Читать книгу Mis on elu? - Erwin Schrödinger - Страница 21

II. PÄRILIKKUSE MEHHANISM
—

Das Sein ist ewig; denn Gesetze

Bewahren die lebend’gen Schätze,

Aus welchen sich das All eschmückt ^[9]

Goethe

Klassikalise füüsiku ootus, olemata kaugeltki triviaalne, on väär
—

Niisiis oleme jõudnud järeldusele, et organismil ja kõigil temas toimuvatel bioloogiliselt olulistel protsessidel peab olema äärmiselt “paljuaatomiline” struktuur ja ta peab olema kaitstud juhuslikkuse eest, kus “üheaatomilised” sündmused omandavad liiga suure tähtsuse. See, väidab naiivne füüsik, on vajalik selleks, et organismi valitseksid nii-öelda piisavalt täpsed füüsikaseadused, millele rajada oma imeliselt korrapärane ja hästi järjestatud toimimine. Kuidas need järeldused, milleni on jõutud bioloogia seisukohalt a priori (see tähendab, puhtfüüsikalisest vaatepunktist), sobivad kokku tänapäeva bioloogia faktidega?

Esmapilgul võib arvata, et need järeldused on üsna triviaalsed. Umbes kolmkümmend aastat tagasi oleks bioloog

vahest öelnud, et kuigi populaarteaduslikus kirjanduses on sobiv rõhutada statistilise füüsika tähtsust nii organismis kui mujalgi, on see tegelikult pigem tuntud aabitsatõde. Sest loomulikult sisaldab mitte ainult mistahes kõrgema liigi täiskasvanud isendi keha, vaid ka iga üksik seda moodustav rakk “kosmilist” arvu igat liiki aatomeid. Ja iga konkreetne füsioloogiline protsess, mida täheldame kas raku sees või selle vastastikmõjus ümbrusega, näib — või näis kolmkümmend aastat tagasi — sisaldavat säärase üüratu hulga üksikuid aatomeid ja üksikute aatomitega toimuvaid protsesse, et kõik füüsika ja füüsikalise keemia olulised seadused on tagatud isegi statistilise füüsika väga range “suurte arvude” nõude suhtes. Seda nõuet illustreerisime äsja √n reegli kujul.

Tänapäeval teame, et see arvamus olnuks väär. Nagu kohe näeme, mängivad uskumatult väikesed aatomite rühmad — liiga väikesed selleks, et nende puhul kehtiksid täpsed statistika seadused — domineerivat rolli elavas organismis toimuvates väga tavalistes ja seaduspärastes sündmustes. Need rühmad reguleerivad vaadeldavaid, suuremõõtmeliselt avalduvaid tunnuseid, mis organism arengu jooksul omandab, nad määravad selle toimimise tähtsad karakteristikud; ning kõiges selles ilmnevad väga täpsed ning ranged bioloogia seadused.

Alustuseks pean andma lühiülevaate olukorrast bioloogias, täpsemini geneetikas — teisisõnu, pean kokku võtma teadmiste praeguse olukorra aines, mis ei ole minu eriala. Kuid pole parata ja ma palun vabandust, eriti igalt bioloogilt, oma ülevaate diletantliku iseloomu pärast. Teisest küljest palun luba esitada valdavaid ideid enam-vähem dogmaatiliselt. Vaesest füüsikust-teoreetikust ei saa oodata, et ta kirjutaks midagi asjaliku ülevaate taolist eksperimentaalse tõendusmaterjali kohta, mille koostisosadeks on ühest küljest suur hulk aeganõudvaid, üksteisega põimunud, tõeliselt pretsedenditu leidlikkusega sooritatud aretusalaseid eksperimente ja teisest küljest elusa raku otsesed vaatlused, mis on teostatud ajakohase mikroskoopia kogu peenusega.

Pärilikkuse koodkiri (kromosoomid)
—

Lubage mul organismi puhul kasutada terminit “mudel” [pattern] selles mõttes, milles bioloog nimetab seda “neljamõõtmeliseks mudeliks” — mis ei tähista ainuüksi organismi struktuuri ja funktsioneerimist täisealisena või mistahes muus eraldi võetud arenguastmes, vaid kogu tema ontogeneetilist arengut, alates viljastatud munarakust kuni suguküpsuseni, mil organism hakkab iseend taastootma. Ent kogu see neljamõõtmeline mudel on teadupärast määratud tolle ühe raku, viljastatud munaraku struktuuriga. Veelgi enam, me teame, et see on oluliselt määratud tolle raku väikese osa, tema tuuma struktuuriga. Raku tavalises “puhkeasendis” esineb see tuum harilikult kromatiini^[10] võrgustikuna, olles jaotunud üle kogu raku. Kuid raku jagunemise eluliselt 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]