KODUMAA UUDISED MAAILMA MAAD JA RAHVAD

 

Kärbse jumalad ja jumalikud kärbsed

Inimene on kärbes. Vähemasti osa inimesest. Meie kodudeski elav tilluke äädikakärbes õpetab, kuidas inimese loode areneb ning kuidas ühed või teised geenid keha ülesehitamist suunavad ja seda käigus hoiavad. Kui ilmad kisuvad sügise poole, ilmuvad meie köökides välja uued asukad. Nad piiravad lauale unustatud mahlaklaasi või õunavaagnat ning külastavad koogitükkigi. Pisikesed, hääletud lendajad on endale saanud nimeks äädikakärbsed. Inglased nimetavad neid puuviljakärbesteks. Tegelikult peaksid need olema pärmikärbsed, sest nende söök pole mitte õun või pirn, vaid õunal ja pirnil elavad pärmiseened.

Osav manipulaator või teaduse ohver? Äädikakärbes pole just kuigi toitev või maitsev. Siiski sööme me äädikakärbseid ühes puuviljaga sisse enam, kui ehk tahaksime. Ja meil on raske uskuda, et tegelikult sööme kangelasi. Raske uskuda, et need vaevalt kolme millimeetri pikkused olendid on uue ajastu kangelased. Geeniajastu sümbolid. Äädikakärbes on nii vägev elukas, et on suunanud isegi inimeste saatust. Stalinlikul nõukogudemaal muutus see pealtnäha süüta loomake relvaks kogu geneetika ja kõigi geneetikute vastu. Kui Thomas Hunt Morgan, kes 1910. aastal, vahetult enne Esimest maailmasõda, oli leidnud esimese äädikakärbse mutandi, jätkas oma kaaslastega äädikakärbse uurimist ka Teise maailmasõja ajal, ning kui kärbseuurijatega olid liitunud ka vene teadlased, sai see tugevaks argumendiks geneetika vastu üleüldse. "Samal ajal, mil röövkallaletungijate vastu võideldes langeb rindel tuhandeid patrioote, uurivad nemad mingit kärbest," kõlas süüdistus, millest piisas geneetikute Siberisse saatmiseks või hukkamisekski. Mis sest, et Morgan 1932. aastal NSV Liidu Teaduste Akadeemia välisauliikmeks valiti. Maamunal elab lugematu hulk äädikakärbseid. Suur osa neist on nüüdseks kolinud kõige kallimatesse laboritesse üle kogu maailma. Seal neid toidetakse, seal lastakse neil paljuneda. Ja seal neid ka muundatakse. Häiritakse ühtede geenide tööd, istutatakse sisse teiste loomade geene. Saadakse sadu ja sadu erinevaid mutante, küll kahe tiivapaariga, küll murtud tiibadega, küll lisajalgadega, küll hiiresilmseid. Ning seejärel uuritakse vastseid kõige tugevamate mikroskoopide all, lõigatakse lõhki, eraldatakse ajusid, närvisüsteemi osi. Võetakse mutantkärbsed, valitakse emased välja, purustatakse, saadakse kätte nende pärilikkusaine ning tehakse kõige täpsemate meetoditega kindlaks, millised geenid antud kärbseliinis töötavad, millised mitte. Kõik selleks, et mõista elava looduse arengu lugu. Äädikakärbes on end geneetikute laboritesse nii kindlalt elama seadnud, et tekib küsimus - kes keda ära kasutab? Kas teadlane kärbest või on just äädikakärbes see kavalpea, kes rõhudes inimese teadmis- ja saamahimule, on saavutanud endale elutingimused, millest paljud tema kärbestest sugulased ei oska isegi mitte unistada? Ehk manipuleerib just äädikakärbes inimesega, sundides teda kärbest üha edasi ja edasi aretama. Kuni ühel heal päeval tekib selline äädikakärbse tõug, kes on võimeline vallutama kogu maailma, ja keda ei võta enam ussi- ega püssirohi.

Mutantlendurite tootmisliin. Kui ma Göttingenis asuva Max Plancki biofüüsikalise keemia instituudi geneetikult Ulrich Schäferilt küsin, kui palju äädikakärbseid neil elab, hakkab ta naerma. Keegi pole selle peale tulnud, et nende tillukeste isendite arvu hinnata. "Neid on miljoneid," oskab ta öelda. Täpsemalt teatakse, kui palju erinevaid kärbseliine elab kärbsetubade riiulitele paigutatud torukestes. Neid on tuhandeid, igal neist oma eripära, mille pärandumist ja avaldumist järglastele uuritakse. Mitte kõik uurimisalused ei püsi vaguralt oma topsides. Mõni pääseb ikka lendu ka. Üks neist lendab mu prilli taha, vahtides mulle silma oma võibolla et mutantsilmadega. Kuigi äädikakärbse sugulasliike elab maailmas tuhandeid, uurivad teadlased vaid ühte neist. Liigist ladinakeelse nimega Drosophila melanogaster on kujundatud ülemaailmne standard, mille geene hoitakse pankades, mille liine omavahel vahetatakse ja mille kohta infot kogutakse suurtesse arvutipankadesse nii Euroopas kui Ameerikas. Uurijatel on mitmeid huve. Kes tahab teada, kuidas areneb loode. Kes uurib närvisüsteemi toimimist. Kes kehaplaani teostumist. Äädikakärbes on kiire areneja, üheksa päevaga on munast kärbes valmis. Looduses elab see putukas kärbsena nädalakese. Laboris võib tema elu paar korda pikemaks osutuda. Ulrich Schäfer uurib äädikakärbse X-kromosoomi. See on üks kahest sugu määravast kromosoomist, millele on koondunud umbes 3000 geeni. Nii nagu inimeselgi, on emasel äädikakärbsel kaks X-kromosoomi, isasel aga nii X- kui Y-kromosoom. Järglane pärib emalt alati X-kromosoomi, kui ta saab aga isalt lisaks veel Y-kromosoomi, siis saab tast isane. Göttingeni teadlasi huvitab, millised muutused X-kromosoomis on surmavad, millised aga mitte. Ulrich Schäfer ei usu, et inimene äädikakärbses sellise mutatsiooni tekitaks, mis kärbsest maailma valitseja teeks. Kärbeste Jumal jääb tema arvates siiski William Goldingi välja mõeldud üksikule saarele.

Inimese mugav mudel Ometi on Kärbeste Jumalad olemas. Nad tegutsevad juba sada aastat. Ning suunavad kärbeste maailma, tekitades sinna üha uute omadustega liikmeid. Äädikakärbse liiki nimega Drosophila melanogaster hakkas teadaolevalt esimesena uurima ameerika geneetik Thomas Hunt Morgan. Nüüdseks on äädikakärbes inimesega koos elanud juba sada aastat. Laborid on muutunud omamoodi ökosüsteemideks, kus toodetakse üha uusi ja uusi äädikakärbse liine. Teadlased vahetavad neid omavahel nagu margikorjajad marke. Tänu laboritele võib kindlalt väita, et äädikakärbsest on nüüdseks saanud koduloom. Selle pidajaid ei hinnata küll sama kõrgelt kui näiteks koerakasvatajaid. Isegi hiirte, jäneste ja merisigade huvilisi hinnatakse enam kui kärbsekasvatajaid. Ometi on kärbsekasvatajatel oma klubid, oma kokkutulekud, oma võistlusedki. Äädikakärbes küll ei hüppa nagu kirp ega ole tal koduvaistu nagu herilasel, kuid kes leiab järjekordse uue geeni ning selle toodetud valgu avaldumise kärbses, seda kärbseteadlased ka hindama hakkavad. Pole võimalik sajaprotsendiliselt tagada, et ükski äädikakärbes laborist plehku ei paneks ning looduslikuga ei paarituks. Lõppude lõpuks on teda leitud ka tuhande meetri kõrguselt õhust, kandumas uute elupaikade poole. "Üle Prantsuse-Saksa piiri igatahes äädikakärbes tulla ei tohi," ütleb Ulrich Schäfer, viidates Saksamaa seadustele. Ometi on äädikakärbes, algselt Kagu-Aasia asukas, nüüdseks laotunud üle maakera. Ta talvitub kusagil keldris või juurikalaos ja ilmub järgmisel aastal uuesti välja. Et laborimutandid looduslikega ristudes mingi ülikärbse tekitaksid, seda Schäfer ei usu. Esimene mutantne äädikakärbes tekkis Thomas Morgani katseklaasis 1910. aastal. Samal aastal avastas Morgan ka kuulsa valgete silmadega isendi. Nüüd toodetakse mutante teadlikult. Äädikakärbes võib küll tähelepanu üle uhke olla, kuid ta peab arvestama, et suurem osa sellest tähelepanust ei ole tekkinud tema enese pärast. Vaid seetõttu, et äädikakärbes on inimese hea mudel. Kuna inimest pole geneetilise süsteemina võimalik kasutada, on äädikakärbes asendamatu. Ning on raske uskuda, et need loomakaitsjad, kes kogunevad loomkatsetega tegelevate laborite akende alla, nõudes hiirte, rottide, merisigade, küülikute vabastamist, teeksid kõike seda äädikakärbse nimel.

Nobel äädikakärbsele 1995. aastal sai äädikakärbes oma järjekordse Nobeli preemia. Õigemini küll mitte äädikakärbes, vaid tema loode. Äädikakärbes ise sai naha ja karvadega oma Nobeli juba 1933. aastal, oma avastaja ja esmaaretaja Thomas Morgani kaudu. Äädikakärbes peabki Nobeleid saama. Oli ju tema see, tänu kellele tuldi ideele, et geenid on koos kromosoomides. Oli ju tema see, kelle najal saadi teada, et röntgenkiirgus põhjustab geenide mutatsioone. Ning nüüd oli just äädikakärbes see tegelane, kelle uurimisest saadi teada, kuidas ikkagi toimivad homeootilised geenid ehk geenid, mis ütlevad rakule, et kasvagu tiivaks, kui rakk asub seal, kuhu peab kasvama tiib, või käsivad rakul hoopis hakata maksarakuks, kui koht on maksa jaoks sobiv. Sedapuhku pälvis tähelepanu Edward Lewise, Christiane Nüsslein-Volhardi ja Eric Wieschausi töö kärbse loote uurimisel. Teadlased suutsid määrata ja klassifitseerida väikese arvu geene, mis on olulised kehaplaani määramisel ja kehasegmentide kujunemisel. Lewis leidis lisaks, et geenid on kromosoomides paigutatud äärmiselt loogiliselt - samas järjekorras nagu kehasegmendid, mida need kontrollivad. Esimesed geenid vastutavad pea kujunemise eest, keskmised valmistavad kõhtu ja viimased töötavad saba kallal. Vahel juhtub, et midagi läheb viltu ja ühe piirkonna rakud hakkavad käituma, justkui asuks nad mujal. Näiteks kasvavad silmad tiivale või lisatiivad jalgade asemel. Inimeselgi juhtub vahel, et areneb lisajäse. Enamjaolt aga sellise häirega loode sureb. Surma põhjus peitubki selliste asendit määravate, homeootiliste HOX-nimeliste geenide vigastustes. Nii inimesel kui äädikakärbsel asuvad geenid HOX-geenide peres samas järjestuses ja mõjutavad keha selle telge pidi. Äädikakärbse loode annab niisiis väärtuslikku teavet inimese loote kohta, kuni selle väärarengute põhjusteni välja. Uurides, kuidas geenid üksteisega äädikakärbse lootes võistlevad, surudes üksteist alla, saab teada paljugi selle kohta, mis tingimustel üks või teine geen üldse avaldub. Nii raske kui seda meil ka omaks võtta ei ole, tuleb ikka ja jälle korrata - inimese ja kärbse molekulaarne printsiip on sama. On geene, mis pärinevad nii inimeses kui kärbses 400 miljonit aastat tagasi, mil elas inimese ja kärbse ühine eellane. Ei saa just ütelda, et meie keha mäletab aegu, mil olime kärbsed. Sest sõna otseses mõttes kärbsed pole me kunagi olnud. Küll aga mäletame aegu, mil olime miski, millest nüüdseks on arenenud inimene mikroskoobi taga ja äädikakärbes mikroskoobi all. Max Plancki biofüüsikalise keemia instituudi molekulaarse arengu bioloogia suuna direktor Herbert Jäckle toob selle tõestamiseks näite tüsedusele kalduvate kärbeste uurimisest. Tundub, et haiglast tüsedust reguleerivad kärbsel samalaadsed geenid kui inimesel. "Oleme saanud kaks-kolm korda kõrgema rasvasisaldusega kärbseid, kes käituvad nagu paksud inimesed - nad ei taha lennata, ehkki suudavad küll," ütleb Jäckle. Ta loodab, et saab tüseduse geneetikale peagi jälile. Ka nägemise teket on äädikakärbse kaudu võimalik uurida. Palju on vaieldud, kas silm tekkis loomariigi arengu jooksul mitut puhku või üksainus kord. Darwin pakkus välja 40 erinevat silma teket. Göttingeni koolkond on veendunud, et nägemine tekkis evolutsiooni käigus vaid üksainus kord. "On vähe teid jõuda sinna, kuhu oleme jõudnud," resümeerib Jäckle. Tema väidete kinnituseks konstrueeriti äädikakärbsel silm hiire silma arengut suunava geeni sisseviimisega. Ühe geeniga võib aktiveerida kogu keerulise programmi, et toota silma, mis põhimõtteliselt võib töötada. "Hiire geen ei tekita kärbses hiire silma, vaid ikka kärbse silma," ütleb Jäckle. Geenimanipulaatorina usub ta, et üsna pea saabub aeg, mil saab võimalikuks näiteks inimese käe taaskasvatamine, nii nagu kasvab tagasi sisaliku saba. Kõrgematel loomadel on see iidne mehhanism blokeeritud, kuid äädikakärbse peal võib saladusele jälile saada.

Hüppavad geenid Üks viis mutatsioone esile kutsuda on kiiritada kärbseid radioaktiivse kiirgusega. "Kuid kärbsed on näiteks röntgenkiirguse suhtes tuhat korda vastupidavamad kui inimene, sest neil toimuvad muutused paikades, mis pole paljunemiseks vajalikud," ütleb Ulrich Schäfer. Seepärast kasutatakse X-kromosoomi mutatsioonide esilekutsumiseks kavalamat viisi - hüppavaid geene. Arvatakse, et kunagi 1950. aastatel sai üks laborist põgenenud äädikakärbes kokku ühe loodusliku äädikakärbseliigi esindajaga kusagil Lõuna-Ameerikas ning nõnda sisenes hüppav geen ka Drosophila melanogasteri genoomi. See levis nagu kulutuli ja praeguseks on enamikul äädikakärbestest see hüppav geen nimega P element. P element on isekas DNA jupike, mis ilmutab end selle kaudu, et häirib neid geene, kuhu ta sisse hüppab. Äädikakärbse geenid on leiutanud teid, kuidas P elemendi hüppevõimet maha suruda. Inimesel pole veel midagi nii saatanlikku leitud. Ometi on 1 igast 700 mutatsioonist, mis inimese genoomis aset leiab, põhjustatud hüppavate geenide poolt. Kuid seda isekat ja äädikakärbse jaoks ohtlikku hüppavat geeni saab ära kasutada sõidukina, et määrata X-kromosoomis tekkinud muudatusi. Nii Göttingenis ka tehakse. Kui P element end mingi X-kromosoomi geeni sisse asutab, siis muutub see geen ka uurijatele nähtavaks, olgugi et kärbse välimuses tavaliselt kuidagi ei avaldu. Ei avaldu välimuses, kuid võib avalduda näiteks kärbse füsioloogias. Göttingenis näiteks on võtta mutantsete kärbeste liin, mis topsiga kuuma vette pistetuna kuumarabanduse saab ja kui üks mees koivad taeva poole liikumatult lebama jääb. Veest välja võetuna hakkab elu topsis jälle kihama.

Innovatiivne kärbes Göttingeni istituudi laboris pistab Ulrich Schäfer mulle kätte topsikese pealkirjaga "Bent". Selles kihab äädikakärbeste ühiskonna elu. Ühiskonna, mille liikmed on kõik tiiva poolest kuidagi erilised, painutatud. Sellest see "Bent" - painutatud. Mutandid, keda teistest välimuse poolest kerge eristada. Koputan oma painutatud tiivaga kärbsed mikroskoobi alla klaasile ning asun nende seast valima punaste silmadega emaseid. Need sebivad mu silme ees kui hiiglaslikud lennumasinad. Et kärbsed lendu ei tõuseks, vajutan jalaga pedaali ning läbi membraani tungiv süsihappegaas muudab olendid liikumatuks. Emastel on tagakeha hele ja X-kromosoome kaks korda enam kui isastel. Nõnda saab neilt enam vajalikku DNAd kätte. 35 sobilikku kärbest pintsettidega välja valitud, tuleb need ühe ropsuga topsi põhja puruks suruda. Järgneb kaks päeva keemiat. Mitmesuguste kavalate ainete, tsentrifuugide ja ahjudega pestakse sodist, mis kunagi olnud äädikakärbsed, välja DNA, tehakse see juppideks ning võimendatakse üles ehk paljundatakse suuremaks koguseks. Töö vajab lõputu hulga pipeteerimist ning mitmete-setmete katseklaaside seeriatega opereerimist. Kui midagi töö keskel sassi läheb, on kogu vaev untsus. Lõpuks jõuame nii kaugele, et leitud geenijuppe võib hakata analüüsima. P elemendiga märgistatud geenid otsitakse arvuti abil üles ning arvuti ennustab valgud, mille tootmist need geenid peaksid juhtima. Seejärel võetakse interneti kaudu ühendust äädikakärbse pangaga Washingtonis ning uuritakse, mida teeb see valk, mida meile ennustati. Minu Bent-kärbse jaoks saame alal 292 võimalikku valku, mille seas ei tundu olevat midagi huvitavat. Äkitselt hüppab geenikütt Schäfer erutunult püsti - meie kärbsel on saadud jälile ühele geenile nimega Trf2! Arvuti pakub välja, et seda geeni pole veel mutantliikides leitud. "Me küll ei tea, mida selle geeni mutatsioon teeb, aga vähemasti leidsime midagi sellist, mida teised pole leidnud," summeerib Schäfer ning lisab tagasihoidlikult, et see geenijahtimine on küll raske töö, kuid mitte liiga innovatiivne. Äädikakärbsed, nii tühised kui nad meile ei näikski, siiski hiilgavad oma innovatiivsusega. Hiilgavad, kuna nende põlvkonnad vahelduvad meie jaoks nõnda ruttu. Ühe inimpõlve jooksul jõuab vahetuda peaaegu tuhat äädikakärbse põlve. Kümme aastat tagasi elanud äädikakärbes elas nende jaoks sama kauges ajas nagu meie jaoks viimase jääaja inimesed. Nüüd elavad nad torukestes ja söövad banaanikreemi. Neid mahub sinna palju ja kreemi kulub vähe. Jääb inimestele selle võrra üle. Et läbi mikroskoobi äädikakärbsele otsa jõllitada. q1Pintsetid ja vari liiguvad vääramatult mikroskoobi alla kogutud äädikakärbeste poole. Nende seast valitakse välja emased, et hüppava geeni tekitatud muudatused paremini esile tuleks.