Koronavirus kiinnostaa evoluution tutkijoita
Evoluutio on tuottanut mutkikkaiden rakenteiden ohella myös hämmästyttäviä toimintaketjuja, joista yksi esimerkki ovat loisten monivaiheiset elämänkierrot. Tutkijat näkevät usein vain pitkän historian lopputuloksen, jonka edeltävät vaiheet jäävät päättelyn varaan. Erityisesti virusten evoluutiopolkujen selvittäminen on hankalaa, tutkimus johtaa helposti itse elämän perimmäisen luonteen pohtimiseen.
Koronavirus on tarjonnut viime aikoina kovaa näyttöä evoluution notkeudesta. Esitystä on seurannut myös evoluutiobiologi Tuomas Aivelo, joka toteaa virusten evoluutiopolkujen selvittämisen olevan erityisen hankalaa.
Kaikki muut elämänmuodot voidaan sijoittaa yhteiseen tarinaan, joka hahmottaa enemmän tai vähemmän tarkasti lajien sukulaisuuksia ja evoluutiopolkuja. Virusten kohdalla tämä ei onnistu. Epämääräiseksi jää jo se, onko se ylipäänsä elävä olento. Toimiva virus voidaan rakentaa täysin synteettisesti, minkä esimerkiksi yhdysvaltalainen biologi Craig Venter on todistanut kokeissaan. Jos se onnistuu laboratoriossa, kokonaan ”uusia” viruksia voi syntyä periaatteessa myös luonnossa.
– Viruksissakin voidaan hahmottaa jonkinlaisia perheitä, mutta tietoa esimerkiksi siitä, ovatko dna- ja rna-virukset lainkaan sukulaisia, ei ole, Tuomas Aivelo kertoo. – Muulle elämälle tyypillisen sukulaisuuden puuttuminen haittaa tehokkaasti virusten evoluutiopolkujen ja kyvykkyyksien kehittymisen ymmärtämistä.
Aivelo toteaa virusten ”magian” olevan siinä, että koteloitu emäsrihma pystyy hyödyntämään tehokkaasti solujen koneistoja ja toimimaan elävän olennon tavoin. Telakoiduttuaan solun pintaan virus osaa hajottaa kotelonsa, tuottaa solun sisällä tarvitsemansa rakenneproteiinit, monistaa perimäänsä, toteuttaa uuden viruksen komponenttien kokoonpanon ja vapauttaa sen solusta.
Prosessissa hyödynnetään solun normaalia konepajatoimintaa, jonka tehokkuus jää niinikään selitystä vaille. Molekyylitason rakenteiden nopeaa ja tarkoituksenmukaista tuottamista, korjailua ja siirtelyä ”toimipisteiden” välillä on Aivelon mukaan vaikea selittää pelkällä sähkömekaniikalla. Ilmiöiden tutkiminen johtaakin nopeasti itse elämän perimmäisen luonteen pohtimiseen.
Toimintaketjujen evoluutio
Tarkoitushakuinen toiminta solun sisällä johtaa helposti ajatukseen päämäärähakuisuudesta myös itse evoluutiossa. Tätä Aivelo ei kuitenkaan ole valmis allekirjoittamaan. Hän toteaa evoluution mekanismien johtavan toisinaan myös haitillisille kilpailupoluille. Esimerkki tällaisesta on tietyn puun pituuskasvua lisäävä geenimuunnos.
– Muutos luo valtavan valintapaineen, joka johtaa myös muiden puiden pitenemiseen. Puille tämä voi merkitä resurssien tuhoisaa liikakäyttöä pituuskasvuun, mikä hävittää lopulta koko metsän.
Virusepidemioiden taustalla häämöttää luontokato.
Evoluution näkökulmasta mielenkiintoisia ovat myös monimutkaiset toimintaketjut, joissa eri lajit liittyvät toisiinsa. Esimerkkejä tarjoavat etenkin loisten monivaiheiset elämänkierrot, joissa loinen saa muiden lajien edustajia käyttäytymään itselleen edullisella tavalla. Nykyisin toteutuva täydellinen lisääntymissykli edellyttää onnistumista useissa eri vaiheissa, joista minkä tahansa puuttuminen katkaisisi koko lisääntymiskierron. Koko kierron kehittyminen sattumanvaraisesti erillisistä lenkeistä tuntuu monessa tapauksessa uskomattomalta.
Aivelon mukaan näin on kuitenkin käynyt. Hän uskoo selityksen löytyvän siitä, että vaiheet ovat tarjonneet historiassa erillisinäkin jollain lailla valintahyötyä.
– Monien lisääntymiskiertojen kehityspolkujen selvittäminen kiinnostaisi tosin suuresti tutkijoita, usein asiassa on kuitenkin jäätävä vain päättelyn varaan. Näemme nyt vain lopputuloksen, jota edeltää 1,5 miljardia vuotta elämän historiaa.
Monimuotoinen tietoisuus
Yksi evoluution suurimmista arvoituksista on tietoisuuden kehittyminen. Jossain vaiheessa ”elottomista” alkuaineista on syntynyt itsestään ja ympäristöstään tietoinen ihminen kaikkine kykyineen. Aivelo ei kuitenkaan rajaa tietoisuutta pelkästään omaan, yksilövetoiseen kokemukseemme siitä. Hän kertoo vihaavansa ”liskoaivopuhetta”, jossa tietoisuutta hahmotetaan yksioikoisesti ihmisaivojen rakenteiden kautta.
Luonnossa voidaan hahmottaa myös parviälyä, jota meidän on mahdotonta ymmärtää intuitiivisesti. Yhden esimerkin tällaisesta tarjoaa monimutkaisen termiittikeon rakentaminen ja operointi, missä tuhannet aivottomat hyönteiset pystyvät tarkoituksenmukaiseen ”kiinteistönhoitoon”. Pesän sisällä olevien sieniviljelmien lämpötilat pidetään vakaina sulkemalla ja avaamalla hormeja ja käytäviä tilanteen vaatimalla tavalla. Valtavien yksilöjoukkojen toiminta on älykästä ja koordinoitua, vaikka siihen ei liity kieltä, keskusjohtoa eikä molekyylien eritystä monimutkaisempaa viestintää.
Aivelon mukaan monimutkaisen toiminnan taustalla lienee jotain, joka ei juurikaan vastaa omaa käsitystämme tietoisuudesta.
Nopea liikenne ja luontokato
Juuri nyt evoluutio kiinnostanee monia epidemioiden näkökulmasta. Aivelon mielestä historiasta tunnettujen epidemioiden nousuille ja laskuille on löydetty vakuuttavat, arkijärkevät selitykset. Viruspandemiat saivat tilaisuutensa höyrykoneiden alkaessa nopeuttaa merkittävästi globaalia liikennettä.
– Hidas liikkuminen ei antanut viruksille tilaisuutta löytää riittävän nopeasti riittävän paljon uusia isäntiä. Tämän takia kaikki varhaisemman historian pandemiat olivat bakteerien aiheuttamia.
Koronan kuten monien muidenkin viimeaikaisten virusepidemioiden taustalla häämöttää Aivelon mukaan myös luontokato. Virukset saavat uusia tilaisuuksia ihmisen tunkeutuessa yhä syvemmälle viidakkoon. Väestönkasvu on samalla lisännyt tuntuvasti ihmisten ja eläinten kohtaamisten rajapintaa.
– Tämän takia virusten siirtyminen esimerkiksi lepakoista ihmisiin on tullut entistä todennäköisemmäksi. Viruspandemiat ovat kestäneet tyypillisesti kahdesta neljään vuotta, minkä jälkeen pandemiat ovat loiventuneet kausi-influenssoiksi. Syynä nähdään yleisesti virukselle sopivien isäntien harveneminen väestön vastustuskyvyn kehittymisen myötä. Laantuminen voidaan nähdä niin, että mikrobien evoluutio on jäänyt lyhyellä tähtäimellä ihmisen kehittyvän immuunijärjestelmän jyräämäksi.
Tautitaakan tuleva kehitys on kuitenkin avoin. Vilkas globaali liikenne ja väestönkasvu tarjoavat jatkossakin runsaasti tilaisuuksia uusille viruspandemioille. Aivelo pohtiikin sitä, kuinka paljon voimavaroja on tulevaisuudessa satsattava pelkästään terveenä pysymiseen.
– Nähtäväksi jää, kuinka paljon esimerkiksi rakennusten, esineiden ja pintojen suunnittelussa joudutaan tulevaisuudessa huomioimaan myös virusten torjunta. Pahimmassa tapauksessa sisätiloihin tarvitaan lopulta puhaltimia, jotka levittävät ilmaan taudinaiheuttajia torjuvia ”hyviä” mikrobeja, Aivelo visioi.