Mis vaevab sinu südant,
mis iial nõuad ka,
Ta hoolde, kes me Issand,
kõik julgelt usalda!
Kes tuuli, pilvi, taevast,
kõik hästi valitseb,
küll see sind päästab vaevast
ja su eest muretseb.

(Viis: „Befiel du deine Wege”, Bartholomäus Gesius, arvatavasti 1555–1613. Sõnad: Paul Gerhardt, 1607–1676. Tõlge: algteksti põhjal uuesti tõlkinud Toomas Jeremias Põld.)

See ja veel kolm järgnevat salmi tuli Tõnissonil pärast tunde pähe ajada. Uuel päeval valis köster lauluraamatust poisile tuupimiseks uue salmineliku, ja nii nädal aega jutti.
Salmide päheõppimine oli karistus, sisuliselt sunnitöö. Jätta teksti meelde, kui selleks pole annet ning puudub ka treening, on tüütu ja vaevaline ettevõtmine. Saati veel siis, kui mõte keerleb tegelikult palju maisemate – või oleks õigem öelda vesisemate? – toimetuste ümber, nagu on seda näituseks parve uputamine.
Üks on kindel – salmi pähe tuupides teeb aju tööd ja iseäranis suur rabamine käib meeldejätmisega seotud neuronite mitokondrites. Seal viiakse lõpule glükoosi lagundamine, mille tulemusena vabaneb energia. Võiks öelda, et mitokondrid töötavad rakus justkui pisikeste liikuvate tuumajaamadena.

Mitokondrite teke tähistab olulist läbimurret elu ajaloos. Laialt levinud oletuse kohaselt sündis eukarüootne ehk tuumaga rakk sedasi. Umbes kahe miljardi aasta eest õgis amööbi-lõikeline eeltuumne (ehk prokarüootne) rakk sisse teise eeltuumse raku. Nii-öelda allaneelatu osutus magusaks suutäieks – rakuks, kes mõistis hapnikuga põletades süsivesikust energiat toota.
Gürsa kõhtu komistanud hiirest enam diplomaati ei saa. Selles loos suutsid nahkapandu ja nahkapanija aga omavahel kokkuleppele jõuda: suurem rakk ei seedi väiksemat ära, vaid jätab ta oma plasmasse hulpima; tänutäheks varustab väiksem rakk oma partnerit energiaga. Nii sündis neist kahest päristuumne rakk, eluvorm, mis sillutas teed hulkraksete organismide tekkele.
Allaneelatud rakul, praegu siis mitokondrina tuntud organellil, säilis oma isiklik, peremeesraku tuuma-DNAst suveräänne pärilikkusaine.

Aafrika Eeva. Enamik eluslooduse liike, sealhulgas kõik loomad pärivad oma mitokondrid üksnes emalt. Just mitokondri-DNA mutatsioone pidi aina kaugemale ajalukku ronides jõudsid teadlased Aafrika Eevani. See umbes 160 000 aastat tagasi elanud daam on viimane teadaolev kõigi seitsme miljardi praegu planeedil Maa toimetava inimese vaarema ning kõik me kanname oma rakkudes tema mitokondrite järglasi.

Evolutsioonigeneetikute giidi roll on aga mitokondrile vaid hobi. Rakus peab ta mitut tähtsat ametit. Mitokonder osutab cargo-teenust (transpordib rakku mööda laiali vast meisterdatud valke); ohjab rakusisest kaltsiumitasakaalu; tarviduse korral annab koguni käsu rakk hukata. Ennekõike ja kõigepealt peab ta aga tootma energiat: lagundama rakuhingamise käigus ATP-ks – universaalseks energia talletajaks ja ülekandjaks.
Kui muud keharakud saavad toimetamiseks vajalikku särtsu ka rasva lagundamisest, siis neuronid sõltuvad ainul sellest energiast, mida mitokondrid glükoosist kokku keedavad. Juhtub olema neuronitel energiat napivõitu, võtab töö kauem aega.

Tõnissonil, „kes oli kaunis kõva peaga ja kes õppeasjadest kaunis visalt aru sai”, jäid luuletused meelde vaid pika punnimisega. Seevastu sõpra abistav Arno omandas salmid justkui möödaminnes. Millest selline vahe? Üldpõhjusi võib olla kaks.
Esiteks, harva tekste pähe õppival Tõnissonil võisid meeldejätmisega tegelevad neuronid olla lihtsalt treenimata: kuna sedalaadi õppetöö polnud tal vististi kombeks, ei olnud asjaomastes neuronites valvel piisavalt palju mitokondreid, et tekst kiiresti selgeks saada.
Harjutanuks Tõnisson luuletuste päheajamist pikemat aega, oleksid selle ülesande täitmiseks ette nähtud neuronid ajapikku oma mitokondrite arvu suurendanud ja sedasi õpivõimet parandanud. Vaadake ükskõik millist professorit – kes on ikka mõtlema harjunud, sel tuleb seesinane töö ka kiiresti ja eeskujulikult välja, sest tema ajurakud on treenitud, sobiva koguse mitokondritega varustatud.
Teine põhjus, miks laulusalm pähe kuluda ei tahtnud, võis peituda tõsiasjas, et Tõnisson polnud lihtsalt meeldejätmises teab kui andekas. Korralik harjutamine oleks teda küll kõvasti aidanud, aga selles vallas talentidega võistlema poleks ta küündinud. Piltlikult: tee trenni, palju tahad, Gerd Kanter heidab ikka kaugemale!

Mitokondrite töö koordineerimisel on oluline roll valgul koodnimega PGC 1-α. Muide, kui militaristid arvavad, et sõjavägi on kõige viljakam akronüümide taimelava, siis enne rinna kummiajamist võiksid sõdurid ja madrused piiluda biokeemikute põllule. Siin on peaaegu igal suuremal ühendil oma lühend, sest muidu oleksid biokeemiaajakirjad ja -raamatud poole paksemad.

PGC 1-α on transkriptsiooni kofaktor. Tõlgime. Kui Tõnisson hakkab luuletust pähe õppima, vajavad meeldejätmisega tegelevad neuronid kähku-kähku energiat. Kõigepealt kulutavad rakud ära olemasoleva ATP. Kui PGC 1-α saab teada, et ATP-d on väheks jäänud, käivitab ta hulga askeldusi, et mitokondrite tööd tõhustada.
„PGC on nagu mõisavalitseja, kes kamandab, kes kuhu tööle läheb,” illustreerib PGC-de valguperekonda uuriv Annika Vaarmann, Tartu ülikooli farmakoloogia instituudi vanemteadur.
Selleks, et mitokonder saaks glükoosist energiat toota, on tal tarvis spetsiifilise valke. Infot nende valkude kokkupanemiseks tuleb ammutada nii raku tuuma-DNAst kui ka mitokondri DNAst. PGC käivitab mõlemal pool vajamineva info kopeerimise ja üksiti hoolitseb, et kopeeritud teave õiges kohas kokku saaks. Põhimõtteliselt on PGC nagu kokk, kes saadab jooksupoisid kartulisalati jaoks komponente ostma: üks lipaku turult munade ja vorsti järele, teine leidku sahvrist kartulid, hapukurgid.
Hakkab Tõnisson iseäranis pikka luuletust pähe õppima, rehkendab PGC välja, et mitokondritest jääb vajamineva energia tootmiseks väheks ning käivitab projekti uute mitokondrite ehitamiseks.
Järgmine kord luuletust tuupima hakates on Tõnissonil ikkagi pisut lihtsam, sest hulk tuumajaamu on juurde tulnud ja esimese märguande peale valmis energiat tootma. „Mida rohkem me hoiame aju erinevad osad tegevuses, seda parem,” resümeerib Annika Vaarmann.

LISAKAST
-----------------------------------------------
Võimalik relv Alzheimeri tõve vastu

PGC 1-α uurimine võib juhatada ravimini, millega praavitada Alzheimeri tõbe ja Parkinsoni tõbe.
„Osa neurodegeneratiivsete haiguste põhjus on see, et närvirakkude energiatasakaal läheb paigast ära. Küsimus on, kuidas me saaksime kriisi korral võimendada energia juurdetootmist – et rakk ei sureks energiapuudusse,” selgitab Tartu ülikooli farmakoloogia instituudi vanemteadur Annika Vaarmann, et just PGC 1-α uurides loodetakse leida „komm”, mille abil energianäljas ajurakk tööle meelitada.
-----------------------------------------------

Rainer Kerge (1977) on õppinud bioloogiat, töötab Õhtulehes. Varem on portreteerinud valke ajakirjas Tarkade Klubi.