Elujõudu, müstilist vis vitalist ehk entelehhiat on sajandeid peetud kõige elusa lahutamatuks koostisosaks. Küll on teda seotud organismi erinevate osade ja kehamahladega, hiljem on arenev teadus teda paigutanud mikroskoopi listesse rakustruktuuridesse ning seostanud teda eriti sageli just pärilikkusmehhanismidega. Tänapäeva geneetika ja biokeemia sunnivad seda salapärast jõudu taganema. Päriselt kadunud see visa tung aga siiski ei ole.

Lühidalt võiks vis vitalist siduda nende protsessidega, mida kuidagi ei õnnestu katseklaasis käivitada, hoolimata sellest, et kõik protsessis osalevad komponendid on teada ja ka eraldatud. Näiteks ei ole pingutu stele vaatamata õnnestunud katseklaasis kokku panna raku organelle (v.a. bakteriaalne ribosoom), rääkimata juba elusraku sünteesist in vitro. Ilmselt ei ole elujõud peidus üheski konkreetses raku piirkonnas, sest kõigi elusraku osiste peenehitus on selge või selgub see peagi. Tänaseks on teda ka mitme organismi kogu päriliku materjali struktuur (DNA nukleotiidne järjestus). Hoopis salapärasem on aga eluprotsesside kulg, eriti nende protsesside, mida ei ole õnnestunud in vitro käivitada. Seepärast on mõtet otsida elujõu olemust just niisugustest protsessidest, pöörates erilist tähelepanu päriliku informatsiooni ülekandele.

Pärilik teave säilib DNA primaarstruktuuri salvestatuna kromosoomides. DNAlt kirjutatakse komplementaarsuse alusel ümber RNA, milles geneetiline informatsioon on samuti nukleotiidse järjestuse kujul. RNAs sisalduv informatsioon on aluseks valkude sünteesil, translatsioonil. Seejuures muudetakse ribosoomide poolt RNA nukleotiidne järjestus aminohappeliseks järjestuseks valkudes. Kolmest järjestikusest nukleotiidist moodustunud geneetilise informatsiooni ühikule - tripletile ehk koodonile - vastab üks aminohape. Ribosoomides seatakse vastavusse RNA koodonite järjestus aminohappelise järjestusega valkudes. Selle vastavuse aluseks on geneetiline kood . Geneetiline kood on universaalne, s.t. kõigis elusorganismides ühesugune. See asjaolu on andnud kinnitust elu monofüleetilise päritolu hüpoteesile, mille kohaselt kõik elusorganismid pärinevad ühisest eellasest. Et bioloogias on erandid reegliks, siis on avastatud ka alternatiivseid geneetilisi koode, mis esinevad mitokondrites ja mõnel juhul päristuumsete organismide tsütoplasmas. Need erinevused on siiski tühised ja tõenäoseks tuleb pidada väidet, mille kohaselt mitokondrid kasutavad erinevaid koode, et tagada oma DNA säilimine selle eripära kaudu. Niisiis, tuleb veel kord rõhutada, et geneetiline kood on väga püsiv.

Ajakirjandusest võib tihti leida ekslikku väidet, et ühe või teise haiguse tulemusel on toimunud tõsised muutused patsiendi geneetilises koodis. Tegelikkuses ei muutu aga kood vaid päriliku materjali paigutus, nukleotiidide järjestus DNAs ning niisuguseid muutusi nimetatakse mutatsioonideks.

Miks just selline kood?

Geneetilise koodi päritolu on omaette huvitav probleem, mis tänaseni lahendamata. Kas geneetiline kood tekkis pikaajalise evolutsiooni tulemusel ja on parim võimalik? Või on tegu lihtsalt ühe pooljuhuslikult kinnistunud variandiga, mida nüüd takkajärgi on võimatu muuta? Nimelt tooks muutus koodis kaasa üheaegse muutuse kõigis geeniproduktides, mida ka kõige lihtsamatel iseseisvalt elavatel organismidel on mitmeid tuhandeid. Nii suurt päriliku materjali ümberkorraldust ei elaks üle ükski organism. Eelnevast tulenevalt on koodi päritolu püütud seletada nn. külmunud õnnetuse (ingl. k. frozen accident) teooria abil. Teiselt poolt on geneetiline kood jälle küllalt optimaalne kodeerimaks võimalikult väheste vigadega kõiki 20 aminohapet. Järelikult ei saa ta olla päris juhuslik "õnnetus".

Geneetilise koodi päritolu on üritatud seletada ka mitmete muude hüpoteesidega. Näiteks on stereokeemilise modelleerimisega näidatud nukleiinhapete koodonite ja aminohapete vahelist sobivust (koodi stereokeemilise sobivuse teooria). Paraku ei ole sellele hüpoteesile katselist kinnitust saadud. Eesti teadlaste poolt on esitatud geneetilise koodi funktsionaalse aluse hüpotees, mis põhineb koodonite ja aminohapete funktsionaalsel tasakaalustamisel. Ka see hüpotees on jäänud katselise tõestuseta. Ei jää üle muud, kui tõdeda, et eluteaduse seisukohalt väga oluline küsimus geneetilise koodi olemusest on seni vastuseta ja ootab uusi uurijaid.

Mis teeb valgust valgu?

Pöördudes nüüd tagasi geneetilise informatsiooni ülekande ja elujõu olemuse juurde, tuleb märkida, et ridastikku lükitud aminohapped ei ole veel valk. Näiteks suudab ensüüm rakus oma ülesannet täita alles pärast seda, kui valgusünteesi käigus kokku pandud ahel omandab teatud kindla ruumilise struktuuri. Paljud katseklaasis sünteesitud ensüümimolekulid ei hakka lihtsalt tööle, mis tõestab, et valgu ruumilise struktuuri tekkes on osaline veel midagi, mingi jõud, mis annab polüpeptiidahelale funktsionaalse aktiivsuse. Nimetagem seda jõudu siin elujõuks. Aktiivse struktuuri teket valkudel on nimetatud ka geneetilise koodi teiseks transleerimiseks. Veelgi keerulisem on lugu paljumolekuliliste kompleksidega. Eespool nimetati bakteriaalset ribosoomi (koosneb 54 valgust ja 3 RNA molekulist), kui ainsat in vitro rekonstrueeritavat organelli. Selle all mõeldakse siiski seda, et katseklaasis saab küll laialivõetud ribosoome kokku panna ja rakus taas käivitada, katseklaasis sünteesitud komponenetidest ei ole aga aktiivset ribosoomi meistertada õnnestunud. Järelikult on taas kord tegu salapärase elujõu avaldumisega. Sama tulemuseni jõuame ka mitmete ensümaatilist aktiivsust omavate RNA molekulide juures- paljusid neist on küll võimalik tehislikult valmistada, toimima nad rakus aga ei hakka. On teada, et elusrakus aitavad valgumolekulide ruumilist struktuuri moodustada mitmed abimehed. Neid kutsutakse chaperon'ideks (chaperon- it.k. kasvataja, kes peab ära hoidma noorukite mittesoovitavaid kontakte). Paraku ei seleta ka need "lapsehoidjad" kõiki nn. aktiivse struktuuri tekkega seotud probleeme. Väga oluline on mikrokeskkond, milles toimub mingi kindla molekuli süntees. Näiteks sünteesitakse ensüümid eellasmolekulidena neile omases kes kkonnas ja alles pärast "üleliigsete" osade eraldamist muutuvad nad aktiivseteks. Sama kehtib ka RNA molekulide ja raku organellide, nagu ribosoom kohta. Järelikult nõuab funktsionaalse molekuli süntees erilist keskkonda, milles vastav aktiivne struktuur moodustub, kusjuures ehituse juures peavad kohal viibima ka vajalikud abimolekulid. Ilmselt kannab ka seesama keskkond elujõudu. Teisiti öeldult on elujõud epigeneetiline faktor, see osa informatsioonist, mis ei ole otseselt kodeeritud geenide poolt. Nii jõuamegi vana tõeni, elu tekib ainult elust ehk nagu kuulus saksa rakubioloog Rudolf Virchov seda väljendas omnis cellila e cellula - iga rakk tekib rakust.

Geeniväline informatsioon

Üks näide epigeneetilise faktori ülekande kohta on eriti aktuaalne- prionid, mida peetakse vastutavaks "hullu lehma tõve" ja inimese Creutzfeld-Jacob'i tõve eest. Prion on organismiomane valk, mille ruumiline strukt uur erineb normaalse valgu omast, seda kodeeriva geeni struktuur aga muutunud ei ole. Prionil on hämmastav võime muuta normaalse struktuuriga valgu kuju, mille tulemusel tekibki patoloogia. Prionivalk on seega infektsiooniline osake, mille organismi sattumine toob kaasa normaalse valgu struktuuri muutuse ja haigestumise. Järelikult kujutab prion endast geenivälise ehk epigeneetilise informatsiooni kandjat. Siiski ei saa prion eksisteerida geenidest sõltumatult, ka prionivalk on kodeeritud kromosoomides, haigusetekitajaks muudab prioni aga informatsioon, mis ei sisaldu geenides, vaid pärandub viimastest sõltumatult.

Kokkuvõtteks tahaksin rõhutada, et eluprotsessid ei põhine ainult geenidel, vaid on ka midagi muud, nimetatagu seda siis elujõuks, entelehhiaks, jumalikuks sädemeks või milleks tahes, ja see miski on sama oluline, kui geenides talletatav teave. Tänapäeva geneetika võimsa arengu taustal kipub kõik muu peale DNA kergesti ununema, kogu elu püütakse taandada vaid geenide avaldumisele. Aga vähemalt senikaua, kui teadlased ei ole võimelised elusrakku katseklaasis sünteesima, ei mõista me täielikult elu olemust. Siin seisab ees avar tööpõld tulevastele uurijatele, idealistidele ja vitalistidele!
JAANUS REMME (1953) on Tartu Ülikooli dotsent, filosoofiadoktor, Eesti TA KBFI teadur.

Horisont 1996

printerisõbralik versioon

esita küsimus

viimati toimetatud: 21. 04. 2005. 10:18