Sõnumeid saartelt. Ilkka Hanski

OTU alates tibatillukestest protistidest kuni väga väikeste loomadeni (de Vargas et al. 2015). Bakteriliikide pelgast kokkulugemisest tõenäoliselt olulisem ja ka probleemsem on nende geneetiline mitmekesisus ning sellest lähtuv ainevahetuslike funktsioonide mitmekesisus. Maailmamerest võetud 243 proovi analüüsimisel leiti sealt metagenoomilisi andmeid 7,2 triljonit aluspaari – üle 40 miljoni viirustelt, bakteritelt, arhedelt ja tillukestelt päristuumsetelt hõljumiorganismidelt pärinevat geenijärjestust. Bakterite evolutsioon on väldanud üle kolme miljardi aasta ehk ligi kümme tuhat korda kauem kui meie enda liigil, ja pole siis imestada, et selle aja jooksul on neis akumuleerunud erakordne geneetiline mitmekesisus. Juba ainuüksi meie kehas elavad bakterid moodustavad tohutu koosluse, kus leidub tuhandeid liike, mis sisaldavad kokku sada korda rohkem geene kui meie enda DNA. Seega on igati loogiline, et meie heaolu on väga lähedalt seotud selle mikrobioomi toimimisega (vaata 6. peatükki). Ei ole teada, kui palju bakteriaalseid geene maailmas leidub, kuid metagenoomilised uuringud, mille eesmärk on sekveneerida kõik bakteriaalsed geenid mis tahes paigast pärit proovidest, viitavad bakterite enam-vähem lõputule mitmekesisusele: igast proovist, mis võetakse, leitakse üha uusi geene. Küsimus, kas bakteriaalseid geene võiks olla sama palju kui tähti Linnutee galaktikas, jääb tuleviku vastata.

      Ökosüsteemid viimase 500 miljoni aasta jooksul

      Kuidas võisid ökosüsteemid välja näha 100 000 aastat tagasi, kui inimene polnud neile veel mingit mõju avaldanud? Või dinosauruste valitsemise ajal või veelgi varem, 375 miljonit aastat tagasi, kui esimesed selgroogsed loomad roomasid veest maismaale? Kuigi me ei saa nendele küsimustele kunagi päris täpseid vastuseid, on eksperdid, kes on uurinud üksikasjalikult fossiile ning kombineerinud neist saadud infot teadmistega bioloogiast, geoloogiast, geokeemiast, klimatoloogiast ja teistest loodusteadustest, suutnud kokku panna üllatavalt üksikasjaliku pildi sellest, milline maailm minevikus välja nägi (Behrensmeyer et al. 1992). Õppides tundma Maa kauget minevikku ja geoloogilises ajaskaalas toimunud dramaatilisi sündmusi, võime alahinnata praegu toimuvate keskkonnamuutuste olulisust: inimese ebaadekvaatse ajataju tõttu ei suuda me mõista, kui kiiresti muutub maailm meie ümber ja kui kiiresti toimusid muutused kauges minevikus. Me suudame hoomata mõne aasta vältel toimuvaid muudatusi, kuid väga keeruline on vahet teha tuhandetel ja miljonitel aastatel. Teadmised kauges minevikus toimunu kohta ei saa anda meile retsepti, kuidas praeguste keskkonnaprobleemidega toime tulla, ent igal juhul on põnev teada, milline oli maailm siis, kui inimesi veel polnud.

      Kuigi Maal on elu leidunud juba vähemalt 3,7 miljardit aastat, olid ökosüsteemid üle kolme miljardi aasta vältel küllaltki lihtsakoelised, koosnedes põhiliselt madalal merepõhjas leidunud bakterimattidest. Arvatakse, et varajased eluvormid sõltusid energia ja keemiliste elementide hankimisel hüdrotermaalsetest lõõridest. Kõrvalsaadusena hapnikku tootva fotosünteesi väljaarenemist ligikaudu kaks miljardit aastat tagasi võib ehk pidada üleüldse kõige olulisemaks evolutsiooniliseks uuenduseks, mis kutsus esile vaba hapniku järkjärgulise akumuleerumise atmosfääris ja muutis nõnda meie planeedi sobilikuks keerulisemate eluvormide evolutsiooniks. Kambriumi ajastu algul (541 miljonit aastat tagasi) suutsid merepõhja urgudes elavad loomad neid bakterimatte juba toiduks tarvitada, vabastades nii mattide alla kogunenud hapniku, kutsudes sellega maailmameres esile vee ja hapniku ringluse ning muutes ülemised veekihid elamiskõlblikuks palju mitmekesisematele loomsetele eluvormidele. Sedasorti ökosüsteemide ümberkujundamine, mida rakendasid merepõhjas elutsevad loomad, võis olla üks tegur, mis tekitas kambriumi plahvatuse – geoloogilises ajaskaalas võrdlemisi lühikese, tõenäoliselt vaid 20 miljonit aastat kestnud perioodi, mille käigus Maa loomastik mitmekesistus tänu uute eluvormide evolutsioneerumisele väga kiires tempos. Kambriumit võiks nimetada ka innovatsiooniajastuks, sest evolutsioon toimus kiiresti ja ühestainsast eellasest kujunesid välja enam-vähem kõik tänapäevased loomade hõimkonnad. Elusolendid on jaotatud riikidesse, nagu loomad ja taimed, ning hõimkond on ühe riigi kõrgeim taksonoomiline tasand. Hõimkonna moodustavad organismid, kellel kõigil on sama ehitusplaan: kelle keha on nii ehituslikult kui ka talitluslikult üldjoontes ühesugune. Loomariiki kuuluvad näiteks järgmised hõimkonnad: lülijalgsed, limused ja keelikloomad. Meie ise kuulume selgroogsete alamhõimkonda, mis on osa keelikloomade hõimkonnast. Liigirikkus akumuleerus kambriumi ajal ja ka pärast seda küllaltki kiiresti, kuid mereloomade puhul jäi toona saavutatud elurikkus laias laastus püsima viiesajaks miljoniks aastaks (joonis 1.4 A), eriti võrreldes maismaaloomade elurikkusega (joonis 1.4 B). Kuigi mereelustiku perekondade ja sugukondade arv on püsinud suhteliselt konstantsena, on aja jooksul muutunud arvuliselt tooni andvad rühmad. Kambriumis ja sellele järgnenud 200 miljoni aasta vältel olid kõige arvukamad ja mitmekesisemad madalmerede loomad filtertoidulised käsijalgsed ehk brahhiopoodid, kes sarnanevad kahepoolmeliste limustega, kuid ei ole nendega mingit pidi suguluses. Kivististe põhjal on kirjeldatud üle 10 000 liigi nüüdseks välja surnud käsijalgseid, mis moodustab tõenäoliselt väikese osa kõikidest toona elutsenud brahhiopoodidest. Tänapäeval on teada aga üksnes 300 liiki käsijalgseid. Kui käsijalgsete mitmekesisus hakkas 250 miljonit aastat tagasi permi ajastu lõpus toimunud kolmanda massilise väljasuremislaine käigus kiiresti vähenema, asusid madalmeredes nende asemel domineerima teised organismirühmad, nagu kahepoolmelised limused, paljaslõpulised ja teised kõhtjalgsed.

      Joonis 1.4 A. Mereloomastiku elurikkus fanerosoikumis ehk viimase 500 miljoni aasta jooksul. Joonisel kujutatud andmestik põhineb fossiilileidudel ja selles on arvestatud leidude ebaühtlast jaotust ajaskaalal (andmestik pärineb allikast Alroy 2010).