Mis on elu?. Erwin Schrödinger

tähtsates protsessides (mitoosis ja meioosis, vt. allpool) nähakse seda koosnevat osakeste komplektist – osakeste, millel on tavaliselt kiu või pulgakese kuju, ja mida nimetatakse kromosoomideks. Nende arvuks on 8 või 12, või vahel 46. Ent tegelikult oleksin pidanud kirjutama need illustreerivad arvud kujul 2 × 4, 2 × 6, … 2 × 23, ning rääkima kahest komplektist, et kasutada seda väljendit bioloogile tavapärases tähenduses. Sest kuigi üksikud kromosoomid on mõnikord selgesti eristatavad ning neil on individuaalne kuju ja suurus, on need kaks komplekti peaaegu täiesti ühesugused. Nagu kohe näeme, pärineb üks komplekt emalt (munarakust), teine isalt (viljastavast seemnerakust). Just need kromosoomid – või üksnes tugikoe kiud [axial skeleton fibre], mida me mikroskoobis tegelikult kromosoomina näeme, kirjeldavad mõnesuguses koodkirjas indiviidi tulevase arengu kogu mudelit ja selle funktsioneerimist küpses eas. Kromosoomide iga terviklik komplekt sisaldab täielikku koodi; niisiis on neid viljastatud munarakus (mis kujutab endast tulevase indiviidi varaseimat arenguastet) reeglina kaks koopiat.

      Nimetades kromosoomkiudude struktuuri koodkirjaks, peame silmas, et kõigest läbi tungiv mõistus – nagu Laplace seda kunagi kujutles – , millele iga põhjuslik seos on otsekohe taibatav, võiks nende struktuuri järgi öelda, kas soodsatel tingimustel areneb munast must kukk või kirju kana, kärbes või maisitaim, rododendron või sitikas, hiir või naine. Sellele võime lisada, et munarakud on väga sageli märkimisväärselt sarnased, ja isegi kui nad seda ei ole, nagu tohutu suured lindude ja roomajate munad, siis ei erine ülejäänutest mitte niivõrd nende asjakohane struktuur kui mõistetaval põhjusel lisatud toitaine.

      Kuid termin “koodkiri” on muidugi liiga piiratud. Kromosoomide struktuur on ühtaegu ka instrument, mis viib täide arengu, mida ta laseb aimata. See on seadusandja ja täitevvõim, või teisiti öeldes, arhitekti plaan ja ehitaja jõud üheskoos.

      Keha kasvamine rakkude jagunemise teel (mitoos)

—

      Kuidas käituvad kromosoomid ontogeneesis?11

      Organismi kasvu ja arenemist mõjutab rakkude järjestikune jagunemine. Niisugust jagunemist nimetatakse mitoosiks. See ei ole raku elus väga sagedane sündmus, nagu võiks oodata, arvestades tohutut hulka rakke, millest meie keha koosneb. Alguses on kasv ja arenemine kiire. Muna jaguneb kaheks “tütarrakuks”, mis järgnevalt annavad neljast, seejärel 8, 16, 32, 64, … rakust koosneva põlvkonna. Jagunemise sagedus ei jää kasvava keha kõikides osades täpselt samaks, ning see katkestab antud arvujada regulaarsuse. Kuid nende arvude kiirest suurenemisest võib lihtsa arvutuse teel järeldada, et keskmiselt 50 või 60 järjestikusest jagunemisest piisab, et tekitada selline hulk rakke,12 nagu on täiskasvanud inimeses – või, ütleme, kümme korda seesama arv, arvestades rakkude vahetumist eluaja jooksul. Seega on iga rakk minu kehas alles 50. või 60. “järeltulija” munast, mis olin mina.

      Mitoosis kahekordistub iga kromosoom

—

      Kuidas käituvad kromosoomid mitoosis? Nad kahekordistuvad – ja seda teeb kumbki komplekt, kumbki ärakiri koodist. Seda ülimalt huvipakkuvat protsessi on mikroskoobi all hoolega uuritud, kuid ta on selleks liialt keerukas, et siin üksikasjaliselt kirjeldada. Kõige olulisem on, et kumbki kahest “tütarrakust” saab kaasavaraks kaks täielikku kromosoomide komplekti, mis on täpselt samasugused kui nende eelkäijal. Niisiis on kõik keharakud kaasa saadud kromosoomide poolest täpselt ühesugused.13

      Kui vähe me ka mõistaks terviklikku plaani, kuid tuleb arvata, et organismi funktsioneerimise seisukohast peab olema mingitpidi väga oluline, et iga rakk, ka kõige vähem tähtis, oleks varustatud koodkirja täieliku (topelt)koopiaga. Mõni aeg tagasi kirjutati ajalehes, et Aafrika-sõjakäigu ajal pidas kindral Montgomery vajalikuks, et iga sõdur oleks põhjalikult kursis kõigi tema kavatsustega. Kui see on tõsi (mis, võttes arvesse tema üksuste kõrget intelligentsi ja usaldusväärsust, on tõepoolest võimalik), siis pakub see suurepärast analoogiat meie juhtumi jaoks, mille puhul vastav seik on kahtlemata täiesti tõene. Kõige üllatavam on siinjuures asjaolu, et mitootiliste jagunemiste jooksul peab kromosoome olema kaks komplekti. Seda, et tegemist on geneetilise mehhanismi olulise tunnusjoonega, tõestab kõige paremini selle reegli ainuke erand, mille me nüüd vaatluse alla võtame.

      Taandjagunemine (meioos) ja viljastamine (süngaamia)

—

      Varsti pärast indiviidi arengu algust varutakse osa rakke selleks, et nad hilisemas staadiumis toodaksid sugurakke (gameete), kas seemne- või munarakke, mis on vajalikud indiviidi reprodutseerimiseks suguküpsuse perioodil. “Varumine” tähendab, et vahepeal ei ole neil muid funktsioone ega tee nad läbi paljusid väiksemaid mitootilisi jagunemisi.

      Erandliku ehk taandjagunemise (niinimetatud meioosi) korral tekitatakse lõpuks, suguküpsuse ajal, neist varuks hoitud rakkudest sugurakke reeglina ainult lühikest aega enne seda, kui peaks aset leidma viljastamine. Meioosi käigus algraku kaksikkromosoomide komplekt lihtsalt lahkneb kaheks üksikkromosoomide komplektiks, millest kumbki läheb ühte kahest tütarrakust, gameedist. Teisisõnu, meioosis kromosoomide arvu mitootilist kahekordistumist ei toimu, nende arv jääb konstantseks, ja nõnda saab iga sugurakk ainult ühe täieliku koopia koodist, mitte kaks, näiteks inimeses üksnes 23, mitte 2 × 23 = 46.

      Üheainsa kromosoomide komplektiga rakke nimetatakse haploidideks (kr. απλους, üksik). Sugurakud on seega haploidid, harilikud keharakud diploidid (kr. διπλους, topelt). Mõnikord esineb indiviide, kelle rakkudes on kolm, neli või mitu kromosoomikomplekti; siis nimetatakse neid triploidideks, tetraploidideks, … polüploidideks.

      Viljastamise käigus kaks haploidi, isas- ja emassugurakk (seemne- ja munarakk) ühinevad, moodustades viljastatud munaraku, mis on diploid. Üks tema kromosoomikomplektidest on saadud emalt, teine isalt.

      Haploidsed indiviidid

—

      Siinkohal võiks selgitada veel üht küsimust. Kuigi see pole meie eesmärgi saavutamiseks otseselt vajalik, on ta üpriski huvitav, kuna siit on näha, et tegelikult kätkeb täielik koodkiri ka ühekordses kromosoomide komplektis.

      Joonis 5. Generatsioonide vaheldumine

      Mõnikord meioos viljastamisele nii kiiresti ei järgne, ja haploidne rakk (sugurakk) teeb esmalt läbi mitmeid mitootilisi jagunemisi, mis lõpeb tervikliku haploidse indiviidi moodustumisega. Just niimoodi sünnivad isased ehk leskmesilased – partenogeneetiliselt, see tähendab, mesilasema viljastamata ja seetõttu haploidsetest munarakkudest. Isamesilasel ei ole isa! Kõik tema keharakud on haploidsed. Soovi korral võite nimetada teda hiiglasuureks seemnerakuks, ja nagu igaüks teab, just sellena talitlemine ongi tema olemasolu üks ja ainuke ülesanne. See on võib-olla siiski kentsakas vaateviis. Igatahes pole see ainuke niisugune juhtum. Leidub taimeperekondi, mille haploidne sugurakk, mida kutsutakse spooriks, sellistel juhtudel maa peale langeb, ning seal seemnena käitudes annab tulemuseks haploidse taime, mis on suuruselt diploidsega võrdne. Joonis 5 kujutab üht meie metsades võrdlemisi tavalist samblikku. Lehtedega alumine osa on haploidne taim, mida nimetatakse gametofüüdiks, sest ülemises otsas arenevad tal suguorganid ja gameedid, mis vastastikuse viljastamisega tekitavad tavalisel viisil diploidse taime, palja varre, mille tipus on kupar. Sellist taime nimetatakse sporofüüdiks, kuna meioosi käigus tekivad kupra sees spoorid. Kui kupar avaneb, langevad spoorid maha ja arenevad lehtedega varteks, jne. Seda sündmuste käiku nimetatakse põlvkondade vaheldumiseks. Kui soovite, võite asjade tavalist käiku, inimeste ja loomadega toimuvat vaadelda samal viisil. Kuid “gametofüüt” on sel juhul reeglina väga lühiealine üherakuline põlvkond, kas seemne- või munarakk. Meie keha vastab sporofüüdile. Meie “spoorideks” on nood varuks hoitud rakud, millest meioosis tekib üherakuline põlvkond.