Peruskoulussa kaikki oli vielä aivan selvää. Yksittäinen ihminen, bakteeri tai puu oli yksilö. Mutta jo lukiossa jotkut eliöryhmät alkoivat tuottaa ongelmia. Miten suhtautua joidenkin kasvien häpeämättömään tapaan levittäytyä epämääräisillä tavoilla? Monet kasvit tuottavat rönsyjä, jotka ovat yhteydessä toisiinsa. Milloin mansikan rönsyn juurtumisvaiheessa rönsystä on muodostunut uusi yksilö?

Kun yliopistossa tutustui tarkemmin kasvianatomiaan ja ymmärrys eliökunnan monimuotoisuudesta laajentui, yksilön rajat alkoivat hämärtyä vielä vakavammin. Esimerkiksi lepät voivat lisääntyä sekä juuristojen kautta kasvattamalla uusia maanpäälisiä runkoja tai tuottamalla oksien kärjistä sukusoluja. Ovatko kaikki rungot samaa yksilöä? Muuttuuko runko yksilöksi sillä hetkellä, kun suora juuriyhteys katoaa, vaikka kommunikointi jatkuu eritteiden ja yhteisten sienisymbionttien välityksellä?

Entäpä lepän yksittäisen rungon oksat? Ovatko ne samaa yksilöä vain siksi, että ne elävät saman rungon varassa? Vai ovatko ne eri yksilöitä, koska ne eivät ole suoranaisessa kontaktissa muiden oksien kanssa ja saavat ravinteet ja veden juuriston eri osista eri kanavia pitkin? Oksien solujen perimä myös muokkautuu vuosikymmenien saatossa, ja eri oksat näin pikkuhiljaa tuottavat perimältään erilaisia sukusoluja.

Yksilön käsite muuttuu yhä epämääräisemmäksi, mitä erilaisempia elämänmuotoja tarkastellaan. Rihmamaiset eliöt, kuten sienet, muodostavat usein laajoja verkostoja. Geneettiseltä materiaaliltaan identtiset rihmastojen osat voivat olla suorassa yhteydessä toisiinsa pitkienkin matkojen päästä. Toisaalta jokin häiriö, kuten sieniä syövä sukkulamato, saattaa katkaista yhteyden. Tämä ei estä rihmoja yhdistymästä uudelleen, jos ne sukkulamadon aterioitua kasvavat uudestaan toistensa läheisyyteen. Onko tällainen rihmasto siis ensin yksi yksilö ja hetkellisesti kaksi yksilöä? Vai pysyykö rihmasto yhtenä yksilönä, vaikka suora rihmastoyhteys on poikki?

Jotkut metsämaan sienikloonit voivat peittää hehtaarin kokoisen alueen (Andrei 2015). Niiden rihmastoissa kulkee solulimaa melko hitaasti ja nestettä hiukan nopeammin paksuissa rihmastojänteissä. Samalla kulkee myös sähköisiä viestejä hyvin nopeasti.

Eri sienillä on todettu erilaisia sähköisiä viestintätapoja. Jotkut tutkijat puhuvat jopa sienten eri kielistä ja spekuloivat sitä, miksi jotkut sienet vaikuttavat puheliaammilta kuin toiset (Joosse 2022). Mutta kuinka pitkälle nämä sienten erilaiset viestit kulkevat? Kuinka paljon ne vaikuttavat rihmaston eri osien toimintaan? Kuinka läheisessä vuorovaikutuksessa rihmaston eri solujen tulee olla, jotta kyseessä olisi vielä sama yksilö?

Eri eliöiden muodostamat rihmastot ovat myös erilaisia. Miten suhtautua sukasiimaisiin kuuluviin verkkolimasieniin (Labyrinthulomycetes), joiden solukloonit kulkevat yhteisissä putkissa limittäin ja lomittain, kommunikoivat keskenään ja jakavat intiimisti elinympäristönsä? Jos solu voi muuttaa paikkaa suhteessa toiseen soluun helpommin kuin tavallisessa sienirihmassa, muuttuuko verkosto yksilöstä useiden soluyksilöiden muodostamaksi yhteisöksi?

Entäpä verkkolimasieniä vielä hiukan itsenäisemmin elävät limakot (Eumycetozoa)? Ne viettävät suuren osan elämästään yksittäisinä amebamaisina soluina viljellen lempibakteereitaan. Kuitenkin hädän tullen ne kokoontuvat yhteisiksi organisoiduiksi massoiksi optimoimaan ruoan keräilyä ja muodostamaan itiöpesäkkeitä, joissa solut erilaistuvat erilaisiin tehtäviin.

Joidenkin limakoiden solut sulautuvat yhteen yhdeksi jättimäiseksi soluksi, jossa on miljoonia tumia (Härkönen ja Sivonen 2011). Onko tällainen solu yksilö vai yksilöiden muodostama yhteisö? Entäpä sienijuuria kasvien kanssa muodostavat keräsienet, joiden pitkissä solussa on satoja erilaisia tumia? Nämä tumat kilpailevat keskenään, ja tilanteen mukaan tietynlaiset tumat voivat yleistyä toisten kustannuksella (Kokkoris ym. 2020). Ovatko nämä tumat oikeastaan yksilöitä? Onko yksi keräsienisolu yksilö? Vai onko kokonainen rihmasto, jonka osat ovat erilaistuneet eri tehtäviin yksilö?

Yksittäisiä bakteerisoluja on ollut tapana pitää yksilöinä. Todellisuudessa harvat bakteerit selviytyvät luonnossa yksin, vaan ne muodostavat biofilmejä, joissa on erilaisia jäseniä ja solut erilaistuvat eri tehtäviin. Myös aivan tavallisessa yhdestä bakteerikloonista kasvaneen bakteeripesäkkeen eri osissa elävät bakteerit kommunikoivat keskenään, erilaistuvat tekemään eri tehtäviä ja toimivat yhdessä koko kolonian hyväksi (Mukherjee ja Bassler 2019).

Bakteerien biofilmien solut ovat pitkälle erilaistuneita. Ne eivät välttämättä enää tule toimeen ilman bakteeritovereitaan, vaikka ovatkin periaatteessa yksisoluisia eliöitä. Esimerkiksi sädebakteerit voivat tuottaa rihmoja, joiden solut muodostavat suojapintoja sekä kuljetuskanavia, joita pitkin kuljetetaan ravintoa pitkienkin matkojen päästä (Wilking ym. 2013). Jotkut bakteerisolut voivat lähteä yhteisöstä kasvattamalla liikkumista helpottavan hännän, mutta osa soluista ei enää pysty ohjelmoitumaan uudestaan, vaan ne kuolevat, kun olosuhteet biofilmissä muuttuvat. Missä siis menee yksilöiden muodostaman yhteisön ja monista soluista yhteisesti muodostetun yksilön raja?

Yksilön rajaamisessa yhtenä pulmana on myös lisääntyminen. Missä vaiheessa jälkikasvu, kuten uusi solu, solurypäs tai biofilmi, on yksilö? Raja itsenäisten omaa elämää viettävien sukusolujen, yksilöiden ja emoyksilönsä osana tai vain hetkellisesti yksinään liikkuvan satelliittisolun välillä on liukuva.

Selkärankaisten osalta päättely on perinteisestä näkökulmasta helppoa. Perimältään kaksinkertaista eliötä on ollut tapana pitää yksilönä, jos sillä on potentiaalia jossakin vaiheessa elää itsenäistä elämää. Näin tarkasteltuna hedelmöittynyt munasolu on jo omanlaisensa yksilö.

Riippuvuus emoyksilöstä vaihtelee selkärankaisten välillä suuresti. Kalojen hedelmöittynyt kutusolu on jo aika lailla omillaan, kun puolestaan kissan hedelmöittynyt munasolu vaatii pitkän kehitysajan emon sisällä sekä huoltoa kehon ulkopuolella, ennen kuin kissa on valmis itsenäiseen elämään.

Sukusolujen tai perimältään yksinkertaisten tumallisten solujen elämänkaaret vaihtelevat paljon eri eliöryhmissä. Jo eläinten joukosta löytyy paljon esimerkkejä, joissa yksilön rajaaminen ei onnistu yhtä helposti kuin selkärankaisilla.

Otetaan esimerkiksi vaikkapa mehiläiset. Onko perimältään yksinkertainen kuhnuri yksilö vai vain erityisen pitkälle kehittynyt siittiösolujen säiliö? Ovatko täysin toisistaan riippuvaiset, lisääntymiskyvyttömät työläiskloonit oikeastaan yksilöitä vai osa yhtenäistä biofilmiä, jossa jotkut solut ovat kiinteämmässä yhteydessä toisiinsa kuin toiset?

Kantasienet eli meille tutut haperot ja käävät elävät suurimman osan elinkierrostaan hedelmöittymättöminä kaksitumaisina rihmoina. Jos tätä elämänvaihetta verrataan selkärankaisiin, niin se muistuttaa hetkeä, jolloin siittiö on tunkeutunut munasolun sisään, mutta tumat eivät vielä ole yhtyneet.

Kotelosienet, kuten korvasienet tai pensselihomeet, puolestaan viettävät pääosan elämästään ”sukusoluvaiheessa”. Selkärankaisnäkökulmasta sukusolut viettävät itsenäistä elämää. Vain joskus kohdatessaan ne muodostavat lyhyeksi hetkeksi perimältään kaksinkertaisen solun, joka yleensä nopeasti tuottaa uusia ”sukusoluja”. Monet kotelosienet eivät tunnu välittävän suvullisesta lisääntymisestä lainkaan, eikä niiltä ole toistaiseksi löydetty suvullisia muotoja. (Timonen ja Valkonen 2018.)

Entäpä yhteisöt, joissa on monia erilaisia eliöitä? Tyypillisessä biofilmissä on monia erilaisia soluja, joista osa voi olla tumallisia ja osa tumattomia. Nämä solut kommunikoivat keskenään ja vaihtavat aineenvaihduntatuotteita. Ne vaikuttavat toistensa geenien ilmenemiseen, kasvuun ja toimintaan. Joskus biofilmeissä elävät solut kykenevät ainakin hetkellisesti elämään ilman kumppaneitaan, mutta tyypillisesti solut tarvitsevat tovereita.

Jäkälät ovat yksi esimerkki biofilmistä, jossa sienet ja viherlevät tai yhteyttävät bakteerit auttavat toisiaan hyvinkin vakiintuneissa suhteissa. Aiemmin jäkäläbiofilmit määriteltiin ulkonäkönsä mukaan tietyiksi lajeiksi. Nykyään jäkälät saavat lajinimensä sienisymbiontin mukaan, sillä yhteyttävän symbiontin vaihtuessa jäkälän ulkonäkö voi dramaattisesti muuttua. Esimerkiksi tupsalejäkälän (Ricasolia amplissima) väri muuttuu vaaleanharmaasta, sileästä kasvustosta lähes mustaksi muhkurakasvustoksi symbiontin vaihtuessa viherlevästä syanobakteeriksi.

Yleensä jäkäläsienet eivät kykene kovin hyvin itsenäiseen elämään, vaikka niitä voisikin jonkin verran kasvattaa laboratorio-oloissa. Kasvattaminen on kuitenkin vaikeaa ja hidasta, ja se vaatii samaan tapaan erikoisolot kuin ihmissolujen laboratoriokasvatus. Jäkälien viherlevät ja bakteerit voivat hiukan vapaammin vaihtaa isäntää tai joskus elää jopa yksikseen. Toki jäkälässä eläminen parantaa niiden mahdollisuuksia levittäytyä alueille, joissa ne eivät yksikseen selviytyisi.

Jäkälissä elää tyypillisesti monenlaisia muita eliöitä kuin ensisijainen isäntä ja yhteyttävä symbiontti. Jotkut näistä eliöistä voivat tuottaa vaikkapa UV-valolta suojaavia väriaineita tai vain loisia suojaisassa ympäristössä (Spribille 2016).

Jäkälän kaltaisissa kiinteissä symbiooseissa jo lajin määrittäminen tuotti ongelmia ennen tehokkaita DNA-analyysejä. Vielä hankalampaa on määritellä, missä menee jäkäläyksilön rajat. Onko kiven peittävä poronjäkälämatto yhtä yksilöä, ja onko siitä irtoava itsenäistä elämää aloitteleva jäkälänpala myös yksilö? Voiko ilman symbionttia ilmassa leijaileva sieni-itiö olla yksilö, vaikka se ei pysty elämään, ellei se löydä itselleen sopivaa kumppania?

Keräsienten kohdalla asiaa vielä mutkistaa sinisolujen sisällä asuvat bakteerit, jotka ovat sopeutuneet juuri tähän elinympäristöön. Osalla keräsienistä on niiden kanssa pitkä yhteinen evoluutio. Bakteerit auttavat sieni-itiöitä itämään, rihmoja kasvamaan ja muokkaamaan ympäristöään (Bianciotto ym. 2000). Missä vaiheessa nämä bakteerit voidaan laskea osaksi sienisolua samoin kuin bakteereista kehittyneet mitokondriot, joita ilman sieni ei voi elää?

Keräsienet ovat myös täysin riippuvaisia kasvikumppaneistaan. Kestoitiöt voivat säilyä vuosia maassa passiivisina ja itsenäisinä, mutta ilman aktiivista yhteyttä kasviin keräsienten solut eivät toimi tai kasva. Myös useimmat kasvit ovat riippuvaisia keräsienistä selviytyäkseen luonnossa. Jos kasvi on ravinteiden saannissaan täysin riippuvainen sienikumppanistaan, voidaanko sitä pitää itsenäisenä yksilönä vai onko kyseessä erilaisten solujen biofilmi, jossa tehtävät on jaettu eri solujen ominaisuuksien mukaan?

Lisäksi on erilaisia kiinteästi sienen ja kasvin pinnoilla eläviä bakteereita, jotka auttavat liottamaan esimerkiksi fosforia sienille ja kasveille sopivaan muotoon. Kun otetaan ne huomioon, solujen yhteiselo muuttuu yhä moninaisemmaksi ja yksilön rajat hämärtyvät (Frey-Klett ym. 2007).

Kaikki selkärankaiset ja itse asiassa kaikki eläimet, monisoluiset ja tumallisetkin ovat kehittyneet ympäristössä, jossa on paljon erilaisia tumattomia. Sellaista tumallista eliötä ei ole olemassa, joka olisi riippumaton tumattomista ja jonka ei tarvitsisi elämässään ottaa huomioon tumattomia.

Tumalliset eliöt ovat alun perin syntyneet tumattoman arkeonin ja bakteerin yhteistyön seurauksena. Tämä tapahtui ympäristössä, jossa eliöt jo olivat jatkuvassa kanssakäynnissä monien muiden eliöiden kanssa. Arkeonien nielaisemista bakteereista kehittyi pikkuhiljaa arkeonisoluista täysin riippuvainen mitokondrio, ja arkeonit luovuttivat energiantuotantonsa bakteerin hoidettavaksi (Timonen ja Rinta-Kanto 2017). Pikkuhiljaa tästä tehokkaasta symbioosista muodostuivat tumalliset eliöt, jotka selvisivät eliöiden keskinäisessä kilpailussa erittäin hyvin.

Yhä tänä päivänä niin ihmiset kuin muutkin tumalliset ovat erikoinen sekoitus sisäkkäisiä ja vierekkäisiä erilaisia soluja – siis yhdenlainen biofilmi. Ihmisbiofilmissä on ihmissolujen lisäksi monenlaisia muita välttämättömiä soluja. Ihmisen iho, limakalvot ja suolisto ovat pullollaan erilaisia bakteereita, arkeoneja ja sieniä, joiden toiminta on välttämätöntä ihmisen hyvinvoinnin ja elossapysymisen kannalta.

Erilaiset eliöt toimivat jatkuvasti yhdessä ihmissolujen kanssa, jotta kokonaisuus pysyisi toimintakykyisenä ja pystyisi suojautumaan ulkoa tulevia uhkia vastaan. Erilaiset solut kommunikoivat jatkuvasti keskenään ja vaikuttavat toistensa toimintaan. Esimerkiksi suolistobakteereilla tiedetään olevan valtava vaikutus ihmisen terveyteen ja mielentilaan (Madison ja Kiecolt-Glaser 2017).

Ihmiskeho on riippuvainen sen erilaisista soluista, olivatpa ne tumallisia tai tumattomia. Ilman erilaisia mikrobeja ihmiskeho kuolee. Toisaalta osa näistä mikrobeista voi vaihtua, ja normaalielämässä saamme päivittäin uusia mikrobisoluja niin muilta ihmisiltä kuin ruoasta tai hengittämästämme ilmastakin.

Missä siis menevät peruskoulussa niin selkeän ihmisyksilön rajat? Vaihtoehtoja on monia. Ihmisyksilö voisi olla vain diploidit ihmissolukloonit sisältävä yksikkö. Tällöin ihmisen sukusolut eivät olisi osa kyseistä yksilöä vaan osa erillisiä potentiaalisia yksilöitä. Ihmisyksilö voisi myös olla sellainen hetkellinen yksikkö, joka sisältää kaikki ihmiselle tarpeelliset ihmis- ja mikrobisolut sekä lisääntymiseen tarvittavat solut.

Voi myös ajatella, että jokainen ihmisbiofilmin solu on oma yksilönsä, jolla on tärkeä rooli äärimmäisen pitkälle organisoidussa ihmisen muotoisessa biofilmissä. Tämän biofilmin eri yksilöt ajoittain kuolevat, vaihtuvat tai lisääntyvät, ja näin se muuttuu muiden biofilmien tapaan syntymästä biofilmin hajoamiseen asti. Voi myös ajatella, että ihmiset ovat vain yksi muuttuva osa maapallon biomin laajempaa biofilmiä, jossa solut organisoituvat erilaisiksi biofilmeiksi hajotakseen jälleen ja muodostaakseen erilaisia biofilmejä.

•

Lue myös:

Elonkirjo muuttaa – miltä näyttävät asuntomarkkinat?

Luontokadon syyt, seuraukset ja pysäyttäminen

Sienien hämmentävä maailma

•

Haluatko pysyä kärryillä uusimmista tiedeartikkeleista? Tilaa Tieteessä tapahtuu -uutiskirje!