täielikult meie rõõmust paljunemisel. Meie oleme nende olemasolu mõte.

See on nagu küsimus: kumb oli enne, muna või kana? Ilmne vastus on koevolutsioon. Loomulikum ja tähenduslikum tundub siisk öelda, et elu mõte on sellel tasandil, kus toimub valik. Seal saab öelda, kas organism jäi ellu.

3 30 000 vilega orel

Hiina keiser ja vaene talupoeg

Vaene talupoeg päästis lahingus Hiina keisri elu. Keiser tõotas talle selle, mida ta soovib. Talupoeg soovis malelaua ühele ruudule 1 riisitera ja igale järgmisele eelmisest poole rohkem. Et seda polnud võimalik anda, jättis ta keisrile ühe koti riisi ning ülejäänu võttis kaasa.

Genoom ja kombinatoorne plahvatus

Nüüd on meil 64 ruudu asemel 30 000, sest umbes nii palju geene on inimese genoomis. Seekord arvutame, mitu interaktsiooni on võimalik ühe hulga elementide vahel, ja võtame selle järgmise hulga suuruseks. See on kombinatoorne plahvatus. Valgud on suurte rühmadena interaktsioonis, et tekitada bioloogilisi funktsioone. Ükski funktsioon ei sõltu ühestainsast geenist. Mitu geeni on tarvis? Ei tea, aga on teada, et loodus on modulaarne, nii et on mõtet eeldada, et ühe funktsiooni jaoks vajalike geenide või valkude toimib ülejäänutest vähemalt poolisolatsioonis. Kui suured need funktsioonimoodulid võivad olla? Kui bioloogiline funktsioon vajaks kahte geeni, kui palju funktsioone saaks tekitada? (30 000 × 29 999) / 2 = 449 985 000. Realistlikum oleks eeldada, et ühe funktsiooni jaoks läheb tarvis 100 geeni. Võimalikke kombinatsioone oleks umbes 10²⁸⁹ (riisiteri oleks olnud 10¹⁹). Kõiki kombinatsioone kokku oleks 2 × 10^{72 403}. Kogu universumi ainest ei piisaks nende läbiproovimisest isegi evolutsiooni miljardite aastate jooksul. Aimekirjanduses eeldatakse, et elussüsteemid saab rekonstrueerida paljalt DNA koodi järgi. See ei ole võimalik, variante tuleb kitsendada. Ainuke võimalus on vaadata, kuidas loodus ise variandid kitsendas. Loodusel on olnud palju rohkem teoreetilisi võimalusi. Vaevalt ongi mõistlik eeldada, et iga valk saab olla interaktsioonis kõigi teiste valkudega (ja metaboliitide ja signaalmolekulidega).

Välislingid

• Organism kui dirigendita orkester — ja eluteaduse süda, Kalevi Kulli järelsõna Mihkel Kunnuse blogis