Miks alustavad peaaegu kõik hulkraksed elu siiski üksiku rakuna?
Toimetas Kärt RebaneIga hulkrakne loom tähendab evolutsiooniteooria seisukohast seda, et suurem osa tema rakke surevad järglasi andmata ning vaid mõned üksikud saavad oma geenid järgmisele põlvkonnale pärandada. Kuidas sai üldse välja areneda selline koostöö tase, mida hulkraksus tähendab? Miks ei ole kõik olendid ainuraksed individualistid, kes tahavad edasi anda vaid enda geene?Doktorid Joan Strassmann ja David Queller, kes on evolutsioonibioloogidest abielupaar Washingtoni Ülikoolist, heidavad vastusele valgust ajakirja Science 16. detsembri numbris. Eksperimendid amööbidega, kes elavad tavaliselt üksikult, ent peavad ühinema ka teistega mitmerakuliseks kehandiks, täitmaks osa oma elutsüklist, näitavad, et koostöö sõltub sugulussidemest.Kui amööbid elavad hästi segunenud ja kõikehõlmavalt kosmopoliitsetes gruppides, siis saavad osad amööbid teiste kulul elada. Ent kui kogu grupp pärineb ühest rakust, siis satuvad ka tüssajad amööbid vaid petistest koosnevatesse gruppidesse ning neil ei ole kedagi ära kasutada.Ainsaks erandiks olid täiesti uued petis-mutandid kõikides muidu koostöövalmites gruppides. Need võiksid olla probleemiks juhul, kui muteerumise kiirus on piisavalt kiire ning grupis on palju amööbe, kes võiksid muteeruda. Tegelikult arvutasidki teadlased välja, mitu korda saavad amööbid, kes on kõik pärit samast rakust, ohutult poolduda enne, kui koostöö muutub kõigipoolseks üksteise petmiseks.Vastus on, et vähemalt sada põlvkonda.Teadlased järeldasid, et seega on populatsiooni kitsaskohad, mis tapavad mitmekesisuse ja taaskäivitavad populatsiooni ühest rakust, võimsad rakkudevahelise koostöö stabiliseerijad.Teisisõnu, meie maksa-, vere- ja luurakud aitavad meie munarakkudel ja spermatosoididel viimaste geene edasi pärandada, sest me läbisime viljastumise hetkel ainuraksuse pudelikaela.Sotsiaalsed amööbidProfessorite Quelleri ja Strassmanni praeguseks “laborihiireks” on sotsiaalne amööb nimega Dictyostelium discoeidum, hüüdnimega Dicty. Sotsiaalsed amööbid veedavad suurema osa  oma elust amorfsete laikudena, mis toiduks baktereid otsides läbi mulla roomavad.Olukord muutub huvitavaks, kui toitu napib ja amööbid nälgima hakkavad. Amööbid eritavad siis kemikaale, mis meelitab ligi teisi amööbe, kes mööda vastavat rada eritajale järgnevad, kuni nad lõpuks kokku saavad. Umbes 10 000-st amööbist saab nii paari millimeetri pikkune veniv ollus, mis roomab pidevalt edasi (ning mitte kunagi tagasi) kuumuse ja valguse poole. Kogum peatub, kui ta on jõudnud laiali minemiseks sobivasse kohta ning esimesed 20 protsenti amööbidest surevad, et toota tugevat ainet, mida ülejäänud kasutavad, et muutuda vastupidavateks spoorideks.Põhimõtteliselt tähendab see seda, et 20 protsenti amööbidest ohverdavad oma geenid, et ülejäänud 80 protsenti saaksid enda omad edasi pärandada.Kui Strassmann ja Queller hakkasid Dictyga 1998. aastal tööd tegema, siis üks esimesi asju, mida nad avastasid, oli see, et mõnikord ühed amööbid tüssasid teisi. Queller seletas, et amööbil võib olla näiteks mutatsioon, mis muudab tema kleepumise molekuli vähem liimjaks, nii et ta saab liuelda tagasi sellesse ossa, mis hiljem spoore moodustab. "Kuid ka sellel on hind," ütles Strassmann. "Kui sa oled liiga libe, siis jääd sa kambast maha ning kaotad kõik grupis olemise eelised," lisas ta.Tüssajaks loodudStrassmann ja Queller püüdsid murda amööbide vahelist sotsiaalset lepingut nii, et lasi kokku saada amööbidel, kus oli omavahelisi sugulussidemeid vähe ja iga kloonisugupuu kohtas enamasti võõraid ning vaid harva sugulasi.Teadlased avastasid, et peaaegu kõigil juhtudel hakkasid järglased oma eellaseid petma. Peale selle, kui järeltulijad amööbid kasvatati üksikute kloonidena, siis umbes kolmandik neist ei suutnud hiljem viljakandvaid kehandeid moodustada. Seega olid nad “kohustatud” tüssajad – olles kaotanud võime kehandit moodustada, said nad ellu jääda vaid teiste arvelt või nii, et kasutasid ära neid amööbe, kes olid säilitanud võime koostööd teha. Quelleri ja Strassmanni sõnul näitab see tulemus, et niikaua kuni amööbipopulatsioon on geneetiliselt mitmekesine, on tüssamise mutatsiooni tekkimine loomulik ja isegi soositud.Mis juhtub metsikus looduses?Teadlased teadsid, et looduses sellist olukorda ei teki – seal on kohustatud tüssajad väga haruldased või puuduvad amööbide gruppidest üldse. Peale selle on looduslike amööbid viljakehades kõik omavahel väga lähedalt suulased, kui mitte kloonid.Queller ja Strassmann tahtsid teada, mis saaks amööbist kui ta satuks üksinda bakteriväljale. Kui  amööb kasvab ja teeb endast muudkui koopiaid, siis palju kuluks aega kuni tüssamise mutatsioon tekiks? Teadlased korraldasidki vastava katse, kus nad lubasid 90 erineval amööbiliinil mutatsioone koguda. "Lõpuks oli nii, et nende 90 liini hulgast ei kaotanud mitte ükski võimet viljuda. See tähendab, et peaaegu saja liini, tuhande põlvkonna ja 100 000 võimaluse jooksul ei kaotanud seda võimet mitte keegi," sõnas Queller.  Teadlased järeldasid, et kui looduses moodustuvad viljakehad amööbidest, kes on kõik pärit ühest spoorist, siis tüssamise küsimust ei tekigi.  See eksperiment näitab, kuidas on suured organismid evolutsiooni käigus saanud üle tüssamise lõksust ning saavutanud koostöö taseme, mida hulkraksed oma kehas vajavad. “Iga hulkrakne keha nagu inimkeha on uskumatult koostöövõimeline asi ja sotsiobioloogid on jõudnud järeldusele, et väga koostöövõimeliste asjade areng on raskendatud just võimaliku tüssamise pärast,” seletas Queller ja lisas, et just ühest rakust pärinemine tekitab piisavalt kõrge sugulusastme, mis aitab hulkraksete organismide rakkudel koostööd teha.Seega pole meie maksarakkudel meie spermatosoidide või munarakkude vastu midagi, sest nad on kõik viljastatud munaraku geneetiliselt peaaegu identsed järglased.Vaata veel: Close family ties keep cheaters in check: why almost all multicellular organisms begin life as a single cell (Science Daily)
