A.Soosaar ¤¤ Märkmeid füsioloogiast 2022–
2024. aasta Nobeli teaduspreemiad panustavad tublisti moodsasse füsioloogiasse
Sel aastal välja jagatud Nobeli füsioloogia, füüsika ja keemia valdkonna preemia pälvinud tööd ja tegemised panustavad kõik tublisti füsioloogia edasisse arengusse. Kõigepealt muidugi arstiteaduse või füsioloogia preemia ise, mille pälvisid mikroRNA (miRNA) avastajad Victor Ambros ja Gary Ruvkun. Esimeste kommentaaride kohaselt on preemia pälvinud avastused praegusel ajal selgesti füsioloogia valdkonda kuuluvad ning peavad veel ootama mahukat täiendavat uurimistööd, et nende põhjal saaksid tekkida uued diagnoosimise ja ravimise meetodid kliinilises meditsiinis. Üldise füsioloogilise mõtte arengu vaatepunktist on spetsiaalsete geenide ja nende poolt determineeritud mikroRNA-de olemasolu kooskõlas üpris levinud mitmeastmelise regulatsiooni põhimõtet nii samas rakus kui ka kehavedelike kaudu humoraalse regulatsioonina erinevate rakkude vahel (n.t vererõhk või homöostaatilist rolli omavate ainete ekstratsellulaarse sisalduse sättimine). Samas uue juba DNA-st lähtuva regulatsioonimehhanismi ja selle omaduste avastamine täiendab juba niigi väga mitmekesist teadaolevate regulatsiooniprotsesside võrgustikku elusa erinevatel organisatsiooni tasemetel toimuva juhtimiseks. Avastusest endast on möödas pisut 30 aasta ning selle ajaga on jõutud inimese organismis tuvastada üle 2000 miRNA, mis osutab regulatsioonimehhanismi tüübi mitmekesisusele ning juba on jõutud ka klassifikatsioonideni, mis neid reguleerivaid aineid ja nende osalusel juhitavaid protsesse mingite tunnuste alusel jaotavad. Muidugi avab miRNA-de lugu uue lehekülje selle kohta, kuivõrd mitmekesine ja arvukas on organismi ja selle osi juhtivate protsesside ja selles osalevate struktuursete elementide kogum. Päris palju on sajandiga selles vallas avastatud, kuid tervikpilt on jätkuvalt veel üpris ähmane ja puudub selge arusaam, kui suur organismi regulatoom üldse on.
Füüsika preemia pälvinud John Hopfield ja Geoffrey Hinton on õppimisvõimega tehislike närvivõrkude ja nendes toimuva infotöötluse füüsikalise aluse pioneerid ning nende tegemistel tehislike närvivõrkude disaini on olnud väga oluline panus kaasaegse tehisaru loomisse. Kuigi tehisvõrkude loomise eeltöödega alustati juba ühes esimeste arvutite loomisega eelmise sajandi keskpaigas, algas tänapäevase tehisaru laialdane võidukäik umbes 2 aastat tagasi ja selle mõju inimkonnale on olnud sedavõrd lühikese ajaga üüratu ning võimekuse piirid lõputud. Muidugi haagivad seda valdkonda füsioloogiaga ’närvivõrgud’, ühelt pool siis naturaalsed ja teisal tehislikud. Kaugeltki kõik ei ole selge naturaalsete närvivõrkude ehituse ja talitluse kohta ning tänasel päeval aitab juba tehisaru sedagi pilti klaarida. Kindlasti ei piirdu tehisaru roll füsioloogia edendamisel üksnes mainitud seosega, sest juba praegu kasutatakse seda suurtest andmemahtudest uute teadmiste saamiseks ning organismis toimuvate protsesside täpsemaks modelleerimiseks. Juba saavutatud teadmiste ja tehnoloogilise aluse pealt on juba võimalik reaalsemalt ette kujutada naturaalsete ja tehislike närvivõrkude arendamise sümbioose mõlemas suunas. Kuigi praegu näikse tehislike võrkude tegemisel šnitti võetavat pigem veel naturaalsetest, ei tundu enam siiski ka päris võimatu olevat väljavaade disainida loomulikke võrke tehislike struktuurseid ja funktsionaalseid omadusi silmas pidades.
Keemia preemia saanud David Baker ningDemis Hassabis ja John M. Jumper saavutused on seotud tehisaru (vt füüsika preemia juttu) abil mõlemasuunalise valguinseneeria uuele tasemele viimisega. D. Bakeri eestvõtmisel loodud meetoditega on võimalik luua soovitud ruumilise ehituse alusel luua vajalikke aminohapete primaarjärjestusi ning selle alusel luua valke, mida looduses ei pruugigi olemas olla. Vastupidises suunas ehk siis valkude aminohappelisest primaarstruktuurist ruumilise struktuuri (ehk siis ka bioloogiliste omaduste) ennustamist on revolutsiooniliselt parandanud D. Hassabise ja J.M. Jumperi loodud tehisarupõhine tarkvara AlphaFold2. Kahe viimase laureaadi puhul on tähtis rõhutada avastuste tähtsuse tunnustamise kiirust (tarkvara pärineb 2020. aastast) ning sedagi, et nende töökeskkonnaks ei ole traditsiooniliselt ülikoolid, vaid hoopis äriettevõte Google DeepMind. Premeeritud valguinseneeria vahenditel on füsioloogia arendamiseks samuti ülisuur potentsiaal, sest valkudel on nii füsioloogiliste funktsioonide teostamisel kui juhtimisel ülisuur roll. Ehk piisab sellestki, kui nimetada lihasjõu arendamiseks nii olulist müosiini või hapnikku transportivat hemoglobiini ja funktsioonide juhtimist ensüümide aktiivsuse erineval viisil mõjutamise kaudu. Valgulise modelleerimise uued võimalused päris enneolematuid vahendeid nii olemasolevate elussüsteemide uurimiseks ja mõistmiseks kui uute valguliste vahendite rakendamiseks nii olemasolevates kui uutes tehnoloogiatega modifitseeritud elussüsteemides.
- oktoober 2024