Biologi Tiina Raevaara tutkailee tieteen maailmaa kaunokirjailijan aivoin.

Monisoluiseksi ihan tuosta vain

Tiina Raevaara
Blogit Tarinoita tieteestä 29.1.2012 16:59

Loppuvuodesta julkaistiin mielenkiintoinen havainto monisoluisuudesta.

Monisoluisuus on elämän edistysaskeleiden joukossa yksi itseäni eniten kiehtovista. Monisoluisuus edellyttää solujen keskinäistä kommunikointia, tehtävien ja muodon eriytymistä, yksilönkehitystä, epigenetiikkaa – monien eri tasojen monimutkaisia tapahtumaketjuja.

Kuten monen muunkin biologisen harppauksen kohdalla, monisoluisuudesta tunnetaan huonoimmin sen alkuperä. Siirtymävaiheet ovat hankalia mallinnettavia ilman tarkkaa tietoa muun muassa ympäristön ominaisuuksista.

Monisoluisuus on kehittynyt elämän historiassa useaan kertaan, joten hyötyä siitä on ollut. Ehkä se ei hyppynä olekaan kovin vaativa?

Minnesotan yliopiston tutkijat kasvattivat Saccharomyces cerevisiae -hiivaa ympäristössä, jossa monisoluisuus oli edullista. Muutos tapahtui oikeastaan hetkessä: hiivaviljelmässä alkoi yleistyä perimä, joka sai hiivasolut esiintymään toisiinsa tarttuneina monisoluisina kasaumina.

Jokainen kasauma eli propagula oli niin sanotusti klonaalinen, peräisin siis yhdestä solusta ja siksi genomeiltaan yhdenmukainen. Solujen joukossa alkoi näkyä erilaistumista. Viimeistään apoptoosin eli ohjelmoidun solukuoleman esiintyminen solukasaumissa oli selvä merkki monisoluisuuden käynnistymisestä. Apoptoosi on yksittäiselle solulle varsin epäedullinen tapahtuma, mutta soluyhdyskunnassa (kuten monisoluisessa eliössä) monesti lisääntymistä ja selviytymistä edistävä, suorastaan välttämätön mekanismi.

Hiivasolututkimus on kohdannut myös epäilyä. Monisoluisuutta on pidetty vain laboratorio-olosuhteiden aiheuttamana artefaktina ja koeputkielämän hiivaan aiheuttamana satunnaisena mutaationa. Toisaalta monet hiivakannat muodostavat luonnostaankin ”klimppejä”. Tutkimusta on myös syytetty ”ylimainostetuksi” – se on joidenkin mielestä saanut liikaa huomiota tehdyn työn yksinkertaisuuteen ja löytöjen monitulkintaisuuteen nähden.

Tutkijat ovat vastailleet epäilijöille. Käytetty hiiva oli villiä kantaa, ei pitkään laboratorioissa viihtynyttä. Eikä nyt ollut kyse klimppiytymisestä, pelkästä satunnaisten hiivasolujen tarttumisesta toisiinsa, vaan todellisesta monisoluisuudesta, jossa solut ovat geneettisesti samanlaisia ja alkavat eriytyä erilaisia toimintoja varten.

Sitä, kuinka merkittävä tutkimus lopulta tulee olemaan, on mahdotonta tietää tässä vaiheessa. Tutkijoiden kiistelyä blogeissa ja twitterissä on joka tapauksessa hauska seurata.

Tiina Raevaara

Kirjoittaja on filosofian tohtori ja kirjailija.

Keskustelu

Olen monisoluinen mutta väitetään että elimistössäni on silti enemmän bakteereja kuin soluja ja että ilman niitä en eläisi. Bakteerit ovat kehittäneet solujeni kanssa symbioosin. Onkohan se alunperin ollut tarpeellista vai ovatko ne vain ehdoin tahdoin tehneet itsensä tarpeellisiksi?

”Bakteerit ovat kehittäneet solujeni kanssa symbioosin.” Jopa niin hyvä symbioosi, että perimämme ja solujen sisäiset toimintaorgaanit on sekasotku erilaisilta eliöiltä.

Mielenkiintoinen tutkimus. Tosin jos tutkitaan yksisoluista hiivaa, mikään ei takaa etteikö se voisi olla monisoluinen hiiva joka vain piilottelee yksisoluisessa muodossa latenttien monisoluisuuskykyjen kanssa. Eli joo, evoluutio painaa hiivan monisoluiseksi nopeasti, mutta nopeuden syy on, että geneettinen adaptaatio ei lähde hiivan tapauksessa nollasta.

Abiogeneesi on se suuri kiinnostava kysymys. Jos abiogeneesi on harvinainen tapahtuma, voi olla hyvin vaikea keksiä miten se on tapahtunut koska sitä ei saada toistettua laboratoriossa. Elän kuitenkin toivossa…

Nämä ovat mielenkiintoisia asioita ja rajanvedot usein jotenkin hämäriä.

Yhteiskuntahyönteisten kohdalla voidaan ajatella, että yksilöä edustaa tosiasiallisesti yhteiskunta, joka on vain jakautunut irralisiin erikoistuneisiin osiin. Nämä osat, joita me yleisesti pidämme yksilöinä, ovat yhteiskunnasta irroitettuina lisääntymiskyvyttömiä ja elinkelvottomia.

@Pekka Raukko kirjoitti:

Aivan totta, koko maapallo kaikkine eliöineen on ”biosfääri yksi”. Atomin tarkkuudella on hyvin vaikea määritellä mistä ihmisyksilö loppuu. Tarvitsemme ympärillämme leijuvaa happea joka kaikille yhteistä ja syömämme ravinto on peräisin toisista elävistä organismeista (synteettisiä lisäaineita lukuunottamatta).

Samaten ihminen kuvittelee että hänen yksilöllinen tietoisuutensa on jotakin erityislaatuista ja mahdollisesti jopa selittämätöntä. Kuitenkin tietoisuus on peräisin muulta ihmiskunnalta ja menneiltä sukupolvilta. Jos ihminen kasvaisi apinoiden parissa hänellä olisi apinan tietoisuus.

”Joku” taitaa nyt sekoittaa keskenään tietouden ja tietoisuuden. Ne ovat kuitenkin kaksi eri asiaa. ”Tietoisuus” on tärkeä ilmaisu yksilöä kuvattaessa ja se tulee aina sisältä päin. Sen sijaan ”tietous” saadaan ympäristöstä ja se myös yleensä karttuu.

Kun ”Joku” katsoo peiliin ja ymmärtää että siellä hänen oma kuvansa niin se ”tietoisuutta” itsestä. Näin se menee.

Nipotan:

Tuskinpa sekoitan. Tietoisuus on käsitteellistä ajattelua, ja käsitteiden suhteiden ymmärtämistä (myös käsitys omasta itsestään toimijana on käsite, ja tämän ymmärtävä on tietoinen itsestään). Ja nämä käsitteelliset asiat joista ihmisen tietoisuus koostuu tulevat toisilta ihmisiltä ja edellisiltä sukupolvilta. Samoja ajatuksia ja käsitteitä ei apinoiden parissa elävä ihminen voisi koskaan sisäistää. Ihmisellä olisi toki silti jonkinlainen tietoisuus, ei tietoisuus ole veteen piirretty viiva joka on vain tietyillä lajeilla tai joka yhtäkkiä ilmestyy tietyssä iässä.

Toteamus ”näin se menee” on varsin optimistinen jos tällä halutaan vahvistaa tietoisuuden selitys yhdellä lauseella. Peilitesti on yksi monista tavoista yrittää ymmärtää pieni osuus tietoisuudesta. Jos kohde tunnistaa oman kehonsa peilistä ymmärtääkö tämä silloin itsensä käsitteenä vai ymmärtääkö tämä kenties peilin käsitteen ja toiminnan? Mitä jos robotin opettaa ymmärtämään peilin toiminnan ja se löytää punaisen täplän omasta peltisestä kyljestään, onko se silloin tietoinen?

Varmasti tietokoneohjelmakin saadaan ymmärtämään käsitteitä ja jopa käsitteellistä ajattelua suorittamaan. Siis logiikkasi mukaan ohjelmalla on silloin ”tietoisuus”.

Logiikkasi näyttää kompastelevan…monilla eläimillä on tietoisuus itsestä muuta onko niillä käsitteellistä ajattelua?

Mielestäni käsitteitä ei pidä kuvata liian leveällä ”pensselillä”. Väitän edelleen että tietoisuus tulee sisältä ja kun siihen sekoitetaan ”tietoutta” mukaan siitä tulee ”puuroa.

Kukaan ei tietenkään pysty varmasti sanomaan millaista ajattelua eläimillä on ja millaista ei, mutta väittäisin että eläimillä on käsitteellistä ajattelua. ”Käsitteetön ajattelu” olisi täysin vaistonvaraista toimintaa -> syöte aiheuttaa herätteen. Uskon että esim hyönteisten ”tietoisuus” on tällä tasolla. Tätä voisi verrata analogisen sähkölaitteen ja tietokoneen vertailuun. Samoin kuin tietokoneen määritelmässä (siis mikä tekee laitteesta tietokoneen), myös tietoisuudessa yksi tärkeä ominaisuus on muisti joka mahdollistaa järjestetyt tietovarastot.

Ihmisen on tietysti hyvin vaikea kuvitella käsitteellistä ajattelua ilman kieltä, kun kieli nimenomaan auttaa niiden käsitteiden hallinnassa (minkä takia siis ihminen voi varastoida eksponentiaalisen määrän käsitteitä eläimiin verrattuna). Pääpointtini alkuperäisessä viestissäni olikin se että jos ihminen ei saisi muilta ihmisiltä kykyä kieleen hänen tietoisuutensa jäisi vajavaiseksi.

Sanaa ”tietoisuus” ei kai ole kovin yksiselitteisesti määritelty enkä halua siitä kiistellä onko asia josta puhun nyt se mistä yleisesti puhutaan tietoisuutena. Se taitaa olla käsitteellisen ajattelun piirre että kaikista asioista halutaan muodostaa käsitteitä vaikka jokin ilmiö ei mitenkään yhden käsitteen alle mahtuisikaan ;)

Näitä luetaan juuri nyt