Evolutsioonilised seletused inimeste haigustele
© Peeter Hõrak 2000-2018
1. Sissejuhatus
Haigus on organismi elutegevuse häire, mis tekib
kahjulike välis- v. sisetegurite toime tagajärjel ning samaaegsest kaitse ja
kompensatsioonireaktsioonide kujunemisest, e. teisisõnu., haigus =
kahjustus+organismi vastus sellele. Evolutsiooniline meditsiin (EM) on
peamiselt 1990-ndatel tekkinud teadussuund, mis otsib põhjuslikke e.
funktsionaalseid seletusi haiguste olemasolu ja olemuse kohta. Erinevalt
klassikalisest meditsiinist, mis püüab vastata otsesel e. proksimaalsel
tasandil küsimusele mis põhjustab haigust, seab EM endale
eesmärgiks seletada miks haigused üldse eksisteerivad. Seega on meil
tegemist klassikalise evolutsioonibioloogia lähenemisviisiga, mis seab endale
antud juhul eesmärgiks seletada, miks me oleme haigustele vastuvõtlikud, st.
miks ei ole evolutsioon loodusliku valiku läbi muutnud meie organisme paremini
funktsioneerivaks. Sellinelähenemisviis tervishoiuküsimustele on
suhteliselt uudne (ning seetõttu on praegu veel paljud pakutud seletused
korralikult testimata hüpoteeside tasemel), kuid potentsiaalselt võib EM
kindlasti oluliselt avardada ja parandada traditsioonilise meditsiini võimalusi
inimeste vaevuste leevendamisel. Loeng põhineb suuremas osas R. Nesse ja G.
Williamsi 1995. a. ilmunud raamatul ‘Evolution and healing: the new science
of Darwinian medicine’; (raamatu esimene autor on praktiseeriv arst ning
teine meile juba varasematest loengutest tuttav evolutsioonibioloog). Hiljuti,
2013 a. lõpus, alustas ilmumist ka üks päris huvitav ev. meditsiini ajakiri: Evolution, Medicine,
and Public Health.
Evolutsioonilised vastused
küsimusele miks me oleme haigustele vastuvõtlikud ja miks meie keha ei tööta
paremini võib tinglikult
jaotada järgmistesse (üksteisega väga tihedalt seotud ja kohati kattuvatesse)
kategooriatesse:
1. Kaitsereaktsioonid
Esimene võimalik seletus
haigustele väidab, et see, mida me tihti peame defektiks, on tegelikult
hoopis organismi adaptiivne kaitsereaktsioon. Kaitsereaktsioonide näiteks
on valu, palavik, köha, aevastamine, oksendamine ja ärevus. Kaitsereaktsiooni
ja nakkuse segiajamine on ootuspärane, sest kaitsereaktsioonid on enamasti
ebameeldivad, paistavad kahjulikena ning avalduvad samaaegselt (nakkus)haigusega.
Paljud kaitsereaktsioonid on siiski suhteliselt ohutud võrreldes haigustega,
mille eest nad meid kaitsevad. Selliste kaitsereaktsioonide puhul on tüüpiline,
et nad võivad käivituda ilma tõsisema põhjuseta (nn. suitsuanduri põhimõte,
kus valehäire tagajärjed on suhteliselt odavad, kuid mittereageerimise
tagajärjed äärmiselt kulukad v. fataalsed). Niisuguste suitsuanduri
põhimõttel töötavate kaitsreaktsioonide puhul ei pruugi me tõepoolest iga kord
haigestuda kui oleme kaitsereaktsiooni medikamentidega blokeerinud.
Keskkonnamuutuste tõttu (võrreldes perioodiga, mil vastavad kaitsereaktsioonid
evolutsioneerusid) osutuvad mitmed sellised kaitsereaktsioonid tänapäeval
ülemäärasteks ning võivad ülemäärase avaldumise tõttu põhjustada tõsised probleeme
(nt. kiviajal adaptiivne ‘valvelolek’ avaldub ärevushäirena (anxiety),
mis võib areneda patoloogiliseks depressiooniks, millega võivad kaasneda
paanilised rünnakud ja destruktiivne vägivald).
Kaitsereaktsioonide
blokeerimisel on alati
vaja teadvustada, et selline tegevus võib olla kasulik meid ründavale
parasiidile. Palavik on võib-olla kõige tüüpilisem näide. Kõik arstid
teavad, et see on kaitsereaktsioon, kuid palavikku alandavad medikamendid on
sellegipoolest olemas ja mõnedel juhtudel on neist kindlasti kasu.Samas
on inimkatsed näidanud, et palaviku allasurumine võib nt. tuulerõugete v.
A-tüüpi gripiviiruse puhul haiguse kulgu pikendada. Kuna palaviku allasurumine
aitab kaasa ka parasiitide paljunemiskiiruse suurenemisele, võivad
antipüreetikumide massilisel kasutamisel olla tõsised epidemioloogilise
tagajärjed. On isegi oletatud, et aspiriini laialdane kasutamine võis olla
üheks põhjuseks miks 1918. a. Hispaania gripp saavutas pandeemilise leviku,
tappes 50-100 mln inimest (Earn et al. 2014). Võib-olla
kõige drastilisem näide palaviku kasulikkusest on Wagner-Jauregg’i katsed
süüfilisehaigetega XX sajandi alguskümnenditel. Töö oli ajendatud
tähelepanekutest, et mõned süüfilisepatsiendid paranesid süüfilisest peale
malaariasse haigestumist (malaariaga kaasnevad perioodilised palavikuhood) ja
et süüfilis oli haruldane aladel, kus malaaria oli sage. Nakatades tuhandeid süfiliitikuid
malaariasse õnnestus Wagner-Jauregg’il süüfilisest paranemise protsenti tõsta
ühelt kolmekümnele (mille eest ta sai ka 1927. a. Nobeli preemia).
Teine ja võib-olla vähemtuntud
näide on raua kättesaadavuse vähendamine bakteritele. Nt. kui kroonilise
tuberkuloosiga kaasnevat aneemiat (punaliblede vähesus veres, millega kaasneb
organismi madal rauasisaldus) ravida rauapreparaatidega, siis on tagajärjeks
nakkuse süvenemine. Raud on bakterite jaoks kriitilise tähtsusega ressurss ja
seetõttu on kõik peremeesorganismid, keda bakterid ründavad, kohastunud
bakteriaalse nakkuse puhul vähendama raua kättesaadavust bakteritele. Selle
tõsiasja eiramine on andnud ebameeldivaid tagajärgi mõnede neegrihõimude, nagu
masaide ja Somaalia nomaadide puhul, kellel eurooplastest arstid on püüdnud
aneemiat leevendada rauapreparaatidega. Masaide puhul tõusis selle tagajärjel
amööbnakkuste protsent 10-lt 88-le ja somaallastel 8-lt 38-le.
2. Konfliktid
teiste organismidega
Teiseks põhjuseks, miks haigused
inimestele palju probleeme tekitavad, on paratamatu allajäämine
organismidevahelises evolutsioonilises võidujooksus, mis põhiliselt avaldub
peremehe ja parasiidi vahelises võidurelvastumises (varasematest loengutest
tuttav Punase Kuninganna e. ‘Red Queen’i fenomen). Selles
kontekstis on oluline meenutada, et enamik praeguseks kindlaks tehtud liike on
parasiidid. Enamiku parasiitide edumaa võidurelvastumises põhineb sellel, et
nad evolutsioneeruvad kiiremini, kui peremehed:
Igaüks meist
kannab (põhiliselt seede ja hingamistraktis) veidi rohkem bakterirakke kui omi rakke. Selline kõrge arvukus tähendab seda, et isegi kõige
vähemtõenäolisemat laadi mutatsioonid saavad toimuda arvestatava sagedusega,
ja et kui mingi mutatsioon annab selle kandjale teiste ees kasvõi pisimagi
eelise, siis mõne aja pärast muutub see mutantne tüvi peremeesorganismis
domineerivaks. Klassikaliseks näiteks on resistentsus antibiootikumidele, millega
ilmselt igaüks on piisavalt kokku puutunud. Gonorröa, koolera ja tuberkuloos on
jällegi muutunud ohtlikeks haigusteks. Tasub meeles pidada, et kord alustatud
antibiootikumikuuri poolelijätmine aitab meie organismi asustavatel
bakteritüvedel evolutsioneeruda suurema antibiootikumiresistentsuse suunas,
sest (1) mittetäieliku ravi tõttu ei õnnestu kõiki patogeene hävitada ja (2)
bakteritele subletaalses koguses manustatud antibiootikumid tekitavad tugeva
valikusurve antud antibiootikumi suhtes kõige resistentsemate tüvede
väljaselekteerumiseks. Bakterite antibiootikumiresistentsuse vastu on meil väga
vähe võimalusi ennast kaitsta, sest paratamatult oleme sunnitud nt. tarbima
selliste loomade piima ja liha, keda on antibiootikumidega ravitud.
Ilmselt vähem teadvustatud aspekt
peremehe ja parasiidi võidurelvastumise juures on, et ka need organismid, kelle
peal meie parasiteerime, võitlevad samuti meie vastu, ja mõnikord üsnagi
efektiivselt. Selle tõsiasja ignoreerimine võib samuti tuua endaga kaasa tõsiseid
tagajärgi. Nt. USA-s otsustati aretada haigusvaba kartulisort, et vältida
haigustõrjel mürgiste pestitsiidide kasutamist. Peagi tuli aga uus looduspuhas
toode turult ära korjata, sest ilmnes, et seda kartulit tarbinud inimesed
sattusid mürgitusnähtudega haiglasse. Põhjus oli selles, et selline kõrge
toitainesisaldusega taim on oma evolutsioonilise ajaloo vältel paratamatult
pidanud kohastuma võitluseks herbivooridega, mistõttu enamik metsikuid
kartuliliike, kui neid suures koguses süüa, on üsna mürgised neis sisalduva
solanidiini ja tomatidiini tõttu. 15% nende valkudest on kohastunud
blokeerimaks valke seedivaid ensüüme. Selle eest, et kartul tänapäeval meie
peatoidus on, võlgneme tänu Andides elanud indiaanlastele, kes on kartulit
mitmete sajandite vältel aretanud selles suunas, et vähendada tema kaitsevõimet
herbivooride vastu. Selles kontekstis tundub kartuli tagasi mürgiseks aretamine
mõnevõrra irooniline.
Taimede-herbivooride konfliktiga
on samuti seletatav paljudele lapsepõlvest tuttav nähtus, et toored marjad ja
õunad tekitavad kõhuvalu. Põhjuseks on asjaolu, et sellised taimed on
kohastunud võitlema selle vastu, et nende vilju ei söödaks ära enne seemnete
valmimist ning seetõttu sisaldavad toored viljad herbivooridele mürgiseid
komponente. Seega konflikt taimedega, keda meie ekspluateerime, on meie tervise
jaoks sama oluline, kui konflikt parasiitidega, kes ekspluateerivad meid.
New Mexico Albuquerque ülikooli bioloogid – Corey Fincher ja Randy Thornhill – usuvad, et parasiitidel on ülioluline roll inimkultuuri mitmemekesisuse tekkimises. Praeguseks on nende töörühmal mainekates teadusajakirjades ilmunud üle kümne artikli, mis kirjeldavad nakkushaiguste leviku mõju intelligentsuse, isiksuseomaduste, religioonide, rahvuste, keelte, pere- ja ühiskonnakorralduse, poliitiliste süsteemide ning kuritegevuse ja relvastatud konfliktide kujunemisele. Olen sellest kokkuvõtlikult kirjutanud 2012. a. 3. mai Sirbis (Parasiidid kultuuriloojatena); soovitan lugeda.
Evolutsioonilises psühholoogias ja inimese käitumisökoloogias kogub järjest enam populaarust nn käitumusliku immuunsüsteemi kontseptsioon (Schaller & Park 2011). Tegu on kohastumuste komplektiga, mille eesmärgiks on patogeene ära tunda ning nakatumist vältida. Mehhanismiks on jälkus- ja vastikustunde kogemisega seotud füsioloogilised, kognitiivsed ja emotsionaalsed reaktsioonid, mis võivad mõjutada suhtumist nii kaaskodanikesse kui võõrastesse (ekstravertsuse, avatuse ja sotsiaalsuse vähenemine, ksenofoobia). Sellistel kaitsereaktsioonidel usutakse olevat tähtis evolutsiooniline roll isikuomaduste ning ühiskonnakorralduse evolutsioonis eri kultuurides. Katseliselt on näidatud, et selliseid kaitsereaktsioone on võimalik kergesti esile kutsuda ning seeläbi inimeste avatuse ning ksenofoobiataset mõjutada. Mitmed tööd on näidanud sedagi, et inimestel, kes on (hiljuti) nakkushaigusi põdenud (või krooniliselt haiged), on kõrgem hügieenitarve ja teravdatud jälkustunne kõige patogeensusega seonduva vastu (pathogen disgust sensitivity). Nii nagu tõelised immuunvastused on ka käitumusliku immuunsüsteemi reaktsioonid tihti ebaadekvaatsed (st toimivad sarnaselt eelkirjeldatud suitsuanduri põhimõttele).
3)
Fülogeneetilisest pärandist ja disainikompromissidest tingitud piirangud
Fülogeneetilisest pärandist
tingitud piirangud (vt. ka Toomase 1. loeng)
tulenevad sellest, et looduslik valik ei saa ühtegi adaptatsiooni vormima
asudes lähtuda tühjalt kohalt, vaid peab alustama sellest algmaterjalist, mis
tal parajasti kasutada on. Sellise piirangu illustreerimiseks sobib nn. QWERTY
fenomen. QWERTY on kuue esimese tähe järjestus arvutiklaviatuuril. Miks on see
järjestus selline? Ennemuiste kasutati kirjutamiseks mehhaanilisi
kirjutusmasinaid, mille klaviatuuril kõrvutiasuvate tähtede üksteise järel
vajutamisel kippusid tähti löövad hoovad üksteise taha kinni jääma. See tingis
vajaduse asetada sagedasti ja harva esinevaid tähemärke löövad klahvid kõrvuti.
Tänapäeva arvutitel muidugi sellist probleemi ei eksisteeri ja seetõttu pole ka
formaalset põhjust, miks ei võiks üle minna mingile muule (võib-olla
ratsionaalsemale või kergeminiõpitavale) tähemärkide järjestusele. See pole aga
enam paraku võimalik, sest QWERTY süsteem on tugevalt tarbijate teadvusesse
juurdunud. QWERTY probleemiga lõksusattumise näiteks võib tuua imetajate
seemnejuhade kulgemise. Meie ‘külmaverelistel’ eellastel (ja ka imetajate
loodetel) asuvad munandid kõhuõõnes neerude läheduses (nagu munasarjad
emastel). Kuna imetajate sperma vajab mingil põhjusel arenemiseks madalamat
temperatuuri kui see, mis valitseb nende kehaõõnes, tekkis valikusurve, mis
viis munandid kehaõõnest välja skrootumisse. Loote areng kordab seda ajaloolist
liikumist. Selle liikumise käigus mässitakse aga seemnejuha ümber kusejuhade
nagu kastmisvoolik puu ümber. Võib arvata, et kui meil poleks sellist
ajaloolist pärandit, oleksime omandanud evolutsiooni käigus lühema seemnejuha,
mis ajaks asja ära sama hästi, kui mitte veelgi paremini. Sellised
fülogeneetilised piirangud tulevad arvesse ka mõningate terviseprobleemide
seletamisel.
Üheks selliseks näiteks on
hingetoru ja söögitoru ristumine. Toidu hingetorru sattumise tagaajärjeks võib
olla lämbumine, mis osutub fataalseks ühel juhul 100 000-st. Selle, kõigile
selgroogsetele ühise omaduse oleme pärinud oma kopskaladest eellastelt, kelle
hingetoru avanes ninasõõrmetesse (selmet avaneda nt. kaelale v. lõua alla;
joonis). Praeguses olukorras oleks meil kaelal paiknevatest hingamisavadest
kindlasti rohkem kasu, kuid selliseid pole kuskilt võtta, kuna evolutsioon ei
saa kord läbitud teed pidi tagasi minna. Inimesele on (kõnevõimet soodustava
hääleaparaadi paiknemise tõttu) söögi- ja hingetoru ristumine suuremaks
probleemiks kui paljudele teistele imetajatele, kes saavad korraga neelatada ja
hingata. Paari esimese elukuu jooksul on selline võime ka inimimikutel, kuid
see kaob niipea, kui nad on kasvanud piisavalt, et hakata tegema esimesi
lalisevaid häälitsusi.
Teiseks näiteks QWERTY
probleemi kohta on selgroogsete silma pahempidine ehitus, mille oleme pärinud
oma pisikestelt läbipaistvatelt eellastelt, kelle silmad evolutsioneerusid
nahapinna all asuvatest valgustundlikest rakkudest. Kuna loom oli läbipaistev,
siis ei olnud mingit probleemi sellest, et silma varustavad veresooned ja
silmanärvid tulid silma juurde ülevaltpoolt. Selle tulemusena kulgeb nüüd, sadu
miljoneid aastaid hiljem, optiline närv läbi silmapõhja, moodustades pimetähni.
Pimetähn iseenesest on väike probleem võrreldes sellega, et valgustundlikud
rakud võivad silmapõhja küljest lahti tulla (nt. põrutuse tõttu), mille
tagajärjeks võib olla pimedaksjäämine. Sellist probleemi pole nt. kalmaaridel,
kelle valgustundlikud rakud on kinnitatud reetina külge närvikiududega, mis
omakorda on tingitud sellest, et nende silm alustas evolutsioneerumist hiljem
soodsamaks osutunud asendist, kus närvikiud ja veresooned kinnitusid
valgustundliku organi külge altpoolt. Pilti võib vaadata siit.
Mitmed inimestele ainuomased
tõsised probleemid lähtuvad sellisest uuendusest nagu bipedalism (kahejalgsus),
mis tekkis pliotseenis rohkem kui 4 miljonit a. tagasi. Erinevalt meie
neljajalgsetest eellastest peab inimestel ristluu (ning samuti nt. põlve- ja
jalaliigesed, mis pole samuti algselt kahel jalal käimiseks ette nähtud) kandma
kogu keha raskust. Selle üheks tagajärjeks on valud alaseljas, mis on tänapäeval
töövõimetuse peamiste põhjustajate hulgas (Strassmann & Dunbar 1999). Üheks
põhjuseks on, et 4 miljonit a. ei ole olnud ilmselt piisavalt pikk aeg, et kõik
meie skeleti osad oleks jõudnud uue liikumisviisiga täielikult kohastuda;
teiseks põhjuseks on nn. disainikompromissist tulenev lõivsuhe, sest
robustsem skelett, mis võimaldaks ülakeha raskust vaevusteta taluda, vähendaks
meie paindlikkust ja liikumisvõimet. Veel üheks bipedalismist tulenevaks
disainikompromissiks on vaagnaluude (mis on saanud oma enam-vähem tänapäevase
kuju ca 2 miljonit a. tagasi) asend ja kuju, mis ühest küljest võimaldab hästi
toetada torsot ja soolestikku kahel jalal kulgemisel, kuid mille paratamatuks
kõrvalproduktiks on sünnituskanali ahenemine. Kuna suur pea ei mahu sellisest ahtast
kanalist läbi, siis sünnivadki inimlapsed teiste primaatidega võrreldes
suhteliselt väiksema pea (ja vastavalt suhteliselt vähemarenenud ajuga). Kuna
inimlaste pea on sünnihetkel vaid veidi väiksem kui vaagna väljapääs, siis on
sünnitraumad inimestele (eriti teiste primaatidega võrreldes) tõsiseks
probleemiks.
4) Kaugenemine
evolutsioonilise adaptatsiooni keskkonnast
Neljas seletus inimeste
tervisehädadele on kaugenemine evolutsioonilise adaptatsiooni keskkonnast. Tänapäeva
inimene kujunes välja pleistotseenis (2 miljonit –10 000 a. tagasi) ning
sellest lähtuvalt oleme veetnud 90 % oma evolutsioonilisest ajaloost
Sahaara-taguses Aafrikas, semiariidses kliimas küttide ja korilastena.
Need mõned aastatuhanded, mis meid kiviajast lahutavad, ei ole piisavalt pikk
periood, et looduslik valik oleks jõudnud meid muuta kohasemaks oma
tänapäevasele keskkonnale. Vaatamata sellele, et põlluharimist hakati viljelema
Kagu-Aasias juba 8000 a. eest, hankis suur osa meie eellasi veel mõne tuhande
aasta eest endale elatist küttimise ja korilusega. Valikusurve, mis kujundas
kiviaja inimeste toitumis- ja käitumisviise, erineb oluliselt sellest, mis
oleks meile kasulik tänapäeval. Nende erinevuste üheks tagajärjeks on nn.
tsivilisatsioonihaigused nagu nt. skorbuut, insult, infarkt, vähk, allergiad, ja
alkoholi, tubaka ning sünteetiliste narkootikumide liigtarvitamisega kaasnevad
probleemid. Suur osa kaasaegsetest haigustest tuleneb ka meie keskmise eluea
pikenemisest, st. sellest, et meie keha ei ole (korralikult) kohastunud olema
vanem kui 40 aastat.
Klassikaliseks näiteks
evolutsioonilise adaptatsiooni keskkonnast eemaldumisest tingitud
probleemide
kohta on meie eelistus rasvaste ja magusate toitude vastu, mis pärineb
perioodist, kus suur osa inimeste ajast kulus paratamatult kalorite
põletamiseks - kas siis joostes saakloomade järel või kiskjate eest.
Seetõttu
oli meie eellastele kasulik ja adaptiivne süüa kõige magusamaid
puuvilju ja
palju rasva. Kui selliselt kohastunud organism satub keskkonda, kus
suhkrut ja
rasva on ülikülluses ning liikumistarve minimaalne, on tagajärjeks
rasvumine ja
sellest tulenevad probleemid - nt. soodumus insuldiks, mis on tänapäeva
arenenud ühiskondades peamisi surma põhjustajaid. Otsene mehhanism, mis
tekitab
meis isu ülimalt kaloririkaste toiduainete (nt. šokolaad) järele,
põhineb
nähtusel, mida etoloogid nimetavad supernormaalseks stiimuliks. Samadel
põhjustel eelistab Niko Tinbergeni hõbekajakas haudumiseks tennisepalli v.
ebarealistlikult suurt muna pesa kõrvale asetatud isiklikule munale.
Teiseks näiteks toitumistavade
muutustest põhjustatud haiguste kohta võib olla jämesoolevähk, mille üheks
põhjuseks peetakse kiudainete osakaalu olulist vähenemist tänapäeva inimeste
ratsioonis. Kiudained kiirendavad jämesoole läbimist seeduva toidumassi poolt,
ning arvatakse, et seetõttu väheneb ka aeg, mil soolepind on eksponeeritud
toidus sisalduvatele kantserogeenidele (Strassmann & Dunbar 1999).
Veel üheks asjassepuutuvaks
näiteks on mitmesuguste autoimmuunhaiguste (1. tüüpi diabeet, polüskleroos) ja
allergiate (nt atoopiline dermatiit), eriti aga allergilise astma laiaulatuslik
levik tänapäeva nn arenenud ühiskondades. Üheks võimalikuks seletuseks on
hügieenitingimuste ulatuslik paranemine, mistõttu tänapäeva lapsed ei puutu
valdavalt kokku ussnugilistega (kes olid tõenäoliselt inimese igapäevased
kaaslased meie evolutsioneerumise keskkonnas). Samuti on kaasaja linnades
lastel oluliselt vähem kokkupuuteid kommensaalsete ja kahjutute mikroobidega.
Ka sagenenud kokkupuuted antibiootikumidega on selles kontekstis tähtsad. Nn
hügieenihüpotees (Stearns & Ebert 2001) e. vanade sõprade hüpotees (Rook et al.
2013) väidab, et need imetajate immuunoregulatoorsed mehhanismid, mille
funktsioon on põletikuvastuse õigeaegne lõpetamine või allasurumine
lootusetutes olukordades, on evolutsioneerunud ussnugiliste ja kommensaalsete
mikroobide tolereerimiseks. (Nt helmintnakkusi on vaja tolereerida seepärast,
et kui organism on juba nakatunud, ei suuda immuunsüsteem täiskasvanud usse
niikuinii hävitada). Et selline tolerantsus saaks välja kujuneda, on vajalik,
et inimesed oleksid juba lapseeas ussnakkustele ja võimalikult mitmekesistele
mikroobidele eksponeeritud. Juhul kui vastavd immuunregulatsiooni mehhanismid
pole saanud tekkida, on tulemuseks immuunsüsteemi ülereageering süütutele
välisärritajatele (nt. tolmulestad, õietolm). Enamgi veel. Kuna immuunsüsteem
on neuroendokriinsüsteemiga tihedalt integreeritud, on puuduliku
immuunregulatsiooniga inimesed vastuvõtlikumad ka psühholoogilisele stressile,
mis kutsub nende organismis esile kroonilise põletikuvastuse. Ning vastupidi.
Hügieenitingimuste paranemisega kaasneb depressiooni sagenemine. Nt kolmandast
maailmast arenenud riikidesse kolinud inimestel on psühhiaatrilisi probleeme
sagedamini siis, kui kolimine toimus enne 13. eluaastat, st enne piisavate
immuunoregulatoorsete mehhanismide väljakujunemist. Rook et al.
(2013) esitavad neil teemadel päris põnevaid spekulatsioone, soovitan
lugeda. Igatahes on selge, et mõõdukalt antisanitaarsetes tingimustes
üleskasvamine (regulaarsed kokkupuuted mulla, koerte jt lemmikloomade ning
lastega, maaelu) on tervisele väga kasulikud. Ühe (hüpoteetilise) lahendusena
hügieeniprobleemile on pakutud laste toidusedeli rikastamist sooleusside
pinnavalkudega (Stearns & Ebert 2001). Katseliselt on näidatud, et
polüskleroosi patsientide ajurarakkude degeneratsioon aeglustub, kui neid
nakatada solkmete ja paelussidega (Correale
& Farez 2007).
Oluliseks nn.
tsivilisatsioonihaiguste põhjuseks on samuti sigimisgraafiku muutus. Kogu meie
varasema evolutsioonilise mineviku jooksul oli naise jaoks loomulikuks
seisundiks olla kas rase või imetada. Praeguse ja tollase eluviisi võrdluseks
kasutatakse kaasajal kiviaegsele lähedases situatsioonis elavaid küttide ja
korilaste hõime. Sellistes hõimudes algab menstruatsioon reeglina hiljem (16
aastaselt), esimene sünnitus toimub 19 aastaselt, imetamine kestab järjest 2-3
aastat ning naine sünnitab elu jooksul keskmiselt 5-6 last. Tüüpiliselt on
sellistele ürgrahvastele peaaegu tundmatud reproduktiivorganite kasvajad –
emaka, munasarja ja rinnavähk, mis on aga väga levinud tsiviliseeritud
ühiskondades. Naiste reproduktiivorganite vähkkasvajate kõrge sageduse
põhjuseks tänapäeval peetakse pikemat esimese menstruatsiooni ja esimese
sünnitamise vahelist perioodi ning elu jooksul läbitud menstruatsioonitsüklite
suuremat arvu (450 kaasaegsetes vs. 110-160 primitiivsetes ühiskondades).
Sagedaste menstruatsioonitsüklite tagajärjeks on organismi kumuleeruv
eksponeerimine östrogeeni toimele, mis stimuleerib emaka limaskesta ja
rinnanäärmete rakkude jagunemist (nt. piimajuhade rakud jagunevad 20 ´ sagedamini esimese menstruatsiooni ja sünnituse
vahelisel perioodil, kui peale esimest sünnitust). Reproduktiivorganite rakkude
sagedasema jagunemisega kaasneb DNA kopeerimisvigade e. mutatsioonide sageduse
suurenemine, millest omakorda tuleneb vastavatesse kasvajatesse haigestumise
riski tõus. Seetõttu soovitatakse rasestumisvastase vahendina kasutada rasedust
v. imetamist simuleerivaid hormoonpreparaate, mis tagasiside põhimõttel
alandavad östrogeeni taset organismis ja seeläbi vähendavad ovulatsioonide
arvu. Seega – rasestumisvastaste pillide tarvitamine peaks aitama kuigivõrd
imiteerida naiste jaoks "ajalooliselt tüüpilist" hormonaalset
keskkonda. Ja tõepoolest – oraalsete kontratseptiivide tarvitamine vähendabki
munasarja ja endomeetriumi vähki haigestumise riski. Rinnavähi vastu see siiski
ei aita. (vt. ka Maynard-Smith et al. 1999).
Üheks võimaluseks teadvustada,
kuidas evolutsioonilise adaptatsiooni keskkond mõjutab meie tänapäevast heaolu,
on võrrelda ohtlikke v. potentsiaalselt ohuga seotud asju, mida me kardame (nt.
kiskjad, mürkmaod, pimedus, tuli, külmumine, veri, laibad), sest meil on
olnud piisavalt aega nendega koos evolutsioneeruda, teiste ohtlike asjadega (nt.
hamburgerid, šokolaad, tulirelvad, rasestumisvastased vahendid,
sünteetilised narkootikumid, kange alkohol, radioaktiivne kiirgus), millega
me pole piisavalt kaua koos evolutsioneerunud, et neid karta.
5. Geneetilised
riukad (genetic quirks)
Nagu varasemates loengutes
korduvalt mainitud, sisaldub 'retsept' kõigi elusolendite valmistamiseks nende
geenides, mis kulgevad ühest põlvkonnast teise, kasutades 'liikumisvahendina'
organisme. Sellest johtub, et need geenid, mis suudavad ennast kandvad organismid
panna tegutsema teistest tõhusamalt, levivad edasi järgmistesse põlvkondadesse
suurema tõenäosusega kui geenid, mis panevad ennast kandvad organismid käituma
viisil, mis ei soodusta nende levimist järgmistesse põlvkondadesse. Sellest
skeemist lähtudes peaks meil tekkima küsimus, kuidas pärilikud haigused ja
muud pärilikud defektid üldse saavad olemas olla. Kui loodusliku valiku
tagajärjeks on mittekohaste geenide sageduse vähenemine, siis peaksid kaduma ju
ka pärilikud haigused! Miks pole siis 'halvad' geenid kadunud? Et
sellele küsimusele vastata, peame iga geneetilise haiguse puhul (nii
nagu enne nakkushaiguste puhul) küsima, kes saab sellest kasu.
5.1.
Geneetilistest haigustest kasu saajad
5.1.1. Kasu
saajateks võivad olla sedasama haigust põhjustava geeni kandjad, kuid
nii, et kasu ja hind avalduvad erinevates eluetappides
Näide 1: Mutatsioon, mis vähendab kohasust
hilisematel eluetappidel, saab populatsioonis püsima jääda juhul, kui tal
õnnestub suurendada ellujäämust varasematel eluetappidel. DR3 geen, mis
põhjustab diabeeti, suudab mingil põhjusel vähendada suremust looteeas.
Kui üks vanem on selle alleeli osas homosügootne ja teine heterosügootne, siis
peaks see haigus esinema nende lastest pooltel, kuid tegelikult esineb see tervelt
66%-l nende vastsündinutest. Seetõttu on võimalik, et selle haiguse geeniga
loodete ellujäämus on kõrgem kui neil loodetel, kel seda geeni pole. (Siinkohal
on oluline märkida, et inimesel katkeb väidetavasti 80% rasedusi väga varajases
staadiumis, otsekohe peale viljastatud munaraku implantatsiooni emakaseinale,
kuid kuna see toimub nii varajases staadiumis, jäävad sellised raseduse
katkemised tavaliselt märkamatuks). Analoogiliselt diabeedi geenile väidetakse
samasugust lootelise suremuse vähendamise mehhanismi ka fenüülketonuuria
geeni kohta.
Näide 2: Pärilikud haigused, mis teatavates
olukordades võivad haigete sigimisedukust suurendada. 1) Huntingtoni tõbi , mis põhjustab närvirakkude degeneratsiooni, mille tulemuseks on
ekstreemjuhul mälu ja liikumisvõime kaotus.
Huntingtoni tõbi on põhjustatud dominantse alleeli poolt ja looduslik valik
pole seda elimineerinud seetõttu, et ta avaldub alles peale 40.-ndat eluaastat,
kui tema mõju sigimisedukusele on suhteliselt väike. Mõned tööd on näidanud, et
selle haigusega naistel on enne 40. eluaastat rohkem lapsi (kuigi meeste
sigimisedukus on mõnevõrra väiksem). 2) Bipolaarne häire
(varasema nimega maniakaal-depressiivne
psühhoos);
mh. loovinimestel ebaproportsionaalselt sageli esinev ja ilmselt kunstialase
andekusega seonduv) on kõrge päritavuskoefitsiendiga (h2= 0.5 - 0.8)
psüühiline häire, kus depressioon vaheldub maaniahoogudega, millega kaasneb
seksuaalsuse suurenemine jm. füüsilise ja vaimse tegevuse mahu tõus (mis võib
omakorda muuta haiged sel ajal suguliselt atraktiivseks ja agressiivseks). On
ilmne, et kõik sellisel viisil sigimisedukust soosivad geenid saavad
populatsioonis levida vaatamata sellele, kui ebameeldivaid kõrvalmõjusid nad
haigetele põhjustavad. Kõrgenenud sigimisedukusega seondub teatavates
tingimustes ka alkoholism.
Näide 3: Kasu (või vähemalt kahju puudumine)
avaldub ainult teatavates (kas ajaliselt või ruumiliselt erinevates)
keskkondades. Tsüstiline fibroos e. mukovitsidoos on põhjustatud
retsessiivse alleeli poolt (mida omab 4 % põhjaeurooplasi), mille kohta
arvatakse, et see võis pakkuda kaitset koolera eest. Lühinägelikkus
avaldub (ja seega on kahjulik) vaid siis, kui lapsed loevad palju
(koolikohustus); Insult, infarkt: kunagi adaptiivsed toitumiseelistused võivad vähese liikumisaktiivsuse korral viia rasvumise ning metaboolsest sümdroomist tulenevate haigusteni.
5.1.2.
Pärilikest haigustest võivad kasu saada teised isendid
Näide 1:
Heterosügoodid, kellel on vaid üks koopia haigust tekitavast geenist, võivad
olla suurema kohasusega, kui homosügoodid, kellel on 2 sarnast koopiat. Klassikaliseks
näiteks on sirprakne aneemia, kus heterosügoodid on kaitstud malaaria
eest, kuid enamik homosügoote sureb enne sigimisikka jõudmist. Ootuspäraselt
sõltub selle geeni esinemissagedus malaarianakkuse sagedusest keskkonnas. Nt.
Ameerika neegritel on sirprakne aneemia palju haruldasem, kui Aafrika omadel.
Vt. ka http://www.ebc.ee/loengud/evol/evol97_4.html.
Näide 2: Loode saab kasu ema arvelt. Siin puutume jällegi
kokku kurna suuruse teooria loengust tuttava nähtusega, nagu vanema-järglase konflikt, mis
tuleneb sellest, et järglasel (antud juhul lootel) ja emal on vaid
pooled alleelid ühised. Seepärast võime ette kujutada, et optimaalne
emapoolne investeering, st. kui palju saab loode ressurssi ema arvelt, on loote
jaoks suurem (sest kasu saab 100% loote alleelidest), kui ema jaoks (sest kasu
saab vaid 50% ema alleelidest). Geenid, mis võimaldavad lootel seda konflikti
võita, saavad populatsioonis fikseeruda järgmistel põhjustel: Kui tekib mingi
mutatsioon, mis suurendab loote kasu ema arvelt, siis avaldub see mutatsioon
vaid pooltel tema järglastest. Veelgi enam, järglane maksab seda hinda ainult
siis, kui ta ise on emane! Seega, tõenäosus, et lootel tuleb see hind hiljem
tagasi maksta, on vaid 25%. (Nagu kurna suuruse teooria. loengus veendusime, ei lõpe
vanemate-järglaste konflikt kaugeltki loote-eaga, vaid kestab edasi kuni
järglaste iseseisvumiseni.) David Haig
(1993) arvab, et vanema-järglase konflikt avaldub nt. sellise haiguse nagu
rasedusdiabeet puhul: loode toodab hormooni nimega hPL e.
human placental lactogen, mis seob ema veres insuliini, mille
tagajärjel ema vere glükoositase tõuseb ja loode saab seetõttu rohkem suhkrut.
Vastuseks suurendab ema jällegi oma insuliinitoodangut ja loode omakorda hPL
sekretsiooni. Kui ema on diabeetik, kes ei suuda oma insuliinitaset rohkem
tõsta, siis võib selle protsessi tagajärg olla nii tema, kui loote jaoks
fataalne. Aga kuna keskmine ema ei ole diabeetik, siis on loote jaoks kasulik
sellise riski peale välja minna. Samuti peab Haig (1993, 1999) loote ja ema
vahelise konflikti tulemuseks sellist nähtust nagu preeklampsia e.
raseduseaegne kõrgvererõhutõbi (http://humrep.oxfordjournals.org/content/12/10/2087.full.pdf).
Preeklampsia puhul modifitseerivad lootelise päritoluga platsenta rakud –
trofoplastid – platsentat ümbritsevaid spiraalartereid suurendades nende
läbimõõtu ning hävitades neid ümbritsevat lihaskudet, mille tagajärjel ema ei
ole võimeline vastavaid artereid kitsendama (ning seetõttu ka platsentasse
suunduvat vere ja toitainetevoolu vähendama). Kui lootel õnnestub vähendada ema
teiste arterite läbimõõtu (nt. mingite hormoonide sekretsiooni teel), on selle
tulemuseks platsentat läbiva vere (ja vastavalt ka toitainete) voo suurenemine.
Hüpoteesiga on kooskõlas vaatlusandmed, mis kinnitavad, et ema vererõhu
mõõdukas kõrgenemine on seotud lootelise suremuse vähenemisega, ning et
eelnevalt kõrge vererõhuga naiste vastsündinud on suuremad. Samuti toetavad
hüpoteesi andmed, mis näitavad, et preeklampsiat esineb sagedamini, kui
platsenta verevarustus on piiratud, ning et raseduseaegse kõrge vererõhu põhjuseks
on arterite ahenemine, mitte südamelöökide suurem sagedus.
Näide 3: Ema kui loodete eksamineerija. Eelnev
näide kirjeldas olukorda, kus ema ja loote vahelises konfliktis saab kasu loode
ema arvelt. Alati ei võida seda konflikti siiski loode, sest ka emad võivad
loodete üle omada tõhusaid kontrollimeetmeid. Haig (1999) peab üheks
niisuguseks näiteks olukorda, kus ema otsustab loote saatuse üle selle
kvaliteedi alusel ja kui see teda ei rahulda, on tulemuseks selektiivne
abort.
Sellise adaptiivse kontrollimehhanismi olemasolu võib ennustada
seetõttu, et varajane raseduse katkestamine on ema jaoks kindlasti
odavam (ja
mida varajasem, seda odavam!) kui defektse järglase ilmaletoomine
(analoogia kurna suuruse teoorias käsitletud pesakonna reduktsiooniga).
Siin ilmneb jällegi loote ja ema
huvide konflikt, sest loode, kes ei ole mitte mingil juhul abordist
huvitatud,
peab emale tõestama oma head kvaliteeti (potentsiaalset kohasust), ning
eeldatavasti püüab ema tüssata, kui tema kvaliteet on tegelikult madal.
Haig
arvab, et emad kasutavad seetõttu loodete eksamineerimisel signaali,
mis lähtub
loote poolt sekreteeritava kooriongonadotropiini kogusest.
(Kooriongonadotropiin (hCG) on hormoon, mis pärsib raseduse varajases
staadiumis folliikuleid stimuleeriva hormooni (FSH) sekretsiooni,
mistõttu uute
folliikulite küpsemine ovaariumides lakkab.) Haigi hüpotees väidab, et
selline
eksam võimaldab emal loote hCG produtseerimise võime alusel otsustada
loote
üldkvaliteedi üle, sest vastava hormooni tootmise võime näitab, kui
efektiivselt
suudab loode toime tulla hCG tootmiseks vajalike funktsioonide
(transkriptsioon, translatsioon, glükosüleerimine) koordineerimise ja
suunamisega. Haigi arvates näitab ema reaktsiooni sõltuvus hCG
kontsentratsioonist, et süsteem põhineb loote kvaliteedi 'ausal'
signaliseerimisel, mille aluseks on signaali kulukus. Kui hCG
sekretsiooni
eesmärgiks oleks vaid teate saatmine emale loote olemasolu kohta, ei
peaks ema
reaktsioon sellele signaalile (abort v. mitteabort) sõltuma hormooni
kontsentratsioonist ning signaal võiks sellisel juhul olla palju odavam.
Näide 4: Üks sigimispartner saab kasu teise arvelt.
Alleelide lahknemine sugurakkudesse meioosi käigus on peaaegu eranditult
juhuslik protsess, mistõttu kummaltki vanemalt päritud alleellid avalduvad järglastes
üldjuhul 50%-lise tõenäosusega. Juhul, kui vanema geeni avaldumise keskmine
sagedus järglases on suurem või väiksem kui 50%, on meil tegemist nähtusega,
mida nimetatakse genoomseks imprintinguks, e. vanemspetsiifiliseks
geenide, kromosoomide või kogu genoomi ekspressiooniks või
repressiooniks järglastel (http://www.ebc.ee/~skivi/osa6.html).
Genoomne imprinting (GI) on üheks potentsiaalseks võimaluseks, kuidas üks
sigimispartner saab geneetilise riuka läbi kasu teise sigimispartneri arvelt.
Selline situatsioon saab leida
aset (üldlevinud) juhul, kui paarumissüsteemiks ei ole eluaegne monogaamia.
Sellisel juhul mõjutab emapoolne sigimisinvesteering ema jääksigimisväärtust
rohkem kui isa oma (sest isa võib jätkata sigimist teiste partneritega).
Järelikult on isale kasulik, et ema investeeriks järglastesse ressurssi rohkem,
kui see on kasulik emale enesele. Seetõttu eksisteerib järglastes konflikt
isalt ja emalt päritud geenide vahel: isalt päritud geenid programmeerivad
järglasi ema ekspluateerima suuremal määral, kui emalt päritud geenid.
Tulemuseks on mh. olukord, kus ema ja loote vahelises konfliktis 'tegutseb' isa
loote poolel. Ei ole teada, kas inimesel selle konflikti tagajärjel genoomset
imprintingut esineb, kuid vähemasti hiirte puhul on näidatud, et isalt
imprinditud geenid põhjustavad teatava loote kasvufaktori tootmist, ning emalt
imprinditud geenid kodeerivad selle kasvufaktori hävitamist.
Samuti võib ennustada
valikusurvet alleelide kasuks, mis võimaldaksid emal ära tunda, kas vastavad
alleelid lootes pärinevad temalt või isalt, ning viimasel juhul indutseeriksid
raseduse katkemise varajases staadiumis (vt. nt. http://www.pnas.org/cgi/reprint/93/13/6547.pdf).
Sellisel juhul oleks meil tegemist ühe postkopulatoorse valiku (mida
käsitlesime erinevast aspektist MHC-polümorfismist tuleneva sugulise valiku
juures immuunökoloogia loengus) erijuhuga. Nesse ja Williams iseloomustavad ülalkirjeldatud
olukordi poeetiliselt, väites, et emaüsa on võimalik käsitleda lahinguväljana,
kus geenid mängivad üksteise vastu välja oma huvisid meie tervise arvelt.
Genoomse imprintingu teema juures
võime mainida ka (mõneti äärmuslikku) hüpoteesi, mille kohaselt GI laiemal
juhul on imetajate rakutuuma geenide ja mitokondrite geenide vahelise konflikti
tulemus, mille on võitnud rakutuuma geenid (Stearns 1999). Tsütoplasmaatiliselt
päritavad mitokondriaalsed geenid saavad järgmistesse põlvkondadesse liikuda
vaid emaliini pidi, mistõttu nende kohasus on 0, kui nad satuvad isastesse
järglastesse. Seetõttu võiks eeldada, et mutantsed mitokondriaalsed geenid
saaksid suurendada oma sagedust, kui neil õnnestuks indutseerida
partenogeneesi. Üheks piiravaks põhjuseks, miks seda pole juhtunud, võib pidada
(tuumageenide huvides olevat) genoomset imprintingut, mis nõuab, et loote
arengus ekspresseeruksid nii emalt kui isalt päritud geenid.
Näide 5: Üks sugupool saab kasu teise arvelt
(sooliselt antagonistlik valik). Naised saavad väidetavasti meeste arvelt kasu
sellise haiguse puhul, nagu Fragiilse X-i sündroom, mis esineb ühel 2000-st mehest ja on kõige
levinum vaimset alaarengut põhjustav geneetiline haigus. Haiguse põhjuseks on
X-kromosoomi defekt, ning seetõttu avaldub haigus ainult meestel ja vastava
geeni suhtes homosügootsetel naistel. Kasu saavad haigusest eelkõige
heterosügootseted naised, kelle sigimisedukus on kõrgem kui naistel, kes
pole haigust põhjustava alleeli kandjad. Teiseks (mõneti vaieldavaks ja
hüpoteetiliseks) näiteks võiks olla Hemokromatoos. See haigus
esineb igal 200-300-l inimesel ja on 100% letaalne, kui jääb varajases
staadiumis diagnoosimata ning ravimata. Hemokromatoos põhjustab raua
kõrgendatud absorbtsiooni, mis on ühest küljest kasulik vähemalt varajastes
elujärkudes, kuna aitab vältida rauapuudusest tingitud aneemiat, kuid peale
40-ndat eluaastat võib hemokromatoos muutuda meestele letaalseks liigsest raua
akumulatsioonist tingitud maksakahjustuste tõttu. Arvatakse, et sellist haigust
põhjustavast geenist võib kasu olla naistel, kes iga kuu regulaarselt verd
kaotavad, ja kellel aneemiaprobleemid peaksid ka seetõttu teravamad olema.
Samuti arvatakse (Lauffer 1992), et meeste organismi suurem rauasisaldus aitab
kaasa ka nende suuremale suremusele insuldi läbi, sest oksüdeeritud
rauaühendid on arteroskleroosis (ning insuldijärgse surma põhjustajatena)
olulist rolli mängivate vabade radikaalide allikaks. Sooliselt anatagonistliku
valiku hüpoteesiga on kooskõlas tulemus, mille kohaselt naiste suremine
südamehaigustesse sageneb järsult peale menopausi algust (kui nende organismi
rauasisaldus tõuseb menstruatsioonide ärajäämise tõttu.
5.1.3. Kasu
saab ainult DNA
Ekstreemseks näiteks on lindpriid
(outlaw) geenid, nagu T-lookuse geenid hiirtel, mis on letaalsed
homosügootidele, kuid heterosügootsetel isastel õnnestub neid mingil põhjusel
edasi anda 50% asemel 90-le %le järglastest. Sellistest geenidest on kasu
ainult neil endil, mitte kandjatel.
Samuti võib DNA “isekusega”
põhjendada mittekodeeriva DNA (s.o. selline DNA mis ei kodeeri
valke) kõrget osakaalu eokarüootsetel organismidel. Sellise genoomisisese mittefenotüübilise
valikuga on võimalik seletada nt. paljude transposoonide ja muude mobiilsete
DNA elementide evolutsiooni. Nt. inimese genoomist 44% on
mittefunktsionaalne ja pärineb mobiilsed geneetilistest elementidest
(praeguseks aktiivsuse kaotanud transposoonid ja retrotransposoonid). Iseka DNA
kontseptsiooniga on kooskõlas asjaolu, et mittekodeeriv DNA-d on prokarüootide genoomis
reeglina vähem (kuni 1 %) kui eukarüootidel (nt inimesel 98%). Prokarüoodid on
eukarüootidest väiksemad ja replitseerivad oma DNA-d oluliselt sagedamini kui
suured ja aeglaselt sigivad eukarüoodid. Sestap kulutavad prokarüoodid oma DNA
replitseerimisele suhteliselt suurem osa oma energiabüdzhetist, kui
eukarüoodid. Sellest omakorda tuleneb tugevam valikusurve mittekodeeriva DNA
kõrvaldamiseks genoomist prokarüootidel (nt. Doolittle & Sapienza 1980).
5.1.4. Kasu ei
saa mitte keegi
Näide 1: Mutatsioonide ja valiku tasakaal, kus
retsessiivsed alleelid on valikule raskesti kättesaadavad, sest nad ei tekita
mingeid probleeme heterosügootidele. Sellesse valdkonda kuulub enamik haruldasi
geneetilisi haigusi, nagu kurttummus, enneaegset vananemist põhjutsv Werneri
sündroom ning hemofiilia ja soomustõbi (viimased kaks on omakorda
suguliitelised, st. päranduvad koos sugukromosoomiga).
Näide 2: Mõned geenid on mutatsioonidele eriti heaks
märklauaks, sest nad on väga suured (nt. Duchenne’i lihasdüstroofia geen; mis olevat kõige pikem senikirjeldatud geen üldse.
Näide 3: Geenid mis püsivad, vaatamata valikule
nende vastu, geneetilise
triivi või asutaja
efekti e rajaja efekti (founder effect) tõttu. Klassikaliseks
näiteks on türosineemia (metabolismihäire, mis põhjustab maksakahjustusi
lapsepõlves) ebaproportsionaalselt sage esinemine Quebeqi provintsis Kanadas,
mis sai alguse ühelt Prantsusmaalt väljarännanud paarilt (kellel oli 9 last ja
väga palju lapselapsi). Teiseks näiteks on ebatavaliselt varajase algusega Alzheimeri
tõbi etnilistel volgasakslastel, mida peetakse samuti asutajaefekti
tulemuseks.
5.2. Vananemine
Geneetiliste terviseprobleemide
alla liigitub ka selline nähtus nagu vananemine (raugastumine, seniliseerumine,
senescence), mis tähendab organismi funktsioonide järk-järgulist,
progressiivset pöördumatut halvenemist kõrges eas. Evolutsioonibioloogilisest
vaatenurgast võib vananemist defineerida kui organismi jääksigimisväärtuse
vähenemist nii viljakuse kui elumuse languse tõttu; seega on vananemise näol
tegemist ilmselt isendi seisukohast kahjuliku ning tema kohasust vähendava
nähtusega. Vananemist ei esine väidetavasti mitte sugugi kõigil liikidel (nt.
taimedest ohtjasoomuseline mänd ja sekvoiad kes elavad mitme tuhande aasta
vanuseks ja kelle seemneproduktsioon vananedes ei vähene; loomadest võiksid
siia kategooriasse kuuluda nt. mõned kilpkonnaliigid, homaarid ja karbid, kes
võivad elada mitmesaja aasta vanuseks ja kelle sigimisvõime samuti vananedes ei
vähene); samuti ei vanane väidetavasti sugurakud. Seega ei ole vananemine
sugugi paratamatu protsess, mis tähendab, et me saame küsida miks looduslik
valik ei ole vananemist kõrvaldanud. Sellele küsimusele vastuseks on
pakutaud kaht (teineteist vastastikku mittevälistavat) hüpoteesi.
Mutatsioonide akumulatsiooni
teooria (Medawar 1952)
väidab, et loodusliku valiku surve nõrgeneb organismide kronoloogilise
vanuse suurenedes, sest (ka funktsiooni halvenemisest sõltumatult) suureneb
organismi eksponeeritus juhuslikele surma põhjustajatele võrdeliselt tema
elueaga. Seetõttu sigib enamik isendeid populatsioonis suhteliselt noores eas,
ning valik saab elimineerida eelkõige mutatsioone, mis takistavad sigimist
noorena. Parimaks näiteks vanas eas avalduva kahjuliku mutatsiooni kohta on
eelpoolmainit Huntingtoni tõbi. Inimese puhul (peaasjalikult naistel) esineb ka
postreproduktiivne iga ning sellised kahjulikud mutatsioonid mis avalduvad
peale sigimisperioodi lõppu on valikule eriti raskesti kättesaadavad (võrreldes
nendega, mis mõjutavad otseselt sigimisedukust).
[Menopausi nähtus iseenesest
väärib selgitamist oma unikaalsuse tõttu, sest postreproduktiivset eluspüsimist
peaaegu ei eksisteeri teistel loomaliikidel vabas looduses (mõnel vaalaliigil siiski on) ning ilmselt oli see
väga haruldane ka meie evolutsioonilise adaptatsiooni keskkonnas. Üks
(mitteadaptiivne) hüpotees väidab, et menopaus iseenesest on
vananemisest tingitud artefakt mis on põhjustatud ülisoodsatest keskkonnatingimustest
tänapäeva tsiviliseeritud ühiskonnas. Hüpoteesi pooldajate arvates toetavad
seda andmed, mis näitavad, et postreproduktiivne periood võib vangistuses
tekkida paljudel emastel imetajatel (Austad 1994). Teine ning adaptiivne
seletus (nn. vanaema hüpotees) väidab, et postreproduktiivses eas naised
saavad suurendada oma sigimisedukust kaudselt hoolitsedes oma laste,
lastelaste jt. lähisugulaste eest (Medawar 1954, Williams 1957). Selline hõimuvaliku
printsiibist lähtuv selgitus töötab eriti hästi juhul, kui somaatilise
vananemise tõttu suureneb kõrges eas raseduse ja sünnitusega kaasnev
suremusrisk (Kirkwood et al. 1999).]
Teine seletus vananemisele (Williams 1957) põhineb mikroevolutsioonilistel lõivsuhetel, mis baseeruvad negatiivsetel geneetilistel korrelatsioonidel e. antagonistlikul pleiotroopial. Et sellest aru saada, tarvitseb meil ette kujutada mutatsioone, mis suurendavad kohasust elu varajasel perioodil, kuid samal ajal vähendavad kohasust (nt. suurendavad haigustele vastuvõtlikkust) elu hilisemal perioodil. Nagu ka Medawari hüpoteesi puhul, saavad sellised mutatsioonid populatsioonis fikseeruda eeldusel, et juhuslikud surma põhjustajad populatsioonis on piisavalt sagedased kindlustamaks, et kõrgesse ikka jõuab suhteliselt vähe isendeid. Otsesed tõestused lõivsuhete hüpoteesile pärinevad valikueksperimentidest äädikakärbestega, kus peaaegu igasugune keskkonnatingimustega manipuleerimine, mille tagajärjeks on munaproduktsiooni vähenemine varases elustaadiumis, toob endaga kaasa eluea pikenemise. Võimalik mehhanism, mis põhjustab vananemist geneetiliste lõivsuhete läbi saab olla järgmine: (1) vananemisprotsessi vahetuks põhjuseks on peamiselt DNA transkriptsiooni ja translatsiooni vead, mutatsioone põhjustav oksüdatiivne stress, mitokondrite kahjustumine, ning mittetaastuvate v. aeglaselt taastuvate valkude (nt. kollageen) kahjustused. (2) Isegi juhul, kui neid protsesse ei saa täielikult elimineerida, võiks arvata, et neid saab vähemalt kuigivõrd aeglustada (nt. muuta replikatsiooni ja translatsiooniprotsess täpsemaks, v. efektiivsemalt siduda vabu radikaale). (3) Juhul, kui selliste kaitsemeetmete rakendamine on kulukas, st. ressurssi, mida kulutatakse rakukahjustuste parandamiseks/vältimiseks, oleks võimalik selle asemel kasutada sigimiseks, tekibki lõivsuhe, mille lahenduseks on investeeringud sigimisse varajases elustaadiumis (mistõttu siis organismi vitaalsus hilises elustaadiumis vähenb; Maynard-Smith et al. 1999). Üheks näiteks selliste lõivsuhete kohta on mutatsioon, mis parandab laborihiirtel makrofaagide vabade radikaalide sidumise võimet (ning seetõttu vähendab ateroskleroosi haigestumist) samaaegselt suurendades hiirte vastuvõtlikust mikroobnakkustele. Sellisel juhul võib ateroskleroos olla mingil määral (primaarse tähtsusega) nakkusresistentsuse evolutsiooni negatiivseks kõrvalproduktiks (Kirkwood et al. 1999).
***
Lisaks vananemisele saab
antagonistliku pleiotroopiaga ära seletada ka paljude muude halbade omaduste
(mis eraldivõttes kohasusele negatiivselt mõjuksid) järjekindlat ning päritavat
püsimist inimpopulatsioonides. Kuna 'halvad geenid' pääsevad sellise
stsenaariumi korral edasi vaid juhul kui nad on 'heade geenide' külge
aheldunud, siis peaks siinkohal evolutsioonibioloogilisest mõtlemisest tulenema
ka praktiline abi nt. erinevate alaväärsuskomplekside lahendamisel - selmet
kurvastada mõne omaduse üle, millel paistab meie kohasusele ceteris paribus
negatiivne mõju olevat, võiksime pigem juurelda, millise hea omaduse
külge
aheldunult oleme ta pärinud (vt. ka maniakaalse depressiooni näidet
punktis
5.1.1.). Nimetatud kontekstis on huvitav mõtiskleda erinevate
isiksuseomadustega kaasneva kasu ja kahju üle. Esmapilgul võiks
tunduda, et kõrgest ekstravertsusest, avatusest, meelekindlusest ja
sotsiaalsusest saab olla ainult kasu ja kõrge neurootilisus on alati
kahjulik. Tegelikult on siingi omad lõivsuhted - äärmusliku
ekstravertsusega võib kaasneda riskialdis käitumine ja ebastabiilne
pere-elu, kõrge avatusega kergeusklikkus ja psühhootilisus, kõrge
meelekindlusega jäikus ja kinnismõtted, kõrge
sotsiaalsusega liigne usalduslikkus. Kõrge neutootilisuse kasuks
võib olla teravdatud ohutunne, edasipüüdlikkus ning võitlusvaim (Nettle 2006).
Venla Berg jt. uurisid looduslikku valikut isiksuseomaduste suhtes ligi
11 tuhandel ameeriklasel kes olid sündinud vahemikus 1900 kuni 1947.
Leiti, et rohkem lapsi ja lapselapsi oli vanematel, kes olid
kesmisest ekstravertsemad ja neil, kes olid keskmisest väiksema
meelekindlusega (hoolsuse, töökusega) ning vähem avatud. Kõrge
sotsiaalsusega (lahketel, usalduslikel) inimestel oli rohkem lapselapsi
(Berg et al. 2014).
Neurootilisus sigimiseduga ameeriklastel ei seostunud, küll aga on
selliseid seoseid leitud kiirema elutempoga populatsioonides. Arvata
võib, et valik erinevate isiksuseomaduste väärtuste suhtes pole olnud
kogu evolutsiooni käigus ja igal pool samasuunaline ning on ilmsesti tugevalt
mõjutatud kultuurilisest kontekstist.
Viited:
Austad, S.N. (1994) Menopause: an evolutionary perspective. Experimental Gerontology 29, 255-263.
Berg,
V., Lummaa, V., Lahdenperä, M., Rotkirch, A., & Jokela, M. (2014).
Personality and long-term reproductive success measured by the number
of grandchildren. Evolution and Human Behavior, 35, 533-539.
Correale J, Farez M (2007)
Association between parasite infection and immune responses in multiple
sclerosis. Annals of Neurology 61:97-108.
Doolittle, F. W. & Sapienza, C. (1980) Selfish geners, the phenptype paradigm and genome evolution. Nature 284, 601-603
Earn, D. J. D., Andrews, P. W., & Bolker, B. M. (2014). Population-level effects of suppressing fever. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 281.
Haig, D. (1993)
Genetic conflicts in human pregnancy. Quarterly Review of Biology 68,
495-532.
Haig, D. (1999)
Genetic conflicts in pregnancy and childhood. Evolution in health and disease
(ed S.C. Stearns), pp 77-89. Oxford University Press, Oxford.
Hõrak, P. 2012. Parasiidid
kultuuriloojatena. Sirp 03.05.
Kirkwood,
T.B.L., Martin, G.M., & Partridge, L. (1999) Evolution, senescence, and health
in old age. Evolution in health and disease (ed S.C. Stearns), pp 219-230.
Oxford University Press, Oxford.
Lauffer, R.
(1992) Iron and Human Disease. CRC Press LLC
Maynard-Smith,
J., Barker, D.J.P., Finch, C.E., Kardia, S.L.R., Eaton, S.B., Kirkwood, T.B.L.,
LeGrand, E., Nesse, R.M., Williams, G.C., & Partridge, L. (1999) The
evolution of non-infectious and degenerative disease. Evolution in health and
disease (ed S.C. Stearns), pp 267-272. Oxford University Press, Oxford.
Medawar, P.B.
(1952) An unsolved problem of biology. H.K.Lewis, London.
Nesse, R.M. & Williams, G.C. (1995) Evolution and healing. The new science of Darwinian medicine. Phoenix, Guernsey. (esmatrükk: Nesse, R.M. & Williams, G.C. (1995) Why we get sick. Times Books, Random House Inc., NY)
Nettle, D. (2006). The evolution of personality variation in humans and other animals. American Psychologist, 61, 622-631.
Rook GAW, Lowry CA, Raison CL (2013) Microbial ‘Old Friends’, immunoregulation and stress resilience. Evolution, Medicine, and Public Health 2013:46-64.
Schaller, M., & Park, J. H. (2011). The Behavioral Immune System (and Why It Matters). Current Directions in Psychological Science, 20, 99-103.
Stearns, S. C.
(1999) Introducing evolutionary thinking. In Evolution in health and
disease. S. C. Stearns, ed. Pp. 3-15. Oxford: Oxford University Press.
Stearns, S. C.
& Ebert, D. (2001) Evolution in health and disease: work in progress. Quarterly
Review of Biology 76, 418-432.
Strassmann, B.I.
& Dunbar, R.I.M. (1999) Human evolution and disease: putting the Stone Age
in perspective. Evolution in health and disease (ed S.C. Stearns), pp 91-92.
Oxford University Press, Oxford.
Williams, G.C.
(1957) Pleiotropy, natural selection and the evolution of senescence. Evolution
11, 389-411.
Päris asjalik ülevaade
Wikipedias: http://en.wikipedia.org/wiki/Evolutionary_medicine
Veel üks lingikogu http://www.fastol.com/~renkwitz/evolutionary_medicine.htm