suureks, kuna saareisolatsioon avaldab looduslikule valikule spetsiifilist mõju, ning need kääbikud jagasidki oma saart ebatavaliselt suurte näriliste, väikeste jõehobude ja kääbuselevantidega. Kõik need liigid on nüüdseks välja surnud, kuid kõige usutavam tundub siiski, et Homo floresiensis oli eraldi inimliik, kes ilmselt millalgi viimase 2 miljoni aasta kestel jagas meiega ühist eellast, kuid oli troopilise saareelu mõjul kääbuseks kahanenud.
Nende kääbuste säilmetest me DNA-d eraldada ei suutnud. Luud polnud fossiliseerunud – need olid pehmed nagu märg papp. Aastal 2009 üritati DNA-d eraldada ühest hambast, mille kõva väliskiht on ajale vastupidavam. Sellest ei tulnud midagi välja, seega on DNA aegade käigus kaduma läinud nagu pisarad vihmas. Paarist aastatuhandest troopika kuumuse ja niiskuse käes ilmselt piisaks, et häviks kogu see DNA, mida võis leiduda hammastes ja kontides. Kahju küll, et see nii läks, kuna nende inimeste päritolu üle vaieldakse endiselt tuliselt ning DNA-leid oleks need arutelud kohe lõpetanud. Saareelu, levila piiratus ja asukoht ning füüsilised omadused viitavad siiski, et Florese kääbikud polnud meie eellased, vaid pigem kauged sugulased. Kuid viimase 50 000 aasta kestel elanud inimliikide arv kerkis siiski kahelt kolmele, seega on kääbikud koos oma suurte ja väikeste saarekaaslastega kuulsuse ära teeninud. Üleöö hakkas meie planeet märksa rohkem Keskmaad meenutama. 12 13
Lugema õppimine
Võis arvata, et põnevaid avastusi tuleb veel, sest DNA lugemise tehnoloogia areneb üha edasi. Üle saja aasta oli inimese evolutsiooni uurimine keskendunud luudele ja vähestele leitud tööriistadele – seega anatoomiale ja kultuurile. DNA lugemine on tegelikult anatoomia molekulaarses mõõtkavas; see sisaldab vihjeid luude kujule ja sellele, kuidas evolutsioon on neid vorminud. DNA lugemise tehnoloogia arenes välja seoses haiguste uurimisega, kuid selgus, et genoomi lahtikodeerimine heidab valgust ka inimajaloole.
Järgnevalt väike vahepala, mis jutustab sellest, kuidas me õppisime DNA-d lugema. Geneetika valdkonnas oli juba alustatud kõigi aegade suurimat teadusprojekti ning 1997. aastal käis see täie auruga edasi. Sajad teadlased – paljud neist kunagised konkurendid – olid kokku tulnud ühise eesmärgi nimel: maailmale taheti pakkuda inimolendi kõigi 3 miljardi DNA-tähe järjestust. Inimese Genoomi Projekti tutvustatakse 5. peatükis, kuid praeguse loo jaoks on kõige olulisem see, et tegu oli hiiglasliku tehnoloogilise ettevõtmisega, millega DNA-tähtede lugemist taheti muuta lihtsaks ja odavaks. See tooks kaasa revolutsiooni meditsiini- ja evolutsiooniuuringutes ning aitaks lahendada inimeseks olemist puudutavaid mõistatusi. DNA lugemise võimekuse vallas oli 1970ndate lõpus rajaleidjaks tagasihoidlik inglasest geenius Fred Sanger. Ta kasutas protsessi, millega kopeeriti algset järjestust miljoneid kordi. Selle tegemiseks peavad koostisosad sisaldama tähestikku, milles sa kirjutad; DNA koosneb vaid neljast tähest, õigemini nukleotiidialusest – A, T, C ja G. Lisaks vajad ensüümi, mille tööks on DNA-aluseid kopeerida ja omavahel ühendada – seda nimetatakse polümeraasiks. Kui kõik need koostisosad õige temperatuuri juures katseklaasi panna, jaguneb kaksikheeliks eraldi ahelateks: neist saavad matriitsid, mille põhjal asetatakse paika puuduva ahela tähed. Ja lõpuks on sul miljoneid algse matriitsi koopiaid. Iga DNA-täht on füüsiliselt seotud sellele eelneva ja järgnevaga, samas kui tavalises kirjas lõpetab lause punkt. Polümeraasimolekul käib mööda ahelat edasi ja lisab ükshaaval puuduoleva vastastähe just nagu kirjutusmasin, mis kopeerib tekstirida. DNA sekveneerimise puhul lisad peale õigete tähemolekulide ka mõne lisamolekuli, mis tegutsevad punktina.
Kuna selle protsessi kestel luuakse nii palju koopiaid ning kuna „punktide“ lisamine käib juhuslikult, saad lõpuks tulemuseks terve hulga DNA-molekule, mis peatuvad
i
ig
iga
iga ü
iga ük
iga üks
iga üksi
iga üksik
iga üksiku
iga üksiku t
iga üksiku tä
iga üksiku täh
iga üksiku tähe
iga üksiku tähe j
iga üksiku tähe ju
iga üksiku tähe juu
iga üksiku tähe juur
iga üksiku tähe juure
iga üksiku tähe juures
iga üksiku tähe juures.
DNA sekveneerimine on rekonstrueerimine. Teed miljoneid koopiaid, mis on fragmenteeritud iga tähe juures. Siis korrastad nad pikkuse põhjal. DNA on molekul, millel on negatiivne elektrilaeng, mis tähendab seda, et kui see panna soolvette ja elektroode rakendada, liigub DNA positiivse elektroodi suunas. Liikumise kiiruse määrab ära molekuli mass ja massi määrab ära fragmendi pikkus – suurem tükk liigub aeglasemalt kui väike. Nii et kui vee asemel panna DNA-ahel geelile, siis grupeeruvad DNA-ahelad väga täpselt pikkuse järgi, just nagu liivaterad jagunevad sõelumisel suuruse järgi.
Selles tehnikas on veel üks nipp. Erinevalt eesti tähestikust, kus on 32 tähte, on DNA-s vaid 4 tähte. Võta algne geen ja eralda see nelja katseklaasi. Igasse katseklaasi lisad kõik koostisosad, kuid esimesse lisad ka teatud hulga modifitseeritud nukleotiide, mis ahela „punktiga“ peatavad, kui kohtavad maatriksahelas A-d. Teise paned samad koostisosad ja lisaks modifitseeritud nukleotiide, mis peatavad ahela C juures, ning samamoodi kolmandas ja neljandas katseklaasis T ja G-ga. Kuid reaktsioonid on lõppenud, siis on sul üks nõu, kus on kõik sellised DNA-fragmendid, mis lõppevad A-ga, ning teises on C-ga, kolmandas T-ga ja neljandas G-ga lõppevad fragmendid. Kui nüüd need neli lahust panna geelile neljas reas ja elektroode rakendada, lahutuvad nad pikkuse järgi kindlasse järjekorda ning paljastub iga tähe iga positsioon:
Su A-rada näeb välja selline (kuigi tähtede asemel on vaid märgistused geelil):
*****AA**A*****A******A*A***A*
T-rada aga selline:
**T*T**T**T*T*T*T*T*T****T*T**
C-rada:
C**C****C**C*********C*C**C**C
G-rada:
*G***********G***G*G**********
Kui nüüd need neli rida kokku panna, on tärnide asemel tähed ja paljastub täielik järjestus:
CGTCTAATCATCTGTATGTGTCACATCTAC
Kui näed telekas teadlasi, kes hoiavad röntgenülesvõtteid, millel on sirgetes ridades mustad kriipsud, siis just seda nad vaatavadki. See on DNA-tähtede järjestus, mis on sinu keharakkudes ja mida ei osatud lugeda 4 miljardit aastat, kuid nüüd on see nii tavaline asi, et seda saab teha mõne minutiga ja paari naela eest. See on erakordselt kaval viis DNA-d lugeda, seega anti Fred Sangerile selle leiutamise eest igati õigustatult Nobeli preemia keemias,14 mis oli talle juba teine.
Kui 1990ndatel seati Inimese Genoomi Projektis sihiks 3 miljardi tähe sekveneerimine, siis Sangeri tehnikat arendati edasi, täiendati ja automatiseeriti. 5. peatükis on kirjeldatud, miks see oli tollal ikka veel tohutu ülesanne, mille lõpuleviimine nõudis aastaid ja miljardeid dollareid. Kui mina 1990ndatel veel tudeng olin, saatsin ma puhastatud näidiseid DNA lühikestest lõikudest spetsiaalsesse sekveneerimisosakonda ja ootasin tulemusi (mitte küll kenasti fotogeeniliste röntgenipiltide kujul, vaid arvutifailidena) mitu päeva. Nüüd on enamikul geneetikalaboritest oma sekveneerimismasinad, mis suudavad tundidega megabaitide jagu andmeid toota. On leiutatud uusi tehnikaid, mis pole Sangeri sekveneerimist küll täielikult asendanud, kuid on veel kiiremad ja odavamad, ning kui sa alustaksid täna geneetikukarjääri, siis ilmselt ei rakendaks sa seda tehnikat mitte kunagi. Meil on isegi selliseid sekveneerimismasinaid, mis on kaardipakist väiksemad ja mida saab USB-pordi kaudu otse sülearvutiga ühendada, et neid välitöödele kaasa võtta ning loomade ja taimede genoome metsiku looduse keskel