 |
| Taimeökoloogid teadur Maarja Öpik (vasakult), doktorant Annika Uibopuu ja vanemteadur Mari Moora rajavad välieksperimenti Koeru salumetsas Kesk-Eestis. Pildil näha olevate metallrõngastega tähistatakse proovilappe, kus uuritakse metsa taimeliikide regeneratsiooni, mis sõltub sümbiontsete mükoriisaseente olemasolust või puudumisest. (Foto: Martin Zobel ) |
Globaalne standardgeenil põhinev seenemääraja on muidugi ainult üks projekt, millega bioloogilise mitmekesisuse tippkeskuse egiidi all töötavad teadlased tegelevad. Samas on seente kogumise ja määramisega ning selle põhjal DNA-andmebaasi koostamisega Tartus tegeletud juba kümmekond aastat. Just nüüd on aga lootust, et oma andmepank suudetakse liita ülemaailmse liikide DNA-andmebaasiga.
Loodusmuuseumi direktor ja mükoloogia professor Urmas Kõljalg selgitas veenvalt, kuidas varsti enam kuidagi selliste liikide DNA-andmebaasideta läbi ei saa, sest kogu elusloodust peab olema võimalik identifitseerida standardgeeni järjestuse põhjal.
«Kui võtta näiteks sada grammi kaaluv mullaproov, milles leidub sadu liike, on ainus mõistlik võimalus neid DNA abil määrata. Või võtame näiteks tolli, kuhu saabub suur laadung lilli. Kiiresti on vaja teada, kas taimedel esinevad putukad, seened vm organismid on ohtlikud või mitte. DNA abil on nende määramine kiireim ja täpseim meetod.»
Samuti tõi Kõljalg näiteks avaturud, kus võidakse kõrvuti müüa väga sarnaseid kalu, millest üks on kallis ja haruldane, kõrvalolev sõsarliik aga kordades odavam. Sel juhul saaks samuti DNA-proovi abil kiiresti selgitada, mis on mis.
Usaldusväärne andmepank
Aadressilt unite.ut.ee leitav mükoriisat moodustavate metsaseente määraja loodab hõlmata seeni üle terve maailma. Seente all ei tule mõista ainult silmaga nähtavaid viljakehi, nagu tavainimene harjunud on, vaid ka puude või teiste taimede juurtes elutsevaid mikroorganisme. Sest ligikaudu 90% uuritud taimeliikidel on vastastik kasulik kooselu juurtes elavate seentega. «Nii ei omanda taimejuured toitaineid otse mullast, vaid valdavalt seeneniitide vahendusel,» selgitas Kõljalg.
Selline globaalne seenemääraja on Kõljala sõnul maailmas sisuliselt esimene. «Selleks, et luua taolist andmebaasi, on vaja kõrgelt koolitatud taksonoome, kes suudavad metsas seeneliikide viljakehi leida ja määrata. Meie andmepanga kvaliteet ongi peamiselt tagatud sellega, et meil on taksonoomid, kes määravad viljakehade abil seene ja võtavad neilt ühtlasi ka DNA-proovi.»
Nii on kõik viljakehad Kõljala sõnutsi ka herbaariumites säilitatud ja vajaduse korral saab määranguid üle kontrollida või võtta uue DNA-proovi. Kuna andmebaasil on aga kaasautoreid juba kahesaja ringis ja mitmetest riikidest, siis ei asu muidugi kõik eksemplarid füüsiliselt Tartus, vaid seal, kus konkreetne uurija need on määranud.
Metsaseente DNA-andmebaas ise asub loodusmuuseumi serveris ja selle on programmeerinud doktorant Kessy Abarenkov ning Göteborgist pärit tippkeskuse praegune järeldoktor R. Henrik Nilsson.
Praeguseks on andmebaasis, mis on kättesaadav olnud juba kuus aastat, 1192 seeneliiki ning 2752 sekventsi ehk siis ühe konkreetse indiviidi standardgeeni järjestust. Seni on sinna lisatud peamiselt Eesti ja Põhja-Euroopa liike, kuid kuna Kõljala juhendatavad doktorandid, nagu ka mitmed järeldoktorid, uurivad seente ja puude koevolutsiooni globaalselt, täieneb andmepank jõudsalt.
Kindel on see, et juba praeguseks on andmebaasi palju tsiteeritud, seda ka näiteks Jaapanis ja Ameerikas. «Seda isegi juhtudel, kui uuritakse kohalikke puujuurte sümbionte. Kõigepealt tuginevad nad meie andmepangale ja siis alles teistele allikatele,» kinnitas Kõljalg.
Veebipõhine oskussõnastik
Teine põnev ning ambitsiooniks projekt, mis samuti asub loodusmuuseumi serveris, on elurikkuse ehk bioloogilise mitmekesisuse oskussõnastiku loomine. Bioloogilise mitmekesisuse võib Kõljala sõnul jagada üldjoontes kolmeks komponendiks: geneetiline, ökoloogiline ja taksonoomiline mitmekesisus. «Tahame kõik need valdkonnad katta eestikeelse terminoloogiaga.»
Bioloogiline mitmekesisus ehk elurikkus ehk liigiline mitmekesisus ise on tippkeskuse juhi professor Martin Zobel sõnul aga sama fundamentaalne nagu õnn või armastus ja seepärast on seda raske defineerida. «Sisuliselt tähendabki see mitmekesisust, mis elus valitseb,» selgitas ta.
Kõljala juhitava töörühma eesmärk on välja töötada elurikkust puudutavad eestikeelsed terminid koos seletuste ning ingliskeelsete vastetega. «Termineid tuleb luua, mitte ainult kokku korjata. Neid tihtipeale ei olegi veel eesti keeles, kuna mõned uurimisvaldkonnad on arenenud nii kiiresti. Eestikeelsete mõisteteta on aga raske koostada õppematerjale.»
Seni on sisuliseks kaastööks Kõljala sõnutsi nõusoleku andnud taksonoom Erast Parmasto ja geneetik Mart Viikmaa, lisanduvad ka ökoloogid professor Kristjan Zobel ja vastne doktor Lauri Laanisto.
«Oskussõnastiku esimene versioon avalikustatakse ilmselt käesoleval aastal, selleks peab aga andmebaasis olema piisaval hulgal märksõnu koos seletuse ja ingliskeelse vastega. Kümne märksõnaga ju sõnastikku ei tee,» rääkis Kõljalg. Edaspidi tuleb tema sõnul ilmselt ka avalik liides, kus inimesed saavad esitada terminite kohta oma märkusi . «Asja mõte on laiema spetsialistide ringi kaasamine, umbes nii nagu vikipeediaski.»
Keskkond vs evolutsioon
Uhkust võib tippkeskuse juht, professor Martin Zobel tunda ka oma kunagise doktorandi, nüüdse botaanika professori Meelis Pärteli üle, kes pälvis hiljuti geo- ja bioteadustes riikliku teaduspreemia oma tööde tsükli «Makroökoloogilised protsessid eluslooduse mitmekesisuse mõjutajana» eest .
«Meelis Pärteli uurimistöödel võib olla murranguline, suisa paradigmaatiline väärtus,» selgitas Zobel. «Kui traditsiooniliselt uurivad ökoloogid liikide ja mitmekesisuse seost keskkonnaga, ehk kuidas keskkond mõjutab liike ja mitmekesisust, siis see suund, mida me püüame juurutada ja milles Meelis Pärtel on esirinnas, näitab, et senised traditsioonilised arusaamad ilmselt ei kehti.»
Zobeli sõnul püüavad nad vaadata keskkonna ja liigilise mitmekesisuse seoseid globaalselt. Teisisõnu tõstatada küsimuse, kas samad seosed, mida on võimalik leida Eestis, kehtivad ka mujal maailmas.
«Kui nad kõikjal kehtiksid, siis saaks neid tõepoolest seletada organismi füsioloogia abil. Aga ilmneb, et paljudel juhtudel need seaduspärasused ei kehti globaalselt, vaid ainult teatud piirkondades. Ning see on suhteliselt uus leid.»
Zobeli sõnul on maailmas vaid paar uurimisrühma, kes niimoodi on üldse probleeme vaadanud ja Meelis Pärtel on nende seas kindlasti pioneer.
Leid näitab tema sõnutsi just seda, et tegemist ei olegi funktsionaalse seose, vaid hoopis liikide evolutsioonilise ajaloo peegeldusega. «Selline avastus on muidugi fundamentaalne ning võib liigutada isegi tõdesid, mida üliõpilastele üldökoloogia loengus õpetatakse või mida tulevikus õpikutest loetakse. Traditsiooniliselt on ju alati vaadatud keskkonda ja organismi koos ühel ajahetkel kindlas kohas, kuid nüüd selgub, et organismi ja keskkonna seos peegeldab hoopis organismi ajalugu,» võttis Zobel kokku.
Esialgu on tema sõnul tegemist siiski küllalt värskete mõtetega, mis vajavad veel kinnitust reaalsete andmetega ning millele loodetakse maailma teadusüldsuse heakskiitu. Idee kui selline on maailma teadusareenil olnud nüüdseks ligi seitse aastat, sest Pärtel avaldas selle esmakordselt 2002. aastal.
Taksoniülesus kui lisaväärtus
Peamine märksõna, mida Zobel tippkeskuse loomisega seotud muutustest rääkides välja toob, on taksoni- ehk erialadeülesus. Tema sõnul on bioloogia paratamatult killustunud ja igaüks uurib peamiselt ikka ainult oma lõiku. Selline kapseldumine on sageli kinni just erialases kompetentsuses ja meetodite valdamises, aga mingil määral ka mõtlemises ja ka ressurssides.
«Selliseid taksoniüleseid uurimisrühmi on maailmas vähe, killustatus kummitab kõiki. Tippkeskus, mis ühendab eri liigirühmadega tegelevaid meeskondi, on väga kõva sõna ja see on kindlasti suur lisaväärtus kõigile,» on Zobel kindel.
Taksoniülesuse kõrval on tippkeskuse teiseks oluliseks märksõnaks «nähtamatu nägemine» ehk teisisõnu selle osa looduse uurimine ja määratlemine, mida on raske näha isegi mikroskoobiga ja mida saab uurida ainult DNA abil. Nii nagu näiteks mükoloogidki tuvastavad teatud puujuurtes elutsevaid seeneliike just DNA abil.
«Teaduse ja tehnoloogia areng on just praegu jõudnud sinna, et vastav tehnoloogia on olemas. Tippkeskuse abil saame välja arendada oma laboratoorse baasi ning võtta tööle ka spetsialistid, sest tänapäevane labor ei tähenda ainult riistvara, vaid ka tugiteenust ehk inimesi,» selgitas Zobel. Ruumidega jääb neil tema sõnul ikkagi kitsaks, aga vähemalt mingi osa teadlasi saab kolida uude valmivasse keemiahoonesse.
Pärast 2013. aastat
Zobel loodab, et nende tippkeskuse töörühmade baasil kujuneb TÜ ökoloogia ja maateaduste instituudist maailmas hästi tuntud rahvusvaheline keskus, mis on jätkusuutlik ja võimeline hankima piisavalt uurimisraha ka tulevikus. «Meil võiks olla, nagu igas normaalses maailma tippkollektiivis, rohkem välismaiseid uurijaid, kes tulevad ja lähevad. Selleks kõigeks on meil seni lihtsalt nappinud vahendeid.»
Zobel tahaks oma sõnutsi Tartu positsiooni maailmas kindlustada ning siinsete uurijate tööd nähtavamaks teha. Ta tahaks, et instituut kujuneks Eesti teadlaste ajupotentsiaalile vastavaks.
Veel näeks ta hea meelega, et ideed, mille nimel tema ja teised uurijad töötavad, kõlaksid Eesti ühiskonnas palju rohkem kui praegu.
«Sest olgem ausad – kui Eesti iseseisvuse tekkimise aegu oli keskkonna teema igaühe meeles ja huulil (keskkonnaliikumised, fosforiidisõda), siis iseseisvuse ajal ja majandusbuumi oludes on see suhteliselt marginaliseerunud. Alustades ühiskondlikust arvamusest, sellest, kuidas noored oma eriala valivad, ja lõpetades sellega, mis toimub meil maade ja looduskaitseobjektidega.» Zobel loodab, et nad suudavad ühiskondlikku mõtlemist mõjutada positiivses suunas.
Kõiki liike võrdselt hästi kaitsta on raske
Ehkki tippkeskuse teadlastel on üldjuhul olemas oskusteave, kuidas loodust parimal viisil kaitsta ja majandada, ei jõua see alati õigel ajal õigetesse ametitesse. Martin Zobeli sõnul on teadlased (nagu ka ametnikud) sageli lihtsalt liiga koormatud oma igapäevategemistega, et piisavalt üksteisega suhelda.
Vanemteadur Asko Lõhmuse sõnul ongi tippkeskuse looduskaitsebioloogia suuna eesmärk edendada n-ö ametnikele mõistetavat ning teaduslike argumentidega põhjendatud keskkonnakaitse «keelt», sest paraku on Eesti maakasutus ja keskkonnamõjude ohjamine endiselt pigem arvamus- kui teadmistepõhised.
«Teadustööga on see häda, et see võtab aastaid aega, mistõttu tuleks riigi jaoks olulisi uuringuid pidevalt tulevikku vaadates riiklikult määratleda ja jõudumööda ka teha,» tõdes Lõhmus. Samuti puudub tema sõnul Eestis rakendusuuringute rahastamise mehhanism. Siiski loodab ta, et tippkeskuse tegevuse jooksul suudetakse looduskaitseuuringuid ja koostööd riigiasutustega parandada.
Lõhmuse sõnul keskendub tema ja kolleegide teadustöö peamiselt inimtegevuse tagajärjel ohtu sattunud koosluste ja liikide käekäigule, nende väljavaadetele ja taastamisele. Kuna tööpõld on väga lai, siis püüavad nad tagada looduskaitseuuringute pädevuse ja valmisoleku kõigi põhiliste meetodite ja elustikurühmade puhul, et kasutada neid paindlikult erinevate praktiliste ülesannete lahendamiseks.
«Näiteks teame enam-vähem, kuidas hinnata mõne ohustatud linnuliigi väheste isendite tervist ja seeläbi kogu asurkonna väljavaateid. Nüüd katsetame samast loogikast lähtuvaid meetodeid näiteks haruldaste samblike tervise hindamiseks,» selgitas Lõhmus.
Peale selle huvitab loodukaitsebiolooge, miks mõjub inimtegevus samas kohas erinevalt eri liigirühmadele. «Kaitsealad ja mitmed säästva majandamise põhimõtted on kujundatud lindude ja soontaimede uuringute põhjal, aga paljudel juhtudel on teiste liigirühmade mitmekesisus seotud hoopis teistsuguste tingimustega.» Sel juhul, nende erinevuste mehhanisme tundmata, on aga Lõhmuse sõnutsi väga raske elurikkust tervikuna hoida ja kaitsta.
Peale selle peavad looduskaitsebioloogid Lõhmuse sõnul suutma anda põhjendatud juhiseid selle kohta, milliseid liike ja kooslusi tuleb inimtegevuse keskkonnamõju hindamiseks seirata, seda eriti oludes, kus rahalisi vahendeid napib.
Bioloogilise mitmekesisuse tippkeskus
FIBIR on üks kuuest TÜ-ga seotud tippkeskusest.
FIBIRi rahastamine programmiperioodiks 2007–2013 on 67,91 miljonit krooni.
Tippkeskuse tööd juhib professor Martin Zobel, tegevjuht on Edgar Karofeld ja haridus- ja teavitustegevuse koordinaator on Ivar Puura.
Keskuse neli tegevussuunda on
- bioloogilise mitmekesisuse makroökoloogia (juhib Meelis Pärtel),
- fülogeneetiline võrdlev ökoloogia (Toomas Tammaru),
- koevolutsioon, ökoloogilised interaktsioonid ja bioloogiline mitmekesisus (Raivo Mänd, Urmas Kõljalg),
- looduskaitsebioloogia (Asko Lõhmus).
Kodulehekülg asub aadressil fibir.ut.struktuur.ee.
