Bioloog ja semiootik Kalevi Kull on koondanud raamatusse pealkirjaga „Teoreetilisest bioloogiast: eluteadus matemaatika ja semiootika vahel“ teoreetilise bioloogia kevadkoolide jaoks kirjutatud lood. Need üritused kestavad juba 45 aastat ning teoreetilise bioloogia kevadkoolidest kujunes juba ammu uute bioloogiliste, kuid mitte ainult bioloogiliste, ideede idanemiskoht ja kasvulava. Kalevi Kull on olnud nende kokkusaamiste initsiaator ja ideeline hing.

Praeguses teoses on need artiklid kõik hoopis teist nägu ja tegu kui omaaegsetes teoreetilise bioloogia kevadkoolide kogumikes. Esimesena torkab silma kohutav vormiline ebakõla. Olid ju kevadkoolide materjalid algselt paljundatud kujul osavõtjatele jagatud ning alates 1983. aastast ilmusid trükitud brošüürina. Käesolev teos on aga igati monograafia mõõtu üllitis, kokku pea 500 lehekülge, heal paberil, korralikult toimetatud, varustatud nimede ja terminite indeksiga. Meelde tuleb ehk kohatugi võrdlus Vennaskonna ansambli omaaegse ragiseva ja venitava kasseti ja tänapäevase CD-l oleva versiooni vahel. Kvaliteet on läinud võrratult paremaks, kasutamine on mugavam, aga miski kunagisest hõngusest on jäänud ainult mälestustesse. Omaaegsed kehval paberil, laguneva köitega, ebaühtlase trükiga, täissoditud kevadkoolikogumikud on mu riiulil alles ja kui muidu ei saa aru, et aeg on edasi läinud ja noorus seljataha jäänud, siis vaatan neid. Nostalgia, mis muud, aga sellessamas nostalgias on ka uue lootus ja ootus. Õnneks on kevadkoolide kogumikud veebis vabalt kättesaadavad ja kasutatavad.¹

Võrreldes omaaegsete kogumikega on praeguses teoses olevad tekstid omandanud hoopis uue ilme ja tähenduse. Selliselt kokku koondatuna jutustavad nad minu arvates ühe kena loo bioloogiateaduse ja semiootika arengust ja omavaheliste seoste tekkimisest. Ma jagaksin kõik kogumikus olevad artiklid kahte suurde rühma: bioloogia teooriat puudutavad ja teoreetilist bioloogiat käsitlevad. Nagu näha, soovin eristada bioloogia teooriat ja teoreetilist bioloogiat. Ilmselt pole see küll väga teaduslik eristus, aga ometigi joonistub see Kalevi Kulli artiklite põhjal selgelt välja. Esiosa 19 artiklis (1975–1993) käsitletakse bioloogia teoreetilisi küsimusi. Pööre bioloogia teooriast teoreetilisse bioloogiasse toimus millalgi 1990. aastate keskel. 1994. aastal koos venna Olevi Kulliga (1955–2007) kirjutatud artiklis „Biosüsteemide mudelite testimisest“ on kokku võetud bioloogia teoreetiline osa ning edasi tulevad juba selgelt teoreetilisse bioloogiasse kuuluvad artiklid, mis on ilmunud aastatel 1995–2019. Kummatigi annab see mulle võimaluse jutustada omaenda bioloogiast arusaamise lugu. Milles see eristus siis seisneb?

Teooria vältimatus bioloogias

Ilma teooriata pole teadust. Me ei saa astuda uksest välja ja hakata lihtsalt teadust tegema, kuigi just bioloogia puhul see kiusatus tekib. Vähemalt mina hakkasin looduse vastu huvi tundma just nimelt elusolendeid vaadeldes ja kogudes. Kohe kindlasti ei toimunud see teooriavabalt. Ikkagi sai vaadatud raamatuid ja käidud ülikooli zooloogiamuuseumis. Ilmselt sealt hakkas idanema idee, et millegi teadasaamiseks tuleb teha vaatlusi ja eksperimente ning enne tuleb välja mõelda, mida ja milleks me vaatleme ja katsetame. Minu tähtis tõdemus oli teadlastele muidugi ammu teada asi. Juba Charles Darwin kurtis oma 1861. aastal kirjutatud kirjas majandusteadlasele Henry Fawcettile: „Umbes kolmkümmend aastat tagasi oli palju juttu sellest, et geoloogid peaksid ainult vaatlema ja mitte teoretiseerima ja ma mäletan, kuidas mõned ütlesid, et sellisel juhul võib inimene sama hästi minna ka kruusaauku ja loendada seal veeriseid ja kirjeldada värve. Kui kummaline on see, et keegi ei taibanud, et iga vaatlus, millest on kasu, toetub või vastandub mõnele vaatele!“² Bioloogia teooriapool on samuti rikkalik. Loomulikult erineb see näiteks teaduse klassikaliseks mudeliks kujunenud füüsikalistest teooriatest, aga bioloogia ongi ju teistsugune teadus kui füüsika. Sellest saab lähemalt lugeda Kalevi Kulli põhjalikust ülevaatest „Elu enese reeglid“ (lk 301–329). Nii kasutatakse bioloogias samuti tervet hulka teooriaid ja mudeleid, millest mingigi ülevaate andmine on üsna lootusetu ülesanne. Aga ehk väike pilguheit ajalukku aitab mälu värskendada.

Kõige paremaks näiteks bioloogiateooriast on loomulikult Charles Darwini evolutsiooniteooria. Darwini esitatuna puudus sellel matemaatiline kuju, kuid 1930.-40. aastate populatsioonigeneetikute (Karl Pearson, Ronald Fisher, Sewall Wright, J. B. S. Haldane) töödega on loodud ka vastavad matemaatilised mudelid. Evolutsiooniteooria nn uus süntees siduski loodusliku valiku geneetikaga, kasutades selleks matemaatilisi mudeleid. Seda täiendasid 1943. aastal mutatsioonide tekke juhusliku iseloomu tõestanud itaalia mikrobioloog Salvador Luria (1912–1991) ja saksa-USA biofüüsik Max Delbrück (1906–1981). Selleks kasutasid nad nii matemaatilist mudelit kui ka eksperimenti (nn fluktuatsioonitest).

1953. aastal tehti kindlaks pärilikkuseaine DNA struktuur, milleks kasutati füüsikalisi ja keemilisi meetodeid ja ka füüsiliste mudelite loomist.³ Viimast võib pidada arvutisimulatsioonide eelkäijaks. Vahemärkusena võib öelda, et selliste molekulimudelite arendamisega tegeleti väga edukalt ka Tartu ülikoolis.⁴ 1920. aastatel töötati välja matemaatilised mudelid, mis kirjeldasid kiskja ja saaklooma vastastikku sõltuvat populatsioonidünaamikat (Lotka ja Volterra mudel). See pani aluse teoreetilisele ökoloogiale. Matemaatilisele epidemioloogiale pani aluse Kermacki-McKendricki teooria, millest on üks artikkel ka käesolevas kogumikus (lk 129–131). Frank Macfarlane Burnet oli 1959. aastal esitanud klonaalse selektsiooni teooria, mis pani aluse adaptiivse immuunsuse tänapäevasele käsitlusele. Neuroteaduste seisukohalt oli muidugi fundamentaalse tähtsusega Hodgkini-Huxley närviraku mudeli loomine 1952. aastal. 1970.–80. aastatel kasutati palju matemaatilist modelleerimist, tänapäeval suurte andmemahtude analüüsi ja arvutisimulatsioone. Suur osa sellest bioloogia teooriapoolest ongi just selline.

Sellesse, bioloogia teoreetilisse ossa kuuluvad artiklid, kus Kalevi Kull on käsitlenud organismide paljunemist ja kasvu, mh kasvu piiravaid mehhanisme, liikide teket ja liigi tuvastuskontseptsiooni. Taimekoosluste teooria valda kuuluvad artiklid, kus ta käsitleb liikide kooseksisteerimise mehhanisme. Samuti käsitleb ta biosüsteemide matemaatilise modelleerimise probleeme. Need on huvitavad ja head artiklid, aga ilmselt jäävad need siiski peamiselt spetsialistide nautida. Hoopis teine lugu on aga teise poolega, mida ma kutsun teoreetiliseks bioloogiaks.

Teoreetilise bioloogia vältimatus

Teoreetilise bioloogiana mõistan püüet luua ühtset teoreetilist raamistikku bioloogiliste nähtuste käsitlemiseks. Ideaalis leiaks see teooria vastuse küsimusele „mis on elu?“. Sellisena mõistetult võib teoreetilise bioloogia alguse viia tagasi juba Vana-Kreekasse. Lähema eellase tänapäevastele käsitlustele ja sealhulgas ka biosemiootikale leiame aga ilmselt saksa natuurfilosoofiast (Naturphilosophie), mis kujunes välja XIX sajandi alguses ning mille tuntumad esindajad on Johann Gottfried Herder (1744–1803), Friedrich Schlegel (1772–1829) ja Friedrich Wilhelm Joseph Schelling (1775–1854). Natuurfilosoofid käsitlesid kogu maailma tervikliku süsteemina, püüdes luua aja, ruumi, aine ja elu ühtset käsitlust, kus elusolendid tekivad küll elutust mateeriast, kuid ei ole sellele taandatavad. Loodusnähtused, nagu valgus, magnetism, keemilised reaktsioonid või elusolendite arengus vormi kujunemise protsess, olid nende arvates põhjustatud vaimu (Geist) vallas toimuvatest fundamentaalsetest dünaamilistest muutustest. Natuurfilosoofia keskse idee võib kokku võtta järgmise maksiimiga: tervik ei koosne osade summast, ta on midagi suuremat ja täiuslikumat. Järelikult ei saa terviklikku süsteemi uurida nii, et me võtame selle osadeks lahti ja uurime igat osa eraldi.

Selline käsitlusviis, mida me tänapäeval nimetame reduktsionismiks, ei anna meile ülevaadet tervikust selle täielikkuses ja täiuslikkuses. XIX sajandi jooksul toimus teadustes kiire areng, näiteks bioloogias Darwini evolutsiooniteooria, ja natuurfilosoofilised vaated jäid lootusetult iganenuks. Ometigi natuurfilosoofia ei kadunud täielikult ja XIX sajandi lõpus ning XX sajandi alguses toimus selle taassünd. Nii näiteks asutas Tartu ülikooligagi seotud Nobeli auhinna laureaat Wilhelm Ostwald (1853–1932) 1902. aastal ajakirja Natuurfilosoofia Annaalid (Annalen der Naturphilosophie), kus avaldas selleteemalisi uurimusi. Vähemalt bioloogia vallas on neonatuurfilosoofia kõige tuntumaks esindajaks kahtlemata Hans Driesch (1867–1941), kellest on juttu ka käesolevas raamatus.⁵ Neonatuurfilosoofia taassündi võib ilmsesti seostada vastureaktsioonina XIX sajandil levima hakanud looduse kui masina metafoorile ja kapitalistlikule tööstuslikule tootmisele, mis tegeles kaubastatud ja inimesest võõrandunud objektidega. Hans Driesch tegeles eksperimentaalse embrüoloogiaga ja oma katsetele tuginedes arendas välja neovitalistliku bioloogiakäsitluse. Tema töödest on tuntumad „Orgaaniline filosoofia“⁶ ja muidugi kogu Drieschi metafüüsikat kokkuvõttev „Reaalsus: metafüüsiline käsitlus“.⁷ 1901. aastal avaldas botaanik Johannes Reinke tähendusliku peakirjaga teose „Sissejuhatus teoreetilisse bioloogiasse“.⁸ Sissejuhatuses kirjutab Reinke teoreetilisest bioloogiast: „Ka leiame me filosoofide töödes, alates kreeka antiikajast kuni tänase päevani välja, palju teoreetilise bioloogiaga seotud küsimuste erinevaid käsitlusi. Kuid vaatamata sellele kõigele ootame seniajani läbitöötatud teooriat, mis käsitleb elu.“⁹ Esimeses peatükis selgitab Reinke, mille poolest erineb teoreetiline bioloogia natuurfilosoofiast, kuid tõdeb siiski, et need mõlemad on väga tihedalt seotud. Teoreetiline bioloogia peaks tuginema ainult empiirilisetele andmetele ja hoiduma igasuguse kosmilise intelligentsi käsitlemisest.

Hans Drieschi vaimus teoreetilise bioloogia arendajate hulka kuulub jällegi Eestiga tihedalt seotud ja ka Kalevi Kulli artiklites korduvalt käsitlemist leidnud ökoloog Jakob von Uexküll (1864–1944). Üks tema teoseid kannabki pealkirja „Teoreetiline bioloogia“ („Theoretische Biologie“, 1920).¹⁰ Von Uexküll uuris lihaste füsioloogiat, selgrootute närvitalitlust ja käitumist. Omailma ja funktsiooniringi kontseptsiooni kasutusele võtjana loetaksegi teda biosemiootika üheks rajajaks.¹¹ Teoreetilise bioloogiaga tegelevad uurijad (Alexander Gurwitsch, Hans Spemann, Paul Weiss, Ludwig van Bertalannafy) püüdsid täpsemalt seletada, kuidas töötab Drieschi postuleeritud ontogeneesi organiseeriv jõud ehk entelehhia. Peale suurepäraste eksperimentaalbioloogiliste tööde, mille eest näiteks Hans Spemann sai 1935. aastal Nobeli auhinna, arendasid nad välja morfogeneesi väljateooria, mida võib pidada neonatuurfilosoofia kõige suuremaks tulemuseks. Nüüd olemegi peaaegu jõudnud Kalevi Kulli raamatus käsitletud kesksete teemadeni, mis on seotud semiootika ja biosemiootikaga.

Biosemiootika vältimatus Tartus

Suund, mida Kalevi Kull on arendanud, seob teoreetilise bioloogia semiootikaga. Tulemuseks uhke nimega teadussuund – biosemiootika, mis peab kogu elusa organiseerivaks olemuseks semioosi ehk märgiprotsessi. Ma arvan, et see on kõige silmapaistvam asi, mis on viimase poolsajandi jooksul õnnestunud Tartus välja mõelda. Ja Tartu ning laiemalt Eesti pole siinkohal sugugi mitte tähtsusetu kohamäärang. Paiga olulisusest teoreetilise mõtte arengus on kirjutanud Kalevi Kull ise: „Intellektuaalses ajaloos, kui seda põhjalikumalt analüüsida, võib märgata paigaga seotud varjatud mustreid. Nimelt on võimalik, et mingi paigaga tugevamalt seotud tippteadlaste vaateis leidub mõnikord teatavaid ühisjooni, kokkulangevaid kalduvusi, samasuunalisi eelistusi“ (lk 391). Kindlasti nii see ongi, semiootika oli Tartus Juri Lotmani koolkonnana olemas, bioloogiast rääkimata, oli ainult vaja taiplikku meelt, mis need kaks ühendaks millekski suuremaks, kui nad olid eraldi.

Teoreetilise bioloogia arendamine on ülivajalik ja asjaolu, et see toimub väga suurel määral Eestis, on lihtsalt suurepärane. Võistelda maailmateaduse areenil bioloogias on lootusetu, küll on see aga täiesti võimalik teoreetilises bioloogias, nagu seda on näidanud Kalevi Kulli loodud biosemiootilise ökosüsteemi areng.

Tähtis on mõistmine, püüe aru saada millestki teistsugusest, meist erinevast. Fjodor Dostojevski on kirjutanud, et inimene on saladus, Kalevi Kull kirjutab, et lisaks inimesele on ka elu saladus. Ta tunnistab, et kogumiku kirjutistel on sarnasust luulega: „ … nad on tähendustihedad, elu mõistmise kires kirjutatud“ (lk 5). Täpselt nii see ongi! Ühtaegu peitub selles ka nende tekstide tugevus ja nõrkus. Nad võivad jääda vahele, vahekohta, vakatusse teaduse ja luule vahel, matemaatika ja semiootika vahel. Aga ma ei karda seda. See, kellele neid vaja on, leiab nad ka sealt üles. Või ilmselt oleks õigem öelda, et kellel neid vaja on, selle juurde tulevad need tekstid nagunii.

1 Vt: https://kevadkool.elus.ee

2 Charles Darwin, Anna Seward, More Letters of Charles Darwin. London: John Murray. Vol I, 1903, lk 195. Autori tõlge.

http://darwin-online.org.uk/content/frameset?itemID=F1548.1&viewtype=text&pageseq=1

3 Avastusloo kohta vt: James Watson, Kaksikheeliks: isiklik jutustus DNA struktuuri avastamisest. Tartu: Elmatar, 2003.

4 Vt lähemalt: Raik-Hiio Mikelsaar, Tartu atomaarmolekulaarsed plastmudelid ületavad kvaliteedilt välismaiseid analooge. – Tartu Ülikooli ajaloo küsimusi XLVI, 2018, lk 89–101. https://ojs.utlib.ee/index.php/TYAK/article/view/14604/9587

5 Hans Drieschi, biosemiootika ja vitalismi suhteid lahkab tuntud biosemiootik Jesper Hoffmeyer oma eesti keeldegi tõlgitud raamatus: Jesper Hoffmeyer, Biosemiootika: uurimus elu märkidest ja märkide elust. Tallinn: TLÜ Kirjastus, 2014, lk 32–37.

6 Hans Driesch, Philosophie des organischen: Gifford-vorlesungen gehalten an der Universität Aberdeen in den Jahren 1907–1908. Leipzig: W. Engelmann, 1909. Esimene köide: https://archive.org/details/philosophiedesor01drie/page/n6 Teine köide: https://archive.org/details/philosophiedesor02drie/page/n6

7 Hans Driesch, Wirklichkeitslehre: ein metaphysischer Versuch. Leipzig: Verlag E. Reinicke, 1922. https://archive.org/details/wirklichkeitsleh00hans/page/n6

8 Johannes Reinke, Einleitung in die theoretische Biologie. Berlin: Verlag von Gebrüder Paetel,1901. https://archive.org/details/einleitungindie00reingoog/page/n8

9 Johannes Reinke, Einleitung in die theoretische Biologie. Berlin: Verlag von Gebrüder Paetel,1901, lk iii.

10 Ingliskeelne tõlge: Jakob von Uexküll, Theoretical biology. New York: Harcourt, Brace & company, inc. London: K. Paul, Trench, Trubner & co. ltd. 1926. https://archive.org/details/theoreticalbiolo00uexk/page/n5

11 Vt lähemalt: Jakob von Uexküll, Omailmad. Koostanud Kalevi Kull ja Riin Magnus. Ilmamaa, Tartu 2012.