A.Soosaar ¤¤ Märkmeid füsioloogiast 2022– 

Füsioloogia ühenduslülid

Füsioloogia eesmärgiks on mõista, kuidas elusorganismid toimivad nii seesmiselt kui vastasmõjus ümbritsevaga. Mõistmine omakorda ei sisalda mitte üksnes erinevaid empiiriliselt hangitud sõnalisi kirjeldusi organismide ja nende sees toimuva kohta, vaid ka kogutud kirjeldusi organiseerivaid põhimõtteid. Need põhimõtted on mõistmiseks üksikute sündmuste faktidest ses mõttes ehk olulisemadki, et seovad struktuure ja sündmusi protsessideks, mille teatud kooslused annavad isegi elu enda mõistmise mõõdu välja. Üldisematel põhimõtetel on ka protsesse suurematesse vaimsetesse üksustesse korrastav roll. Kui vaadata füsioloogia senist käekäiku, siis näeme selle fakte siduvate põhimõtete arengus omakorda teatud üldisi jooni, mis algavad määratlemisega, jätkuvad järjest laialdasema rakendamise ja õitseajaga ning lõpuks stabiliseeruvad (sel teel ei ole välistatud unustamisedki) ühes teiste printsiipidega ühte suuremasse komplekti.

Olgu järgnevalt toodud mõningad näited niisuguste füsioloogiat kujundavate mõistete käekäigu kohta. Et füsioloogias loodusteadusena kehtivad lähte-eeldusena kõik looduse seadused, siis viimaste elusaga sidumine on sõltunud elusa empiirilise uurimise võimalustest. Kuni 20. sajandini, kui avastatigi meid ümbritsevas maailmas olevate asjade käitumist ja loomust, leitigi peatselt üht või teist iseenesest eluta nähtust oma iseärasustega ka elusast maailmast. Nii juhtus see vedelike ja gaaside voolamise, elektriliste protsesside ja energeetika üldiste seaduspärasustega, millel on tänagi kindel ja auväärne koht füsioloogilises teadmises.  19. sajandi keskpaigas leiti aine ja energia jäävuse seadused rakenduvat ka elus organismidele. Sama sajandi viimasel veerandil tuleb kõva loomade peal katsetaja Claude Bernard välja organismi kestvamaks ja kestlikumaks talitluseks olulise rakke ümbritseva püsiva sisekeskkonna ideega, mis järgmisel sajandil saab Walter Cannoni loodud mõiste ja termini homöostaasi nime all füsioloogilise teadmise superorganiseerijaks. Alates eelmise sajandi viimastest aastakümnetest näeme selle põhimõtte seletava jõu stabiliseerumist ning füsioloogia printsiipide kuulsuste hallis trooniva positsiooni kindlustumist. Homöostaasiga on tihedasti seotud kohastumise ehk adaptatsiooni mõiste, sest õigupoolest on ka homöostaatiline organisatsioon üheks üldiseks adaptatatsiooni teostumise mooduseks. Kohastumine on üks sellistest mõistetest, mis on tähtis kogu bioloogias, samavõrd keskne nii evolutsioonis kui füsioloogias. Kohastumist saab kohaldada elusa toimimise kirjeldamisel väga mitmeti, mis teeb sellest väga olulise füsioloogilist teadmist organiseeriva mõiste ning selle arengukaar on kindlalt jõudnud püsiva asendamatuse järku.

Printsiibi elukaare jõudmist stabiilsusesse on läbimas refleksi mõistesse kätketud kesknärvisüsteemi vahendatud automaatsete reaktsioonide põhimõte, mille kasutuselevõtt jääb juba sajandite taha (paljude arvates Rene Descartes’i poolt) ja kuldaeg jääb 20. sajandi esimesse poolde (iseäranis Charles Scott Sherringtoni ja Ivan Pavlovi tegevuse mõjul), millele järgneb sajandi lõpus kõrghetkedest tagasitõmbumine ning käesoleval sajandil taas intensiivsemate uuringute käigus konkreetsem positsioneerumine ja mehhanismide jätkuv täpsustamine. Kõrgajal püüti vaata et kogu organismis toimuva juhtimist kui ka nn. kõrgemate funktsioonide teostumist siduda kesknärvisüsteemist dirigeeritud refleksidega. Et refleksikeskusi kirjeldati omavahel seotud neuronite kogumikena, siis piirdus ka seletamise-mõistmise tase teatud tüüpi rakuahelate nivooga, kuid see, mis täpsemalt refleksi käigus rakkude vahel aset leiab, jäi ja jääb senini suuresti mõistatuseks.

Möödunud sajandi esimestel kümnenditel sai üha ilmsemaks vajadus organismi juhtimise seletustesse humoraalse ehk kehavedelike vahendusel toimuva regulatsiooni lippude all kaasata kehavedelikes väikses kontsentratsioonis toimetavad teisi rakke mõjutavad ained, millest tuntuim rühm on ilmsesti endokriinsesse süsteemi kuluvad hormoonid. Selle valdkonna jätkuv uurimine tõi seletustesse ligandi-retseptori interaktsiooni üldise mehhanismi, mis umbes sajandiga on vallutanud bioloogia, neuroteaduste ja meditsiini seletuslikul väljal hiigelterritooriumi ning väljaspool seda mõisteskeemi ei toimu suurt midagi rakkude ja nende osade talitluse keemilisel juhtimisel või mõjutamisel. Niisuguse looduse toimetamise skeemi tabamine on muidugi ülimalt elegantne ning reduktsionistidele mitmepalgelist tööriista pakkuv, kuid samas ometi küsitav viis mahukamate füsioloogiliste funktsioonide juhtimise ja veel vähem teostumise täielikuks mõistmiseks. Loomulikult töötab see skeem hästi füsioloogilise teatud aspektide mõistmiseks.

Eelmise sajandi keskpaiku algab füsioloogiaski algselt tehnikamaailmast ja seejärel küberneetikast pärit negatiivse tagasiside põhimõtte ja seda paindlikumalt täiendavate järgivregulaatorite tähelend, mis sobib hästi süsteemi stabiilsust säilitava mehhanismi rolli ning sellega on õnnestunud hästi klapitada näiteks ka regulaatorainete (n.t insuliin, EPO või hüpofüüsi AKTH) vallandumise regulatsiooni ja pidevalt toimivate reflekside (n.t vererõhu barorefleks) toimimist. Negatiivse tagasiside entusiastid läksid mõnikord sedavõrd hoogu, et muid füsioloogilise regulatsiooni põhimõtteid ei tahetudki enam tunnistada. Siiski on üpris selge, et üksnes stabiilsust loovate vahenditega ei ole võimalik organismil kiiresti kohaneda muutunud oludele või seadistada organismi sisemisi vajadusi, nii ilmusid regulatsiooniskeemide ritta positiivne tagasiside ja ennetav side, mis üheskoos pakuvad organismidele märksa mitmekesisemat ja paindlikumalt kohastumuslike regulatsioonide valikut.

Eelmise sajandi lõpus võimaldavad uued ja ise kiirelt arenevad rakubioloogia uurimismeetodid hakata kõigepealt täpsustama rakkudes oleva DNA konkreetset nukleotiidset struktuuri ning seejärel ka funktsionaalseid seoseid valke defineerivate geenide ning ülejäänud raku ja organismi masinavärgi vahel, mille ideelisse baasi kuulub vana hea manipulatsioonilisel põhjuslikkusel põhinev struktuuri muutmisel tekkiva talitluse muutuse jälgimine, seekord sageli geenide mitut moodi tehisliku modifitseerimise järel. Seekord andis ettevõtmisele hoogu USA valitsuse toetatud mastaapne inimgenoomi järjestamise projekt , mis pisut rohkem kui 10 aastaga ka teostati. Avanesid täiesti uued horisondid praegu elava ja juba elu kaotanud materjali bioloogilise jälje hindamiseks. Nüüdseks on järjestatud lisaks inimese genoomile arvukalt teisi, mis võimaldab nii liikide kui indiviidide sugulust hoopis uut moodi hinnata. See viimane loob täiesti uued seosed bioloogia ja mitut masti ajalugude vahel. Füsioloogia vaatepunktist saab ülimalt oluliseks tõsiasi, et geenid ei ole staatilised molekulide järjestused, vaid nende valkude teket suunav mõju on omakorda nö ekspressiooni poolt ligandi-retseptori mallide alusel reguleeritav. Algselt oli õhin ses mõttes suur, et arusaamadega arvati olevat jõudnud bioloogilise organisatsiooni lõppjaama ning nii geneetiline determinism kui seletuslik reduktsioon on saanud täielikuks. Nüüdseks on pilt taas ähmastunud, sest organismides ja nende rakkudes tegelikult toimuv sõltub ikkagi väga palju lisaks geenide poolt vahetult määratule ka  sisekeskkondadeks olevateks ekstratsellulaarsete vedelike ja tsütosoolide omadustest ja asjaosaliste käitumisest seal. Füsioloogia jaoks on äärmiselt oluline seegi, et  genoomi eeskujul on hakatud organismi nii ehituslikult kui talitluslikult lahterdama mitmesugusteks oomikateks, mis erinevad oma ühekülgsuses ja kogu organismi läbivas ulatuses tunduvalt traditsioonilisest jaotusest organiteks ja nende süsteemideks.  Oomikates püütakse kogunenud andmete alusel organismi nö prepareerida mingi ühesuguse struktuurse elemendi või protsessi aspekti alusel (n.t ioonkanalid, ainevahetusproduktid jt)

Füsioom ehk siis füsioloogiliste protsesside täielik kogum näikse esmapilgul küll oomikate seas  ahvatlev võimalus olema, kuid oma üldisuses napib sellel avastuslikku jõudu. Seda kinnitab ka ettevõtmise käekäik: alustati sellega 1993. aastal samaaegselt inimgenoomi järjestamise projektiga, kuid mingit teadmusplahvatust ei ole sellest senini tulnud. Nii et erinevate oomikatega ollakse füsioloogilise kontseptoloogia tüüpilise arengukaare alguses ning ei ole üldse veel selge, milline teadmiste korrastamise jõud neile kokkuvõttes jääb. Vaja on lihtsalt  veel nendega empiirilist tööd teha ja muudkui proovida, kuidas need organismi funktsiooni kirjeldamisega ja füsioloogilise teadmise organiseerimisega toime tulevad.

Oluline on tõdeda, et füsioloogias domineerib jätkuvalt mehhanitsism, mille kohaselt peab organismis toimuv olema sõltumatult bioloogilise organisatsiooni tasemest kirjeldatud veenvate ja lisaks olevikule ka tulevikku kirjeldavate põhjus-tagajärje seoste ahelate kooslusena. See tingimus on tänapäeval järjest olulisem, sest empiirilise uurimistööga loodud seisundeid ja protsesse kajastavate andmete hulk kasvab suure kiirusega ning senised andmetöötluse võtted kipuvad olemasoleva andmevooga järjest enam hätta jääma. Juba mõned aastakümned tagasi algas komputatsioonilise füsioloogia ajastu, kus andmete töötluse tulemuseks füsioloogiliste protsesside matemaatilised mudelid, mida on omakorda võimalik kontrollida bioloogiliste süsteemide reaalse toimimise situatsioonis. Et põhjuslikkuse matemaatiline identifitseerimine ei ole kuigi lihtsasti teostatav, siis ollakse jätkuvalt sellega hädas, kas kogutud andmetega kirjeldatu väljendab ikka olemuslikku seost bioloogilise süsteemi struktuursete komponentide vahel?  Seega võiks sellest vallast oodata ehk uusi andmeid korrastavaid mõisteid, mis lõpuks osutuvad ka mõneks füsioloogia üldiseks printsiibiks, mis omakorda on uute hüpoteeside (teisisõnu teadmuslünkade oletuslike täitjatena) genereerijatena edasise uurimistöö suunajaks ja juba kogunenud teadmise seesmiseks organiseerijaks.

24. september 2024