Lõppeva kümnendi säravamad ideed: bioteadused

$content['photos'][0]['caption'.lang::suffix($GLOBALS['category']['lang'])]?>
Uued leiud vihjavad, et läänemeresoome keeled saabusid Eesti aladele samas ajavahemikus, kui Siberi rahvastega seotud geenivariandid. Autor/allikas: Markus Kasemaa

Aasta on peagi läbi. ERR Novaator palus sel puhul paarikümnel Eesti teadlasel meenutada, mida endaga lõppevast kümnendist kaasa võtta ja mis olid nende eriala läbivad märksõnad.

Ester Oras: vanaDNA avas ajaloo uurimises uue peatüki
Mait Metspalu: evolutsioonilise geneetika revolutsiooniline kümnend
Leho Tedersoo: mükoriisaseened on tekkinud evolutsiooni jooksul mitmeid kordi
Tuul Sepp: metsloomade uurimine aitab avada vähihaiguse tagamaid


Ester Oras: vanaDNA avas ajaloo uurimises uue peatüki
Tartu Ülikooli analüütilise keemia ja arheoloogia vanemteadur, ENTA

Viimase 20 aasta suurim areng arheoloogia valdkonnas on kahtlemata vana DNA (inglise keeles aDNA ehk ancient DNA) analüüside hüppeline kasv arheoloogilisest materjalist. Arheogeneetika uurimissuuna rajamisel mängis võtmerolli osalt eesti päritolu uurija Svante Pääbo.

Teadussuuna algusaastatel pälvis erilist imetlust ja tähelepanu, et aastasadu kui mitte -tuhandeid vanas materjalis on DNAd üldse säilinud ja võimalik sekveneerida. Nüüdseks võimaldavad vanaDNA analüüsid vastata juba hoopis detailsematele uurimisküsimustele: inimeste päritolu ja migratsioonid, muistsed haigused (patogeenid) inimestel ja loomadel, inimeste sugulussuhted, väljasurnud loomade ja inimese ja tema eellaste põlvnemissuhted, jne.

Näiteks näitavad värsked uuringud, et mitmed kaasajalgi tuntud haigused, nagu eesnäärmevähk ja 2. tüübi diabeet, seostuvad neandertallastelt päritud geenivariantidega ning sattusid meie esivanemate geenidesse neandertallasega segunemise tulemusena.

VanaDNA ja arheoloogilise andmestiku põhjal on aga Valter Lang koos kolleegidega tuvastanud viimaste aastatuhandete populatsioonimuutusi meie aladel ning järeldanud, et eesti keele ajalugu siinsetel aladel ulatub "vaid" u 3000 aasta taha ehk pronksiaega. Üks maailma juhtivamaid ning mainekamaid vanaDNA laboreid asub muide justnimelt Tartu Ülikooli genoomika instituudis!


Mait Metspalu: evolutsioonilise geneetika revolutsiooniline kümnend
Tartu Ülikooli evolutsioonilise genoomika professor

Lõppev kümnend oli evolutsioonilises geneetikas revolutsiooniline. Kui uus sajand algas inimese genoomi esmakordse järjendamisega, siis selle kümnendi avasid 2010. aasta veebruaris ja mais esimesed iidse inimese ja neandertali inimese genoomide järjestamised. Kuna selleks hetkeks oli üldse avaldatud vaid kaheksa inimese genoomi järjestused, on need saavutused tõsiselt tähelepanuväärsed. Tuhandete aastate vanustest säilmetest DNA järjendamine tundus veel mõni aasta varem ulme.

Neist avapaukudest edasi on uute vana-DNA andmete ja neist johtuva teadmise tulv olnud võimas. Mida on teada saadud? Toon välja ainult kõige raputavamad tõdemused, mis muutsid meie arusaamu kardinaalselt.

Kui anatoomiliselt moodsad inimesed Aafrikast Euraasiasse jõudsid, elasid seal ees neandertali inimesed. Pikki aastaid oli vaieldud, kas nende vahel toimus segunemine või mitte. Esimene tõmmis neandertali genoomist andis vastuse – jah, segunemine toimus. Kõik tänapäeva mitteaafriklased on paar protsenti oma genoomist saanud just neandertali inimestelt. Sealt edasi on selgunud, et lisaks neandertali inimesele elas sel ajal Aasias veel teinegi meie sõsarliik – denisi inimene. Seguneti ka selle rühmaga. Kõige tugevamad jäljed sellest on paapualaste ja Austraalia põlisrahvaste genoomides.

DNA põhjal valminud denisi tüdruku näo rekonstruktsioon. Autor/allikas: Maayan Harel

Teine kõige raputavam uus teadmine, mis lähtub vana-DNA revolutsioonist, on Euroopa asustamise loo ümber kirjutamine. Oli teada, et Euroopat asustasid küttimist ja korilust viljelenud inimrühmad, kuni umbes 10 000 aastat tagasi algas Lähis-Idast põlluharimise levimine. Lõppeva kümnendi keskpaigani arutati selle üle, et kas põllupidamise kunst levis teadmisena või levisid inimesed, kes teadmist kandsid.

Vana DNA andmetest selgus, et vastus on jah. Tulid uued inimesed, kes segunesid varasemate küttide-korilastega. Kuid mitte see ei olnud see pomm, mis lõhkes. Selgus et Euroopa geneetilises kujunemises mängis määravat rolli hoopis kolmas, tänaselt Lõuna-Venemaalt ja Ukrainast lähtunud massiivne ränne varajasel pronksiajal.

Kuid see on kõik vaid jäämäe tipp. Vana-DNA võimaldab uurida palju muud lisaks inimeste (ja teiste loomade) rännetele. Kohastumine keskkonnaga on genoomide muutumine ajas läbi loodusliku valiku. Kui seni uuriti seda vaid tänaste genoomide varieeruvusmustritest minevikku tuletades, siis nüüd saab iidseid genoome vaadates täpselt vaadata, millised geenivariandid on millal muutunud sagedasemaks, millal harvemaks ning millal üldse kadunud.

See ülipõgus tagasivaade ei suuda lõppeva evolutsioonilise geneetika kümnendi fantastiliselt pildialbumilt tolmugi pühkida, rääkimata selle sirvimisest. Teenimatult jäävad märkimata kõik edusammud, mis johtuvad tänapäevaste genoomide uurimisest. 2016. aasta lõpus pidas näiteks ajakirja Science toimetus just ühte sellist artiklite komplekti tolle aasta kümne teadusläbimurde hulka kuuluvaks.


Leho Tedersoo: mükoriisaseened on tekkinud evolutsiooni jooksul mitmeid kordi
Tartu Ülikooli mükoriisauuringute juhtivteadur, ENTA

Mükoriisa ehk seenjuur on taimede ja seente vastastikku kasuliku kooselu vorm, mis on tekkinud taimedel ja seentel evolutsiooni jooksul korduvalt. Kuna erinevate mükoriisatüüpide sees on rakkude anatoomia sarnane, arvati, et mükoriisa tekke ja arenguga on seotud väga konkreetsed geenid.

Need arvamused lükati ümber viimastel aastatel ilmunud teadustöödes, kus leiti, et rakusisestel mükoriisatüüpidel, nagu arbuskulaarne ja erikoidne mükoriisa, ning mügarbakteritel kodeerivad taimedes mikroobidega seoste teket teatud geeniperekonnad. Samas ektomükoriisa teket kodeerivad väga paljud erinevad geenid. Peamised erinevused on hoopis geenide avaldumise mustris, mis erinevad märkimisväärselt ka eri seente ja taimede fülogeneesiharudes.

Kiired arengud DNA ja RNA mass-sekveneerimise vallas on viimastel aastatel võimaldanud läbi viia seente ja taimede võrdleva genoomika analüüse.
Selline teadmus on oluline, et mõista omavahel sümbioosis elavate organismide kooselu tekke mehhanisme ja koevolutsiooni. See võimaldab ilmselt kaugemas tulevikus luua geneetiliselt muundatud teravilju, juurvilju ja viljapuid, mis seonduvad kasulike bakterite või seentega ega vaja seetõttu väetamist või fungitsiididega pritsimist.

Eesti mükoloogid ja mükoriisa uurijad osalevad rahvusvahelises seente ja taimede genoomide uurimise konsortsiumites. Eesti teadlaste peamine panus on oskusteave ektomükoriisat moodustavate seente eluviisi kohta ja unikaalsed seente kultuurid, mille põhjal genoomne järjestus tuvastatakse.


Evolutsioonilises ökoloogias võib üheks põnevamaks viimasel kümnendil pead tõstvaks valdkonnaks pidada vähihaiguse uurimist metsikutel loomadel. Autor/allikas: JJ Harrison/Wikimedia Commons

Tuul Sepp: metsloomade uurimine aitab avada vähihaiguse tagamaid
Tartu Ülikooli loomaökoloogia vanemteadur, ENTA

Evolutsioonilises ökoloogias võib üheks põnevamaks viimasel kümnendil pead tõstvaks valdkonnaks pidada vähihaiguse uurimist metsikutel loomadel. Kui varem arvati, et vähki esineb vabalt elavatel loomadel üliharva, siis nüüdseks on avastatud, et ühtegi tõeliselt vähivaba hulkraket loomaliiki looduses ei esinegi. Isegi paljastuhnurid ja nahkhiired, keda peeti pikalt vähivabadeks, haigestuvad mõnikord.

Veelgi enam, on hakatud aru saama, et liigid, kellel vähki leitakse väga harva, on tegelikult ülipõnevaks uurimismaterjaliks. Kui vähk on hulkraksuse pea paratamatu kõrvalnäht, siis kuidas osa liike suudab vähki nii edukalt alla suruda? Kas me saaksime sellistelt liikidelt midagi õppida vähivastaste kaitsemehhanismide kohta? Näiteks on leitud, et elevantidel, kellel vähki esineb haruharva, on 20 koopiat vähivastase toimega geenist p53, inimesel ja teistel imetajatel on seda aga vaid üks koopia.

Olen ise metsikute loomade vähi uurimisega tegelenud viimased kolm aastat. Praegu on mu peamiseks uurimisteemaks reostunud keskkondades elavad loomad. Soovin aru saada, kas looduslik valik on pikalt reostunud keskkonnas elavates populatsioonides eelise andnud isenditele, kes on vähi vastu paremini kaitstud, ja milles see kaitse seisneb.

Uues arenevas valdkonnas teadusartikleid avaldades põrkub ikka aeg-ajalt uudsusest tuleneva skeptilisuse vastu. Pea alati leidub üks retsensent, kes küsib: "Aga milleks uurida vähki loomadel? Meid ei huvita, millesse loomad surevad, kui nende söömine inimeste tervist ei mõjuta." Minu lootuseks on, et järgmise kümnendi lõpuks ei pea enam kulutama oma aega ja tihtipeale piiratud artikli tähemärke, seletamaks ikka ja jälle, miks vähi uurimine metsikutel loomadel huvitav ja vajalik on.

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: