Rottia jotka rakastivat kissoja (toksoplasma, osa 1)

There’s something inside me that pulls beneath the surface, consuming, confusing…*

Joka kolmannella ihmisellä on aivoissa loisia. Esimerkiksi minulla niitä on vähän vielä keskimääräistä todennäköisemmin, koska olen ollut melko paljon tekemisissä kissojen kanssa. Vieläpä sellaisten kissojen kanssa, jotka ovat syöneet jyrsijöitä. Ehkä sellaisiakin jyrsijöitä, jotka ovat olleet kummallisen pelottomia kissoja kohtaan. Jyrsijöiden pelottomuus on johtunut loisesta niiden aivoissa. Mutta ei hätää, ei se loinen ihmiselle mitään tee. Ei ainakaan syötä kissalle. Ei sillä tosin mitään hävittävää ole, vaikka yrittäisi syöttää… Voikohan sillä olla jotain sivuvaikutuksia, jos jokin aivoissa yrittää tehdä ihmisestä kissanruokaa…?

Toksoplasma on yksisoluinen eliö, loinen, jonka pääisäntiä ovat kissaeläimet. Väli-isänniksi käyvät muut nisäkkäät ja linnutkin. Toksoplasman pulma on, että voidakseen lisääntyä suvullisesti sen on päästävä kissan suoleen. Jos loinen on jo päätynyt jonkin muun eläimen kudoksiin, sen suku voi jatkua käytännössä vain, jos kissaeläin syö loisen asuttaman eläimen.

Hyönteisistä tunnetaan useita esimerkkejä, missä loinen aivopesee isäntänsä tekemään jotain kummallista. Esimerkiksi lampaita ja muita kotieläimiä loisivan Dicrocoelium dendriticum maksamadon elämänkierto on tunnettu jo pitkään, mutta silti se ei lakkaa kuulostamasta tieteistarinalta. Yhdessä elämänvaiheessaan pieni maksamato tekee muurahaisia hulluiksi. Loisen saaneet muurahaiset kiipeävät joka illan viiletessä heinänlatvaan ja jäävät sinne keikkumaan. Vasta päivän lämmetessä niiden järki palaa ja ne laskeutuvat alas toimittelemaan normaaleja asioitaan. Lampaat laiduntavat mielellään heinää viileään aikaan…

Nisäkkään hermoja ei ole niin helppo peukaloida kuin hyönteisen, eihän? Ei, veriaivoeste pitää hyvin pöpöjä loitolla. Toksoplasma voi kuitenkin päästä veriaivoesteestä läpi (1). Akuutti infektio menee ohi, mutta aivoissa toksoplasma voi sitten asua isännän koko lopun eliniän. Pienet toksoplasmat mahtuvat pesiytymään hermosolujen sisään ja saavat soluihin aikaan pieniä rakkuloita, kystia.

Toksoplasman vaikutus rottiin kuulostaa vähintään yhtä paljon tieteistarinalta kuin maksamadon vaikutus muurahaisiin. Toksoplasma voi poistaa rotan synnynnäisen pelon kissoja kohtaan (Berdoy ym. 2000). Käsittämätöntä kyllä, vaikutus kohdistuu vain kissoihin. Toksoplasman saaneet rotat pelkäävät edelleen esimerkiksi muita petoeläimiä kuin kissoja. Eikä kissanpelon poistaminen riitä, jollain tavoin toksoplasma kytkee piuhat uusiksi rotan päässä niin, että kissanhaju alkaa tuntua rotasta jopa puoleensavetävältä!

Tuhannen taalan kysymys on: miten se sen tekee? Sellaista aivokirurgia ei ole vielä syntynytkään, joka pystyisi likimainkaan samaan kuin tämä yksisoluinen ötökkä.

Yksi toksoplasman temppu on, että se on ”varastanut” geenejä joltain isäntälajiltaan. Jossain vaiheessa loisen ja isäntien intiimiä yhteiseloa loisen perimään on kopioitunut kaksikin versiota tärkeästä nisäkäsgeenistä (Gaskell ym. 2009) (2). Toimiessaan tämä geeni poistaa jarruja dopamiinin tuotannolta. On kokeellisesti havaittu, että toksoplasman nisäkäsgeenit toimivat isännän hermosolujen kystissa ja että toksoplasma tosiaankin lisää dopamiinin tuotantoa nisäkkäiden hermosoluissa (Prandovszky ym. 2011).

Dopamiini on keskushermostoon vaikuttava aine (3). Sillä on merkitystä esimerkiksi aloitekyvyn, motivation, vireystilan, lipidon, unen ja oppimisen kannalta. Lyhyesti dopamiini on tärkeä aine, kun päätät mitä haluat. Tavalla tai toisella dopamiiniin kytkeytyvät esimerkiksi monien huumeiden vaikutus, parkinsonin tauti ja skitsofrenia. Jos joku pöpö tosiaan pääsee peukaloimaan dopamiinin tuotantoa, on helppo ymmärtää, että sillä voi olla merkittäviä vaikutuksia isäntäeläimen psyykeen. Vaikutuksen todellisuuteen viittaavat havainnot, joiden mukaan dopamiinia salpaavat psyykelääkkeet saattavat suojata toksoplasman saaneita rottia sairastumasta kissapelottomuuteen (Webster ym. 2006) (4).

Muuttavatko aivoissa piilevät toksoplasmat sitten oikeasti ihmisten käyttäytymistä? Oikea vastaus on, että kukaan ei tiedä. Asiaa tutkitaan.

* Linkin park: Crawling

(1) Toksoplasma voi päästä läpi myös istukasta ja tehdä sikiön hermostossa pahaa jälkeä. Se voi aiheuttaa esimerkiksi sokeutta, epilepsiaa ja henkisen ja motorisen kehityksen heikentymistä. Toksoplasma on syy, miksi raskaana olevien naisten on syytä huolehtia käsien desinfioinnista kissan hiekkalaatikon tyhjennyksen jälkeen. Toksoplasman voi saada myös esimerkiksi suolalihasta, multaisesta porkkanasta tai hengittämällä pölyä ladossa, missä kissat ja myyrät ovat temmeltäneet (tai ehkä sieltä saa ennemminkin myyräkuumeen, kissa on siisti eläin eikä yleensä kakkaile latoihin).

(2) Tyrosiinihydroksylaasi

(3) Toksoplasmalla itsellään ei tietenkään ole keskushermostoa eikä mitään muitakaan solurakenteita, koska se on solu.

(4) Psyykelääke estää rottien käyttäytymisen muuttumista kissanhajua suosivampaan suuntaan yhtä tehokkaasti kuin toksoplasmaa vastaan käytetty loislääke (Webster ym. 2006). Tämä tulos ei kuitenkaan todista oikein mitään, koska kummallakaan lääkityksellä ei saatu tilastollisesti merkitseviä tuloksia. (Vertaa: jos hunaja tehoaa yskään yhtä hyvin kuin yskänlääke, se ei tarkoita, että hunaja auttaisi yskään, koska yskänlääkkeidenkin teho yskän hoitajana on kyseenalainen.) Julkaistujen tulosten epävarmuus unohtuu helposti populaareista kirjoituksista (Kaaro 2011) ja tutkijoilta itseltäänkin (Prandovszky ym. 2011). Tulosten tulkintaa monimutkaistaa vielä se, että molemmilla lääketyypeillä havaittiin (tilastollisesti merkitseviä!) vaikutuksia niiden rottien käyttäytymiseen, joilla ei ollut toksoplasmainfektiota – terveistä rotista lääkettä saaneet viettivät enemmän aikaa kissanhajussa kuin lääkitsemättömät.

Viitteet:

Berdoy, M., Webster, J. P. ja Macdonald, P. W. 2000: Fatal attraction in rats infected with Toxoplasma gondii. Proc. R. Soc. B. 267: 1591-1594.

Gaskell, E. A., Smith, J. E., Pinney, J. W., Westhead, D. R. ja McConkey, G. A. 2009: A unique dual activity amino acid hydroxylase in Toxoplasma gondii. PLoS One 4: e4801.

Kaaro, J. 2011: Vaikuttaako kissan loinen ihmisen mieleen? Helsingin Sanomat 1.11.: D2.

Prandovszky, E., Gaskell, E., Martin, H., Dubey, J. P., Webster, J. P. ja McConkey, G. A. 2011: The neurotropic parasite Toxoplasma gondii increases dopamine metabolism. PLoS One 6: e23866.

Webster, J. P., Lamberton, P. H. L., Donnelly, C. A. ja Torrey, E. F. 2006: Parasites as causative agents of human affective disorders? The impact of anti-psychotic, mood-stabilizer and anti-parasitic medication on Toxoplasma gondii‘s ability to alter host behavior. Proc. R. Soc. B. 273: 1023-1030.

Ajattelin, että parempi laittaa tämän juttusarjan kakkososa Filosofia ja muu hömppä -osastoon toiseen blogiin, koska jutussa esiintyy muun muassa sanapari “vapaa tahto”: Sinun tahtosi ei ole sinun.

(C) Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Tiedettä Siperiasta

Palaan aikaisemmin käsittelemääni aiheeseen: vahvasti sosiaalisten kekomuurahaisten keskinäiseen tiedonvälitykseen. Siperialaiset tutkijat Reznikova ja Ryabko (2011) ovat saaneet läpi Behaviour-lehteen katsausartikkelin eläinten laskemiskyvystä. Katsauksessa tulee hyvin esiin tutkijoiden omat aikaisemmat kekomuurahaiskokeiden tulokset ja hyvä niin, tulokset ansaitsevat minusta aiempaa enemmän julkisuutta. Samalla tulee testattua sekin, onko huonoa julkisuutta olemassa; tiedetoimittaja on tehnyt jutusta repäisevän otsikon ilmeisesti vaivautumatta ensin lukemaan artikkelia (katso “nuuhkutesti”)…

Tutkijat ovat ujuttaneet katsaukseensa mukaan hiukan uusiakin tuloksiaan (1), mutta pääpiirteissään kaikki olennaisimmat havainnot julkaistiin jo monta vuotta sitten (Reznikova ja Ryabko 1994). Pulma oli, etteivät tutkijat osanneet mainostaa tuloksiaan. Niistä olisi hyvin kelvannut paukuttaa henkseleitä jossain huippujulkaisussa. Sen sijaan tutkijat raportoivat havaintonsa melko vaatimattomassa puolalaisessa lehdessä ja esimerkiksi hieno uusi havainto kekomuurahaisten tiedustelija-ruuanhakija -ryhmistä kuitataan keskellä tekstiä yhdellä virkkeellä, jossa ohimennen mainitaan muurahaisten ryhmien paljastuneen “alustavissa kokeissa”. Kaikki muutkin hienot tulokset on ripoteltu vähän sinne tänne ja soppaa on hämmennetty informaatioteorialla (Ryabko on matemaatikko).

Uusi yritys kertoa tuloksista (Reznikova ja Ryabko 2001) herätti jonkin verran keskustelua muurahaisharrastajissa, mutta ammattitutkijat eivät innostuneet ainakaan niin paljon, että olisivat alkaneet toistaa, varmistaa ja kehittää kokeita. Reznikova (2007, s. 351-357) raportoi ja pohti kokeiden tuloksia myös eläinten älykkyyttä laajasti ruotivassa kirjassaan.

Ensimmäinen hieno tulos: Vahvasti sosiaaliset muurahaiset voivat tehdä yhteistyötä pieninä viidestä kahdeksaan yksilön tiedustelija-ruuanhakija -ryhminä (“tiimeinä” tai “klikkeinä”). Ensimmäinen reaktioni oli, että mitä ihmeen “muurahaisten tiimejä”, kai sellaiset olisi opittu tuntemaan jo kauan sitten, jos sellaisia olisi (2)? Mutta eipä tiimien löytäminen ollutkaan ihan kevyt ja helppo homma. Löytö vaati, että muurahaiset tunnistetaan yksilöllisesti. Luonnossa kekomuurahaisten pesässä voi olla satojatuhansia yksilöitä, sellaisesta kuhinasta on käytännössä mahdoton erottaa kuka on kuka. Tutkitut muurahaiset elivätkin kasvatteina sisätiloissa.

Tiedustelija-saalistaja -ryhmiä on Reznikovan ja Ryabkon mukaan ainakin kolmella muurahaislajilla (3) ja parhaiten näistä lajeista kokeissa menestyi kaljukekomuurahainen (Formica polyctena) ja tutkijat keskittyivätkin myöhemmin tähän yhteen mestarilajiin. Suomalaisen harrastajasivun mukaan kaljukekomuurahainen on “erittäin vaikea tai mahdoton kasvatettava”. Työlästä ja hankalaa kasvatus kotioloissa epäilemättä olisikin, mutta laboratoriossa se onnistuu (4). Reznikovan ja Ryabkon laboratoriopesissä oli noin kaksituhatta yksilöä. Tutkijat pystyivät merkitsemään yksilöllisin maalitäplin kaikki aktiivisesti pesän ulkopuolella liikkuneet muurahaiset. Itse pesässä muurahaisia saattoi seurata läpinäkyvän katon kautta.

Testiareenalla muurahaiset saivat ensin harjoitella rauhassa muutaman viikon. Tiedustelijaehdokkaita kuljetettiin ruokapaikalle ja parhaita värväreitä valikoitiin sitten jatkokokeisiin. Tiedustelijat antoivat nälkäiselle tiimilleen ensin pikaisen välipalan ja lähtivät sitten hakemaan lisää. Myöhemmin, joskus vasta neljännen reissun jälkeen tiedustelija alkoi värväämään tiimiään liikkeelle. Kun tiimi lähti liikkeelle, tutkijat poistivat tiedustelijan!  Muiden ryhmä jäsenten piti löytää itselleen uusi ruokapaikan sijainti omin päin.

Toinen hieno tulos, tämä on minusta kaikista kovin juttu näissä tutkimuksissa: kekomuurahaisten tuntosarvikieli vertautuu täysin mehiläisten tanssikieleen, jolla mehiläiset voivat kertoa toisilleen mistä suunnasta ja kuinka kaukaa ruokaa löytyy. Kekomuurahaisten tuntosarvilla voi kertoa vielä mehiläisten tanssia tarkempia suunnistusohjeita. Ilman kontaktia tiedustelijaan ruuanetsijät eivät yleensä ehtineet löytää kokeen aikana ruokapaikkaa, mutta pätevän tiedustelijan kanssa tuntosarveiltuaan ryhmä marssi useimmiten epäröimättä oikeaan kohteeseen. Miten tiedustelijat viestinsä välittävät, sitä ei tiedetä – kukaan ei vielä osaa puhua muurahaista…

Kolmas hieno tulos: kekomuurahaiset osaavat ilmeisesti laskea – ja vielä aika pitkälle. Tuntuu aika käsittämättömältä, mutta kekomuurahainen voi ilmeisesti jollain tavoin kertoa tuntosarvillaan toisille, että ruokaa löytyy esimerkiksi seitsemännestätoista oksasta kolmestakymmenestä vaihtoehdosta. Reznikova ja Ryabko mittasivat ajan, joka kuluu erilaisten viestien välittämiseen. Oksien pituudella, tai niiden välimatkoilla ei ollut viestimiseen kuluneen ajan kannalta merkitystä, mutta oksien lukumäärällä ja palkkio-oksaksi arvotun oksan sijainnilla oli. Jos palkkio oli esimerkiksi heti ensimmäisessä oksassa kolmestakymmenestä vaihtoehdosta, tieto siitä oli paljon nopeammin kerrottu kuin, jos palkkio oli esimerkiksi yhdennessätoista oksassa. Kekomuurahainen osaa ilmeisesti  jotenkin välittää tällaisenkin viestin: “se yhdestoista oksa missä on usein ollut ruokaa, tiedäthän, nyt ruoka on siinä sitä seuraavassa oksassa” – ja tämä juttu on paljon nopeammin kerrottu kuin, jos oikeaksi oksaksi olisi alunperin vain arvottu sama kahdestoista oksa.

Vielä yksi kiva yksityiskohta tuloksista: jos testioksien runko oli ympyränmallinen, muurahaiset kiersivät sitä aina myötäpäivään (Reznikova ja Ryabko 2001). Miksi? Selvittäkääpä se.

En kuvaa tässä jutussa sen tarkemmin Reznikovan ja Ryabkon koejärjestelyä. Selkein kuvaus siitä on vuoden 2001 artikkelissa (pdf). Riittäköön tässä mainita, että koejärjestely vaikuttaa minusta aukottomalta.

(1) Tilastollista luotettavuutta lisättiin kolmivaiheisella koejärjestelyllä, ensin palkkio-oksa valittiin satunnaisesti, sitten painotettiin vahvasti yhden tai kahden oksan todennäköisyyttä ja kolmannessa vaiheessa valittiin oksa taas satunnaisesti.

(2) Siperian lisäksi Suomi on hyvä paikka huippusosiaalisille kekomuurahaisille. Suomessa on tehty muutakin kuin vain istuttu kusiaispesässä, täällä on hienot perinteet kekomuurahaisten tutkimisessa. Alan pioneeri R. Rosengren selvitti esimerkiksi kekomuurahaisten hienostunutta työnjakoa jo 1970-luvulla.

(3) Lajit olivat kaljukekomuurahainen, verimuurahainen (Formica sanguinea) ja Camponotus saxatilis – yhteistä näille lajeille on, että ne keräävät kirvojen mesikastetta (oikeiden…) puiden monimutkaisessa oksaverkostossa.

Missä oksassa hinaja on?

(4) Olen kerran hoitanut kekomuurahaisia kesätyönä; olin tutkimusapulaisena Tvärminnen biologisella asemalla ja kuukauden verran pidin pihamökissä huolta W. Forteliuksen Formica uralensis -pesistä. Voin paljastaa tässä yhden ammattilaisten kikan muurahaisten hallintaan: fluoni. Fluoni on liukasta ainetta, joka astian seinään siveltynä estää muurahaisia kapuamasta sieltä pois. En tiedä ovatko Reznikova ja Ryabko käyttäneet tätä konstia. Koeareenat he sijoittivat veden päälle niin, ettei oikaista voinut.

Viitteet:

Reznikova, Z. 2007: Animal intelligence: from individual to social cognition. Cambridge University Press, 472 s.

Reznikova, Z. ja Ryabko, B. 2011: Numerical competence in animals, with an insight from ants. Behaviour 148: 405-434.

Reznikova, Z. ja Ryabko, B. 2001: A study of ants’ numerical competence. Electron. Trans. Artif. Intell. 5 B: 111-126.

Reznikova, Z. ja Ryabko, B. 1994: Experimental study of the ants’ communication system with the application of the information theory approach. Mem. Zool. 48: 219-236.

(C): Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Luotiklusteri, ihminen ja pieni kivi

Luin Tähtisen ja Flynnin (2008) kirjaa, jonka pääaiheet ovat suuri ja tuntematon pimeä aine ja vielä suurempi ja vielä tuntemattomampi pimeä energia – oikein valaiseva kirja. Maailmankuvani kirjaimellisesti avartui pimeiden asioiden lisäksi tähtitieteilijöille varmasti hirmu tuttujen valoisien asioiden suhteen.

Pysähdyin kirjaa lukiessani ihastelemaan ja ihmettelemään Luotiklusteriksi kutsuttua isoa galaksijoukkoa. Luotiklusteri on syntynyt kosmisessa kolarissa, missä galaksijoukko on törmännyt suoraan ja kovaa päin toista galaksijoukkoa.

Mittasuhteet galaksijoukoista puhuttaessa ovat hämmentävän isoja. Hämmentävintä on ehkä se, että paikan päällä juuri mikään ei näyttäisi törmäävän juuri mihinkään, mutta kokonaisuutena mäjäys on silti maailmankaikkeuden tunnetun historia isoimpia.

Luotiklusterin ja toisen ison galaksijoukon kolarin jäljet ovat täältä meiltä Linnunradasta katsottuna juuri sopivan tuoreet, noin sadan miljoonan vuoden ikäiset (1). Satojen triljoonien kilometrien läpimittaisten galaksirykelmien varsinaisessa törmäyksessä on tietysti kestänyt tovi, vaikka törmäysvauhti on ollut viisitoista miljoonaa kilometriä tunnissa.

Olennaista galaksijoukoissa on, että galakseja on niissä hyvin harvassa. Kun galaksijoukot törmäävät, niiden galaksit eivät juuri törmää toisiinsa. Galaksijoukot lipuvat majesteettisesti toistensa läpi. Vaikka kaksi galaksia törmäisikin, galaksien tähdet eivät juuri törmäisi, tähtiä on galakseissa niin harvassa, että galaksit vain purjehtisivat toistensa läpi.

Mikä sitten oikein törmää, jos eivät galaksit eivätkä tähdet? Vastaus on kaasu. Kaasu on tosin vähän outo ilmaisu, kun puhutaan galaksien välisestä avaruudesta. Jos galaksien välisestä “kaasusta” ottaisi näytteen purkkiin ja toisi sen maapallolle, purkista löytyisi ylivoimaisesti paras supertyhjiö mitä täällä on nähty; parhaissakin ihmisen tekemissä tyhjiöissä on satatuhatta kertaa enemmän ainetta kuin galaksien välisessä kaasussa.

Luotiklusteri on kuvassa oikeanpuoleinen mötikkä. Vaaleanpunainen on lähinnä kaasua, sininen on gravitaation paljastamaa pimeää ainetta ja valkoiset ja oranssit täplät ovat valoisia galakseja.

Galaksien välinen kaasu on “kuumaa”. Kuumakin on vähän outo ilmaisu tässä yhteydessä. Lämpö on liikettä. Kuumassa kaasussa ainehiukkaset liikkuvat kovaa. Lämpötilaksi muutettuna ainehiukkasten liike vastaa kymmeniä miljoonia asteita. Galaksien välisessä kaasussa ainetta on kuitenkin niin naurettavan vähän, että eipä galaksien välisessä avaruudessa kuuma tulisi, jos sinne menisi.

Nyt päästään tämän jutun pääpointtiin: galaksijoukot ovat isoja. Niiden törmäys olisi paikan päällä katsottuna juuri yhtä jännittävää kuin voi kuvitella kahden supertyhjän tyhjiön törmäyksen olevan – mitään ei näkyisi. Kokonaisuutena katsoen törmäys on kuitenkin tolkuttoman iso (2). Totta kyllä, yksinäiset orvot ainehiukkaset (ionisoituneet vety- ja heliumatomit) liikkuvat kovaa ja kun ne sitten viimein sattuvat törmäämään, törmäys on atomitasolla raju. Törmäävät atomit “vinkaisevat” liikkeelle säteilykvantin. Galaksijoukkojen mittasuhteissa näistä vinkaisuista kasvaa kosminen karjunta. Törmänneet galaksijoukot säteilevät kuin jättimäinen kasa hulluksi tulleita hammaslääkärin röntgenlaitteita (3).

(Varoitus, jutussa seuraa vähittäinen siirtymä filosofiseen hömppään.)

Tähtitaivaan alla ihmisillä on ollut perinne tuntea itsensä pieneksi. Varsinkin sen jälkeen kun tajuttiin, että tähdet ovat aurinkoja. Tarkemmin sanottuna yötaivaalla näkyvät “lukemattomat” auringot ovat oman galaksimme lähiaurinkoja ja vielä niiden kirkasta eliittiä. Hyvissä olosuhteissa pari ihan läheistä naapurigalaksimme erottuu pelkillä silmillä, muita pitää tähystää kaukoputkella. Kymmenientuhansien triljoonien kilometrien päässä majailevaa Luotiklusteria tähystetään muun muassa satelliitin röntgenteleskoopilla.

Kuuden tuhannen triljoonan tonnin maapallo ei (paljon) liikahda, jos sitä potkaisee, maapallo on pieni aurinkoihin verrattuna, auringot galakseihin, galaksit… pointti ymmärretty. Ihminen on pieni. Mutta entäs sitten? Miksi iso olisi tärkeämpää kuin pieni? En keksi yhtään järkevää selitystä.

En yritä nostaa ihmistä mihinkään taianomaiseen ja muusta maailmasta riippumattomaan asemaan, päinvastoin. Ihminen on ainutlaatuinen eläinlaji ja esimerkiksi vesinokkaeläin on toinen ainutlaatuinen eläinlaji. Yksi vesinokkaeläimen ainutlaatuisista piirteistä on sähköaisti nokkaa muistuttavassa kuonossa. Yksi ihmisen ainutlaatuisia piirteitä on kyky saada selville, että on olemassa jotain sellaista kuin toisiinsa törmääviä galaksijoukkoja. Totta kyllä, useimmat ihmiset eivät usein mieti törmääviä galaksijoukkoja. Ihmiset miettivät suurimman osan elämäänsä lähinnä toisia ihmisiä (4), eikä siinä ole mitään pahaa. Monet muutkin eläinlajit ovat äärimmäisen kiinnostuneita lajikavereistaan. Suvullisesti lisääntyvälle ja sosiaaliselle lajille lajikaverit ovat elämän ja kuoleman kysymys.

Ihmisen merkitystä ei pidä vähätellä siksi, että ihminen on pienempi kuin galaksijoukko – ja aivan yhtälailla esimerkiksi pienen kiven merkitystä ei pidä vähätellä siksi, että se on pienempi kuin ihminen. Jokainen pieni kivi on ainutlaatuinen. Samanlaista ei voi olla jo pelkästään sen takia, että jokaisella kivellä on ainutlaatuinen sijaintinsa aika-avaruudessa. Juuri tällaista pientä kiveä ei voi olla olemassa ilman juuri tällaista maailmankaikkeutta – ja päinvastoin - juuri tällaista maailmankaikkeutta ei voi olla olemassa ilman juuri tällaista pientä kiveä! (Kiviä paljon pienempien alkeishiukkasten maailmassa yksilöllisyys on häilyvä käsite, elektronia ei voi sanoa yhtä varmasti ainutlaatuiseksi kuin pientä kiveä, mutta alkeishiukkasten parissakin jokainen tapahtuma on ainutlaatuinen.)

Viimeisenä vetona pieniä asioita väheksyvälle voi sanoa, että maailmankaikkeuskin on joskus ollut pieni, pienempi kuin pienin kivi – ja luulen, että voi ihan liioittelematta sanoa, että maailmankaikkeus on tärkeä…?

(1) Sata miljoonaa vuotta on tietysti kosmisesti lyhyt aika, mutta inhimillisesti niin pitkä että siitä on vaikea saada otetta. Mittakaavaa voi hakea vaikka mannerlaattojen liikunnasta: sadan miljoonan vuoden päästä Afrikka ja Eurooppa ovat törmänneet toisiinsa ja Välimeren paikalla on vuoria; toisaalta dinosaurukset rellestivät “maailman valtiaina” (lue: yleisimpinä planeettamme isoista elukoista) reilusti yli sata miljoonaa vuotta.

(2) Tuhat noniljoonaa joulea – vertaa: http://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(energy)

(3) Osaisiko joku sanoa kuinka paljon enemmän kaksi törmännyttä galaksijoukkoa säteilee kun hammaslääkärin röntgenlaite, en onnistunut selvittämään tätä relevanttia asiaa? Muutenkin otan mielelläni vastaan korjauksia jutun puutteista ja virheistä.

(4) Ostapa vaikka sanomalehti tai aikakauslehti ja laske jutut, jotka eivät kerro ihmisistä…

Viite:

Tähtinen, L. Ja Flynn, C. 2008: Universumin pimeä puoli. Ursa. 192 s. (Luotiklusterista 1E 0657-66 kerrotaan sivuilla 81-97. )

(C) Kuvakollaasi: vaaleanpunainen tuhru: Markevitch, M. ym., Nasa; sininen tuhru ja valkoiset ja oranssit täplät: Glowe, D. ym., Nasa.

(C) Teksti: Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Miksi en osaa suunnistaa?

En ole koskaan juossut kokonaista suunnistusrataa “pummaamatta”. Lähes poikkeuksetta pummieni joukossa on myös isoja eksymisiä, joissa minulla ei ole juuri mitään käsitystä missä olen ja mihin suuntaan pitäisi lähteä. Miksi näin, olenko tyhmä? Kai niinkin voi sanoa. Jos joku on huono vaikka matematiikassa sitä voi puolustaa sanomalla, että älykkyyttä on montaa lajia. Kai sitten tyhmyyttäkin voi olla montaa lajia ja minua vaivaa suunnistustyhmyys…

Toisaalta yhtä hyvin voisi ehkä syyttää esimerkiksi sokeaa valon fysiikkaan ja näkemisen fysiologiaan hyvin perehtynyttä ihmistä, että “tyhmä, kun et osaa nähdä” (tai lukihäiriöistä, että “tyhmä kun et osaa kirjoittaa sanoja oikein”). Minä olen ihan hyvä suunnistaja – teoriassa. Perustiedot omaksuin jo lapsena suunnistuskerhossa, -leirillä ja iltarasteilla. Jukolan viestin* tunnelma lumosi paikan päällä ja radiosta kuunneltuna. Olen lukenut suunnistusaiheisia kirjoituksia ja kuunnellut oikeiden suunnistajien juttuja. Mutta tositilanteessa metsässä… I just don’t get it!

Suunnistus ei tosiaankaan ole bravuurilajini, mutta olen silti harrastanut suunnistustakin enemmän tai vähemmän koko ajan. Joinain kesinä (kun kunto kesti pitkiäkin pummailuja…) kävin melko monessakin kisassa. Viime vuosina harrastus on kyllä vähentynyt ja välillä jäänyt väliin ihan kokonaan. Intoa on vaikea pitää yllä kun ei osaa.

Helppo selitys huonolle suunnistustaidolle on, että “ei ole suuntavaistoa”, mutta mitä se oikeastaan tarkoittaa? Huomaan kyllä “suuntavaistoni” huonoksi esimerkiksi autolla liikkeellä ollessani. Jos vaikka ajan uuteen paikkaan niin, että joku neuvoo reitin vieressä niin takaisin tullessa minua pitää neuvoa taas! Muutama risteys riittää sekaisin menemiseen, en palatessa enää tiedä mihin pitää kääntyä. Tietysti voin tietoisesti opetella reittiä tyyliin “kaksi kertaa vasempaan, oikeaan, vielä kerran vasempaan”, mutta se on ihan eri asia kuin hahmottaa oikeat suunnat mielessään ja kokea risteykset joka suunnasta tutuiksi. Tarvitsen aika monta toistoa ennen kuin opin uuden ajoreitin.

Maiseman “kääntäminen” päässä on minulle vaikeaa. Jos vaikka nukun sängyssä eri päin kuin tavallisesti, voin muistaa sen aamulla, mutta on hirvittävän vaikea “kääntää” huone päässä niin, että osaisin kuvitella mitä näen kun avaan silmät. (Muut aistit voivat auttaa, vaikka ikkunasta kuuluva linnunlaulu helpottaa orientoitumista.) Toinen esimerkki maiseman mielessä pyörittelyn vaikeudesta: jos olen istunut junaan niin niin, että kuvittelen olevani selkä menosuuntaan ja juna lähteekin sitten eteenpäin, en oikein millään pääse eroon tunteesta, että nyt mennään väärään suuntaan, jos en katso ikkunasta ulos (ja siellä ei ole pimeää…)

Suunnistaessa maiseman kääntely mielessä on tietysti aivan olennainen taito. Pitäisi osata ennakoida miltä maiseman pitäisi näyttää, jos etenee suoraan ja miltä, jos alkaa ajautua suuntaan tai toiseen vinoon. Ennen kuin voi ennakoida tulevan maiseman, on tietysti hahmotettava nykyinen maisema ja muistettava taakse jäänyt maisema.

En ole koskaan ollut hyvä geometriassa**. En pysty hyvin hahmottamaan mielessäni muotoja ja pyörittelemään niitä mielessäni. Suunnistaessa pitäisi hahmottaa kertavilkaisulla iso määrä kartan kaksiulotteista geometriaa ja kääntää se mielessään maaston kolmiulotteiseksi geometriaksi. Kun nyt asiaa mietin ja kokeilen, niin en oikeastaan ole hyvä visualisoimaan yhtään mitään. Päässäni ei synny mitään valokuvan tapaista edes tutuimmista ihmisistä, esineistä tai paikoista. Mielikuvat ovat häilyviä, enkä saa niistä “otetta” niin, että voisin liikuttaa ja pyöritellä niitä mielessäni tai tarkastella niiden yksityiskohtia. En ikinä pystyisi vaikkapa piirtämään “ulkomuistista” muuta kuin hyvin yksinkertaisia kohteita.

En käsitä miten suunnistajat muistavat kisan jälkeen elävästi kaikki vaikkapa kaksikymmentä rastipistettä. Tai miten suunnistaja voi ottaa kolmensadan kartan pinostaan jonkun vaan ja alkaa sujuvasti ja yksityiskohtaisesti selostaa kartan paikkoja ja kartalla käydyn kisan kulkua. Kun itse otan vanhan kartan pinostani, en välttämättä muista lainkaan miltä kartan kuvaamassa maastossa näytti. Heti kisan jälkeen en ikinä pysty piirtämään karttaan kulkemaani reittiä läheskään kokonaan. Suurin vika on tietysti siinä, etten ole edetessäni “ollut kartalla”, mutta luulen, että unohdan myös sellaisia kohtia, missä olen osannut suunnistaa ja tiennyt missä menen.

Muisti toimii ihmisillä yllättävän eri tavoin. Joidenkin muisti on hyvinkin visuaalinen. Erityistapauksissa joku voi muistaa kuvantarkasti suunnilleen kaiken mitä elämässään on nähnyt kuten A. R. Lurian (1968) kuvaama suurmuistaja “S”. On siis uskottava, että tällainen muistikin on aivoille fysiologisesti mahdollinen. Eri asia on sitten, että onko tällainen kyky jostain muusta pois. Evoluutio ei selvästikään ole suosinut tällä tavoin tarkkaa muistia.

Eihän se omaa suunnistuskykyä yhtään paranna, mutta on jotenkin lohdullista lukea, että jonkun muun suunnistuskyvyt ovat vielä omianikin huonommat – varsinkin jos tämä joku muu on yksi eniten arvostamiani ihmisiä maailmassa: neurologi Oliver Sacks on yhdistelmä tarkkaa, mutta syvällistä ja pohdiskelevaa tutkijaa ja empaattista lääkäriä, joka osaa huomioida ihmiset kokonaisuuksina eikä vain oirekokoelmina***, mutta suunnistuskisaan Sacksiä ei kannattaisi päästää… Uudessa kirjassaan Sacks kuvailee itseään näin: “Kun lähdin kävelylle tai polkupyöräajelulle, minun täytyi noudattaa täsmälleen tiettyä reittiä; tiesin, että jos tekisin pienenkin poikkeaman, eksyisin välittömästi ja täydellisesti. Halusin seikkailla ja käydä eksoottisissa paikoissa – mutta saatoin tehdä niin vain, jos pyöräilin jonkun ystäväni kanssa.” …”Vaikka kuljin samaa reittiä kahdesti päivässä kahdeksan vuoden ajan, tie ei koskaan tullut minulle tutuksi… käännyin usein tieltä väärässä kohtaa. Huomasin virheeni vasta kun tulin jommallekummalle maamerkille, jotka jopa minä pystyin tunnistamaan…” (Sacks 2010, s. 98, 99).

Tässä kymmenennessä kirjassaan Sacks paljastaa myös toisen aivan uuden piirteen itsestään: prosopagnosian eli kasvosokeuden. Heikkoon kykyyn tunnistaa paikkoja ja maisemia kytkeytyy Sacksillä myös poikkeuksellisen ja hämmentävän heikko kyky tunnistaa edes säännöllisesti tapaamiensa ihmisten kasvoja (ja toisinaan edes omia kasvojaan – vai onko se sittenkin toinen partasuu ikkunan toisella puolella…?)  Sacksin assistentilla Katella on pulmia ihan tavallisten tapaamisten järjestämisessä: “Meillä saattaa olla ongelma…. Tohtori Sacks ei tunnista ketään… Ja on toinenkin juttu… Tohtori Sacks ei löydä ravintoloita tai muitakaan paikkoja; hän eksyy hyvin helposti – toisinaan hän ei tunnista edes omaa taloaan” (Sacks 2010, s. 102). Kasvojen kanssa minulla ei ole pulmia eikä paikkojenkaan kanssa näin pahoja; eksyilen kyllä lenkeillä ja kaupungilla kävellessä, mutta Sacks taitaa olla vielä paljon toivottomampi.

Kiinnostavaa suunnistuksen kannalta ovat myös Sacksin havainnot stereonäöstä ja sen puutteesta. Sacks (“New Yorkin stereoskooppisen seuran aktiivijäsen”) kokee toisen silmänsä osittaisen sokeutumisen valtavana menetyksenä (joskin siitä seuraa myös kiinnostavia ja jopa hauskoja havaintoja aivojen yrittäessä ymmärtää ja parhaansa mukaan paikata uutta tilannetta). Sacksin kuvaama potilas ”Sue” puolestaan kokee stereonäön saamisen (karsastuksen korjaamisen ja uutterien harjoitusten avulla) ihmeelliseksi visuaalista maailmaa laajentavaksi elämykseksi. Minulla ei tietääkseni ole stereonäössä mitään vikaa, ainakin kaikentyyppisten stereokuvien näkeminen onnistuu ihan hyvin. Silti en koe toisen silmän sulkemista isoksi muutokseksi, maailma ei muutu litteäksi Sacksin kuvaamalla tavalla, eikä minusta tosiaankaan ole yhtään vaikeaa hahmottaa portaita portaiksi toinen silmä (kumpi tahansa) suljettuna. Ilmeisesti ihmiset hahmottavat kolmiulotteisen ympäristön yllättävän erilaisin keinoin, enkä sitten tiedä mikä tapa olisi suunnistuksessa hyvä.

Vieläkö voisin oppia suunnistamaan? Pitäisikö yrittää vielä toiset kolmekymmentä vuotta? (Kannattaako yrittää joulupukiksi, jos ei ole lahjoja…?) Olen ollut suunnistuksessa huono myös ihan selkeiden fyysisten syiden takia – lyhyesti sanottuna en osaa juosta metsässä (maantiekiitäjä mikä maantiekiitäjä). Fysiikasta tietäisin kuitenkin sentään miten sitä voisi kehittää. Mutta miten kehittää “suuntavaistoa”, visuaalista hahmottamista ja visuaalista muistia? Onko visuaalista mielikuvitusta edes mahdollista harjoitella, vai onko se kuin sokea yrittäisi harjoitella näkemistä?

Entä haluanko edes kehittää visuaalisia kykyjäni, vai hahmottaa ja muistaa asiat jatkossakin asiat omalla tavallani?

* Minua kyllä ärsyttävät kisaan liittyvät seitsemän veljestä -jorinat ja metsäkirkot…

** Todennäköisyyslaskenta on minulle oikeastaan ainoa luonteva ja helpolta tuntuva osa matematiikkaa. On minulla silti hoidettuna “missä aita matalin” -periaattella cumun verran matematiikan opintoja yliopistolta, mistä olen aika ylpeä. Olisi kiinnostavaa tietää onko suunnistus- ja matemaattisilla kyvyillä korrelaatiota.

*** Sacksin (1984) kirja “A leg to stand on” pitäisi minusta määrätä pakolliseksi kaikille lääkäriksi opiskeleville.

Viitteet:

Luria, A. R. 1968 (alkuteos?) Suom. Koivisto M. 1996: Suurmuistaja: pieni kirja suuresta muistista & Mies jonka maailma pirstoutui: erään aivovaurion tarina. Gaudeamus. 298 s.

Sacks, O. 1984: A leg to stand on. Uusi painos: 1991 Picador. 192 s.

Sacks, O. 2010 The mind’s eye. Suom. Tanner, H. 2011: Kirjailija joka kadotti kirjaimet ja muita mielen arvoituksia. Tammi. 288 s.

(C) Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Purppurasuuhautoja ja sen sukulaiset

Tarkkailin muutaman viikon akvaariossa purppurasuuhautojia (Pseudocrenilabrus nicholsi). Lyhyen tuttavuuden aikana ehdin hyvin muistaa miksi pidän kirjoahvenista; purppurasuuhautojat olivat heti ensi minuuteista alkaen eloisia, uteliaita ja rohkeita kaloja. Akvaarion lähelle ei voinut edes hiippailla, saati laittaa sinne jotain syötäväksi kelpaavaa, ilman että kalat olisivat huomanneet ja singahtaneet paikalle. Sitten käärmekalat söivät meidän kivat pikkukalat*. Isompia kaloja (tai uutta akvaariota) odotellessa on tyydyttävä purppurasuuhautojien osalta teoriaan…

Kirjoahvenkirjoa: purppurasuuhautojakoiraan värejä ovat keltainen ja violetti, aikuisena väritys voimistuu ja täydentyy kirkkaalla punaisella.

Luonnossa purppurasuuhautojia elää vain keskellä Afrikkaa Kongon eli entisen Zairen vesissä. Kalan kotiseuduille ei ole oikein voinut järjestää tutkimusretkiä sotien takia**. Luonnonvaraisista purppurasuuhautojista ei tiedetäkään oikein mitään ja laboratorioissa tutkittujen yksilöiden ”kotiseutu” on ollut akvaariokauppa (Katongo ym. 2005, Koblmüller ym. 2008). Kaikki purppurasuuhautojista kiinnostuneet tutkijat eivät ole löytäneet lajia edes kaupasta (Salzburger ym. 2005).

Purppurasuuhautojan läheisin sukulaislaji on kohtalaisen todennäköisesti (parin mitokondrio-dna -pätkän mukaan) akvaarioharrastajien vanha tuttu kirjosuuhautoja (Katongo ym. 2005, Koblmüller ym. 2008). Saman suvun kolmas laji messinkisuuhautoja on enemmän purppurasuuhautojan näköinen (Salzburger ym. 2005), mutta sille kaukaisempaa sukua. Muita läheisiä sukulaislajeja purppurasuuhautojalle ei ole vielä tieteellisesti kuvattu, mutta messinkisuuhautojan muotoja jaetaan jatkossa varmasti useampaan lajiin ja joukkoon lisätään luultavasti myös Haplochromis machadoi -niminen kala, joka dna:n perusteella kuuluu messinkisuuhautojien porukkaan (Koblmüller ym. 2008).

Purppurasuuhautoja on sukunsa ainoa laji Keski-Afrikassa; kirjosuuhautojan alueita ovat sekä Itä- että Pohjois-Afrikka ja messinkisuuhautojan aluetta Etelä-Afrikka.

Purppurasuuhautojan suvulle suhteellisen läheisiä, mutta selvästi erillisiä porukoitaan ovat Astatoreochromis-suvun kirjoahvenet ja toinen ryhmä, johon kuuluu tällä hetkellä Serranochromis ja pari muuta sukua. Suomenkielisiä nimiä näillä kaloilla ole eikä niiden tietellisiä nimiäkään kannata välttämättä opetella – ne muuttuvat luultavasti vielä moneen kertaan, kun kirjoahventen systematiikka tulee paremmin haltuun. Outojen kalojen tieteelliset nimet eivät sellaisenaan paljon kerro; onneksi internetti on keksitty niin, että voi katsoa miltä esimerkiksi Astatoreochromikset näyttävät.

Neljäs purppurasuuhautojien ja kumppanien sukulaisryhmä on syypää siihen, että tutkijat ovat niin kiinnostuneita näistä kaloista. Ryhmään kuuluu joukko Tanganjika-järven kirjoahvenia (Tropheus-suvun keisarit  ja muu Tropheini-sukukunta), kaikki Malawi- ja Viktoria-järvien kirjoahvenet ja joukko lajeja joista ja pienemmistä järvistä. Tässä “superhaplo”-ryhmässä (“modern Haplochromines”; Salzburger ym. 2005) kiinnostavaa on – siis sen lisäksi, että ne ovat nättejä ja kivoja kaloja - se, että lajeja on tolkuttoman paljon***.

Kuvan sukupuussa on “superhaplojen” kolme suurta suurten järvien ryhmää ja, ettei puu näyttäisi liian yksinkertaiselta, kaksi lajia suurten järvien lähiympäristöstä: Haplochromis squamipinnis elää Edward- ja George-järvissä Ugandassa ja sinisuuhautoja (Astatotilapia burtoni) Tanganjika-järven ympäristön joissa ja Kivu-järvessä ja on löytänyt tiensä soisille rannoille itse Tanganjika-järveenkin.

Syvää ja vanhaa rotkojärveä Tanganjikaa on arveltu kaikkien Itä-Afrikan kirjoahventen alkukodiksi (Salzburger ym. 2005). Tämä teoria on riippuvainen siitä onko sukupuut ajoitettu oikein, todellisuus saattaa olla monimutkaisempi (Genner ym. 2007, Schwarzer ym. 2009); pitäisikö ajoituksessa luottaa fossiileihin vai mannerlaattoihin – ovatko kirjoahvenet voineet ylittää suolaisia meriä?

Yksi pulma Itä-Afrikan kirjoahventen liikkeiden selvittämisessä on, että kukaan ei tarkkaan tiedä koska Afrikassa on ollut vettä ja missä. Afrikassa on syntynyt ja hävinnyt isojakin vesistöjä; muinaisjärvi Makgadikgadissa (luuliko joku, että kalojen tieteelliset nimet ovat vaikeita…?) on kenties ollut ihan yhtä hurja lajikirjo kuin tämän hetkisissä suurissa järvissä (Joyce ym. 2005). Edellä mainittu Serranochromis-porukka on luultavasti syntyjään Makgadikgadista. Nykyisin järven paikalla on Kalaharin suola-aavikkoa.

Viktoria-järven alue puolestaan on ollut joskus ihan hiljattain, ehkä vain 15 000 vuotta sitten, enemmän tai vähemmän kuivillaan. Nykyinen Viktoria on Belgian kokoinen järvi. Viktoria-järven nuoruus tekee sen sadoista kirjoahvenlajeista kiinnostavia, mutta samalla hankalia tutkittavia; lajit ovat niin läheisiä sukulaisia keskenään, että niistä on vaikea saada tolkkua dna:n perusteellakaan. Viktoria-järven kirjoahvenilla ei toistaiseksi ole suomenkielisiä nimiä ja tieteellistä kuvausta odotellessa monen lajin nimi on tyyliä Haplochromis “sitä sun tätä”.

Kuvan sukupuussa on purppurasuuhautojan suvun (Pseudocrenilabrus), “superhaplojen” ja lähiryhmien mahdollinen sukupuu. Puuta ei ole vielä luotettavasti ratkaistu, joten oikea haarautumisjärjestys voi olla jokin toinenkin. Yhteistä kaikille sukupuun kaloille on, että ne ovat (maternaalisia) suuhautojia. Mätimunat kehittyvät naaraan suussa ja äidin suu toimii turvapaikkana vielä poikasillekin. “Superhaplot” ja Astatoreochromikset sopisivat sikäli hyvin toisilleen kaikkein läheisimmiksi sisarryhmiksi, että niiden molempien koirailla on mätimunia jäljittelevät – tai oikeastaan niitä liioittelevat – täplät peräevässä (Salzburger ym. 2005). Kalojen peräevien täplät eivät ehkä äkkiseltään kuulosta maailman merkittävimmältä asialta, mutta niin paljon näitä täpläeväisä kaloja arvostetaan, että niille on omistettu kokonainen lehti.

Tuhannen taalan kysymys on tietysti, miksi yhdessä puun sukuhaarassa on kaksituhatta lajia, kun muissa lajeja on vain muutama hassu. Suuhautominen ja ehkä munatäplätkin ovat voineet auttaa lajeja pärjäämään, mutta eivät riitä selitykseksi superlajiutumiselle. Monet muutkin kirjoahvenet, esimerkiksi Etelä-Amerikan tonkijat, ovat ihan itsenäisesti “keksineet” suuhautomisen, mutta niiden lajimäärä ei ole räjähtänyt. Afrikan järvien mahtava koko ei sekään riitä yksinään selitykseksi hurjalle lajiutumiselle; järvissä on monia muitakin kalaryhmiä kuin kirjoahvenia, mutta niiden lajimäärät ovat ihan maltillisia. Todennäköisimmin superhaplojen lajiutumisessa on paljolti kyse kalojen “muodista” (lue: sukupuolivalinnasta) – siitä minkä värisiä koiraat ovat ja voivat olla ja minkä värisistä koiraista naaraat synnynnäisesti tykkäävät.

Kirjoahvenlajeja on paljon, mutta ei ole mitenkään selvää millä mittareilla menestystä evoluutiossa pitäisi mitata. (Jos lajimäärä olisi ainoa mittari, esimerkiksi kovakuoriaiset ja parasitoidit pistiäiset olisivat enemmän “maailman valtiaita” kuin dinosaurukset tai nisäkkäät ikinä.)

Kuvan puussa on yhdistetty kaikki tässä jutussa aiemmin käsitellyt puut ja lisätty vielä pari oksaa. Tanganjika-järven muihin kuin Tropheini-kirjoahveniin kuuluu useita akvaarioharrastajien suosikkisukukuntia (esimerkkilajeina vaikkapa kultakoruahven, nenäsulkahautoja, pilkkuturpa-ahven, linjavaljasahven ja pahkakirjoahven). Tanganjika-järven sukukuntien väleihin kuuluisi taas kerran erinäisiä heikosti tunnettuja jokien ja pienten järvien lajeja, ja yksi Tanganjika-järven kirjoahvenlaji ei sovi tähän puuhun ollenkaan, mutta ehkä ei niistä sen enempää, outoja kalalajeja on tullut tähän juttuun jo tarpeeksi…

Sukupuun uloin haara on kaikille tässä jutussa käsitellyille kaloille kaikkein läheisin sisarryhmä. Tätä kunniakasta paikkaa pitää todennäköisesti (sekä mitokondrion että tuman geenipätkien tukemana) hallussaan tilapiasuku nimeltä Tilapia (sensu stricto); muita kaloja, kuten “avaruusahventa“ ei oikein tilapioiksi sopisi kutsuakaan (Schwarzer ym. 2009).

Sukupuujuttua voisi tietysti jatkaa koko Afrikkaan - kuinka kaukana vastaan tulisivat esimerkiksi palettikalat ja timanttiahvenet – ja edelleen kaikkiin muihinkin kirjoahventen asuttamiin maanosiin ja muinaiseen Gondwana-mantereeseen asti. Ehkä kuitenkin säästän tarinan ihan kaikista kirjoahvenista johonkin toiseen kertaan.

* Tiesin kyllä että on riski laittaa pieniä kirjoahvenia samaan altaaseen käärmekalojen kanssa, vaikka nekin olivat pentuja vielä, mutta toiveajattelin, että purppurasuut kasvaisivat nopeasti suupalaa isommiksi. Purppurasuuhautojia ei alunperinkään ollut kuin kaksi, kun kaupassa ei ollut enempää jäljellä.

** Offtopic: Miten ihmisjoukot ovat niin pöljiä, vaikka ihmiset ovat yleensä ihan mukavia?

*** Olisi aika metkaa, jos Suomessa olisi yhdessä järvessä kaksi ja puolisataa lajia ahvenia, seuraavalla järvellä olisi kahdeksansataa lajia lisää (eikä yhtään samaa kuin edellisessä) ja kolmannessa järvessä olisi vielä viisisataa uutta lajia. Okei, epäreilua, pelkässä Tanganjikassa on 70 kertaa enemmän vettä kuin Suomen järvissä yhteensä (laskin), mutta on niitä kirjoahvenlajeja Itä-Afrikassa silti älyttömän paljon.

Viitteet:

Genner, M. J., Seehausen, O., Lunt, D. H., Joyce, D. A., Shaw, P. W., Carvalho, G. R. ja Turner, G. F. 2007: Age of cichlids: new dates for ancient lake fish radiations. Mol. Biol. Evol. 24: 1269-1282

Joyce, D. A., Lunt, D. H., Bills, R., Turner, G. F., Katongo, C., Duftner, N., Sturmbauer, C. ja Seehausen, O. 2005: An extant cichlid fish radiation emerged in an extinct Pleistocene lake. Nature 435: 90-95

Katongo, C., Koblmüller, S., Duftner, N., Makasa, L. ja Sturmbauer, C. 2005: Phylogeography and speciation in the Pseudocrenilabrus philander species  complex in Zambian rivers. Hydrobiol. 542: 221-233

Koblmüller, S., Schliewen, U. K., Duftner, N., Sefc. K. M., Katongo, C. ja Sturmbauer, C. 2008: Age and spread of the haplochromine cichlid fishes in Africa. Mol. Phylogenet. Evol. 49: 153-169

Salzburger, W., Mack, T., Verheyen, E. ja Meyer, A. 2005: Out of Tanganyika: Genesis, explosive speciation, key-innovations and phylogeography of the haplochromine cichlid fishes. BMC Evol. Biol. 5: 17

Schwarzer, J., Misof, B., Tautz, D. ja Schliewen, U. 2009: The root of the East African cichlid radiations. BMC Evol. Biol. 9: 186

(C) Kuvat: Afrikan kartta on artikkelista Salzburger ym. 2005, muut kuvat ovat omiani. Etsin sukupuiden piirtämiseen näppärää ohjelmaa ja löysinkin kivan: TreeGraph2.

(C) Teksti: Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Hybothorax graffii ja Myrmeleon bore

Linkki: tarinani leijonapistiäisestä ja muurahaisleijonasta hyönteisfoorumissa.

Kupla ja partaveitsi

…jatkoa viime numerosta

“Sekunnin päästä alkupamauksesta alkoi “taivaalla” olla myös jonkin verran kouriintuntuvaa töhnää; pääasiassa fotoneja, elektroneja ja neutriinoja sekä niiden antihiukkasia ja hieman protoneja ja neutroneita, joita tietenkin myös tarvitaan, kun tehdään maailmankaikkeuksia, senhän ymmärtää assistenttikin” (Kajo 2003).

Piti ottaa vielä toinen erä tämän maailmankaikkeusjutun kanssa. Yritin tällä kertaa olla oikein looginen ja jäljittää tarkasti, mikä minua oikein häiritsee siinä ajatusmallissa, että kaikkien mahdollisten maailmankaikkeuksien olisi pakko toteutua, jos niitä olisi äärettömän monta (e.g. Chown 2007)? Yritän seuraavassa purkaa tämän mallin pala palalta; mitä kaikkea pitäisi olettaa, että se voisi olla totta?

Tämän “kaikkien maailmojen mallin” perusoletus on ymmärtääkseni, että maailmankaikkeuksia on äärettömästi, mutta yksittäiset maailmankaikkeudet ovat kaikin puolin äärellisiä, niillä on äärellinen määrä “tiloja” missä olla. Jos yksittäisen maailmankaikkeuden vaihtoehtoisia tiloja olisi äärettömästi, en ainakaan keksi miten ikinä voisi olla varma, että kaikki vaihtoehdot ovat toteutuneet. Vaihtoehtoja olisi liikaa (äärettömästi liikaa). Miten voisi tietää kumpi ääretön olisi “isompi”: maailmankaikkeuksien määrä vai yksittäisen maailmankaikkeuden tilojen määrä? (Olisivatko nämä äärettömät “numeroituvia” vai “ylinumeroituvia”)?

Jonkinlaisten luonnonlakien olemassaolo on toinen pakollinen oletus kaikkien maailmojen mallin toimivuudelle. En ainakaan osaa kuvitella mitä sellaisen maailmankaikkeuden olemassaolo voisi tarkoittaa, jossa ei olisi mitään luonnonlakeja. Olemassaolo vaatii jatkuvuutta ja pysyvyyttä. Ilman luonnonlakeja jatkuvuutta ja pysyvyyttä ei olisi. Ilman luonnonlakeja maailmankaikkeus olisi täysin satunnainen, kaikki asiat tapahtuisivat ilman syytä eikä mistään seuraisi mitään. Ilman luonnonlakeja ei voisi laskea “protoneja” tai “kaikkia mahdollisia maailmankaikkeuden tiloja”. Ilman luonnonlakeja mikään ei määräisi, että jos tässä on nyt protoni, niin siinä pitää olla seuraavassa hetkessäkin protoni. Ilman luonnonlakeja mikään ei määräisi, että jos tässä nyt on maailmankaikkeus, niin siinä pitää seuraavassa hetkessäkin olla maailmankaikkeus. Ilman luonnonlakeja mikään ei määräisi, että olisi edes mitään “seuraavaa hetkeä”.

“Kaikkien mahdollisten maailmankaikkeuksien” voi siis varmaankin katsoa tarkoittavana “kaikkia luonnonlakien sallimia maailmankaikkeuksia”.

Hyvä, oletetaan siis ääretön määrä äärellisiä maailmankaikkeuksia, joissa on luonnonlakeja. Seuraava käsiteltävä oletus on, että luonnonlait eivät saa olla äärettömän tarkkoja. Ääretön tarkkuus luonnonlaeissa johtaisi erikoistapaukseen, jossa kaikki mahdolliset maailmankaikkeudet toteutuisivat kyllä, mutta niitä mahdollisia maailmankaikkeuksia olisi vain yksi! Kun maailmankaikkeudet syntyisivät ja kehittyisivät täsmälleen samojen lakien mukaan äärettömän tarkasti, niiden välille ei missään vaiheessa tulisi mitään eroa. Pienen pienikin satunnaisuuden siemen kyllä riittäisi, pieni poikkeama luonnonlaeista, yksikin seuraus ilman syytä – ja maailmat lähtisivät kulkemaan aivan eri polkuja. Edes hitunen aitoa sattumaa on kuitenkin pakko olettaa, että maailmankaikkeudet voisivat olla erilaisia.

Oletataan siis luonnonlakeja, niin että käsite “maailmankaikkeus” ylipäänsä tarkottaa jotain ja oletetaan myös sattumaa, niin että maailmankaikkeuksien välille saadaan jotain eroja. Tämän hetkiseen tieteelliseen maailmankuvaan nämä oletukset sopivat hyvin. Luonnonlakeja ainakin omalla maailmankaikkeudellamme selvästi on, juuri niin kuin kunnialliselle olemassaolevalle maailmankaikkeudelle kuuluu. Parhaan tietämyksemme mukaan maailmamme luonnonlainkuuliaisuuden takana kummittelee kuitenkin myös aitoa sattumaa. Periaatteessa maailmankaikkeudesta, jossa on aitoa sattumaa olisi tiedettävä ihan kaikki, että siitä voisi ennustaa yhtään mitään. Käytännössä tilanne ei ole ollenkaan niin paha. Maailmankaikkeutemme on monessa suhteessa oikein hyvätapainen ja ennustettava. Oikein tarkasti tutkittavaksi se ei kuitenkaan suostu niin kuin kaikki kvanttimekaanikot tietävät (ainakaan ilman että tarkkuus jossain muussa asiassa samalla hukataan kokonaan).

Maailmankaikkeuden syntymän tämän hetkiseen perusmalliin kuuluu yksi alkuräjähdys ja sitä seuraava kiihtyvä laajeneminen (“inflaatio”), joka venyttää maailmankaikkeutta, tai paremminkin metamaailmankaikkeutta, useammaksi maailmankaikkeudeksi. Syy monien maailmankaikkeuksien syntyyn tässä perusmallissa on erityinen luonnonlaki, jonka mukaan kaikella tiedon kululla on suurin mahdollinen nopeus, valonnopeus. Kiihtyvästi laajenevan maailmankaikkeuden toisistaan loitontuvat osat lakkaavat tämän nopeusrajoituksen takia ajan mittaan vaikuttamasta toisiinsa millään tavoin, eivätkä ne voi enää edes periaatteessa tietää toisistaan mitään; aiemmat saman maailmankaikkeuden osat ovat muuttuneet toisistaan riippumattomiksi itsenäisiksi maailmankaikkeuksiksi.

Alkuräjähdys- ja inflaatiomalli maailmankaikkeuksien (“kuplauniversumien”) syntymälle on siitä kätevä, että sen mukaisesti on luontevaa olettaa kaikkiin maailmankaikkeuksiin samat luonnonlait, ovathan ne alunperin lähtöisin samasta maailmankaikkeudesta. Luonnonlakien voi periaatteessa sallia muuttuvankin, jos ne vain muuttuvat kaikissa maailmankaikkeuksissa samalla tavoin, luonnonlakien muuttumiselle on siinä tapauksessa oltava omat luonnonlakinsa (metaluonnonlait). Jos luonnolait voisivat olla mitä sattuu, maailmankaikkeudetkin voisivat olla mitä sattuu eikä kukaan tietäisi kuinka paljon vaihtoehtoisia maailmankaikkeuksia on. Luonnonlakeja koskee sama vaatimus kuin ihan kaikkea muutakin, vaihtoehtoja ei saa olla äärettömästi tai muuten vaihtoehtoisten maailmankaikkeuksien tilojen määrä karkaa äärettömiin eikä silloin voi mitenkään olla varma kaikkien vaihtoehtojen toteutumisesta ”jossain”.

Luonnonlait ja sattuma – tarkistettu. Seuraava oletus kaikkien maailmojen mallille onkin sitten vailla mitään tieteellistä näyttöä: maailmankaikkeudet ovat kaikissa asioissa epäjatkuvia. Oletukseksi ei riitä että aine on epäjatkuvaa, myös ajan ja avaruuden on oltava epäjatkuvia (kvantittuneita). Jatkuvassa avaruudessa seikkailevalla roinalla olisi äärettömästi paikkoja oleskella jossain ja jatkuvassa ajassa sillä olisi äärettömästi ajanhetkiä tehdä jotain. Äärettömät paikat tai äärettömät ajanhetket puolestaan tarkoittaisivat ääretöntä määrää maailmankaikkeuden mahdollisia tiloja ja tämä sotii taas kaikkien maailmojen mallin ensimmäistä perusoletusta vastaan. Mahdollisia maailmankaikkeuden tiloja saa olla vain äärellinen määrä, joten mikään jatkuvuus ei käy.

Pidän kyllä epäjatkuvuuden oletuksesta, koska se tarkoittaa, että kaikki on hyppäyksellistä eikä mikään ole äärettömän tarkkaa – toisin sanoen äärettömän pientä ei ole olemassa. Maailmankaikkeus ei kuitenkaan välttämättä välitä siitä mistä minä pidän; ajan ja avaruuden epäjatkuvuudet ovat toistaiseksi pelkkää spekulaatiota. Onko koko todellisuus tosiaan pohjimmiltaan digitaalinen? (Kuinka nörttiä.) Toisaalta ei ajan ja avaruuden jatkuvuudestakaan varsinaisesti todisteita ole. Matemaattisena temppuna “mielivaltaisen pieniin” osiin jakaminen toimii, mutta ehkä matematiikalla ei tässä yhteydessä ole vastinetta todellisuudessa. Sama matemaattinen temppu toimisi, vaikka differentiaalien ei annettaisi pienentyä äärettömiin, vaan niillä olisi jotkin pienimmät mahdolliset arvot, jotka vastaisivat pienintä mahdollista palaa avaruutta ja lyhintä mahdollinen ajanhetkeä.

Yhtäkaikki, piti siitä tai ei, spekulaatiota tai ei – epäjatkuvuus on oletuksissa mukana, joten jatketaan…

Kokoan yhteenvedon kaikista tähän astisista “kaikkien maailmojen mallin” vaatimista oletuksista: maailmankaikkeuksia on ääretön määrä, mutta yksittäiset maailmankaikkeudet ovat kaikin puolin äärellisiä; aine, avaruus, aika ja luonnonlait ovat epäjatkuvia ja niitä on yksittäisissä maailmankaikkeuksissa äärellisesti. Luonnonlait eivät ole äärettömän tarkkoja, vaan sattumalta voi tapahtua mitä vaan ja kaikki maailmankaikkeuden tilat ovat mahdollisia – kunhan pysytään mainituissa äärellisyyden rajoissa. Seuraako näistä oletuksista, että maailmankaikkeuksissa toteutuvat kaikki mahdolliset vaihtoehdot? Kyllä, yhtä varmasti kuin, että äärettömällä nopanheitolla saataisiin varmasti kaikki mahdolliset tulokset (ja kaikki vielä äärettömän monta kertaa). Noppamaailmankaikkeuden mahdollisia tiloja olisi kuusi (tai yksi siinä erikoistapauksessa, missä luonnolait oletettaisiin äärettömän tarkoiksi). Kaikki mahdolliset vaihtoehdot toteutuisivat näillä oletuksilla varmasti, missä siis vika?

Luulen, että nyt olen paikantanut ongelman ytimen: vika on siinä, että yhdenlainen ääretön hyväksytään, mutta toisenlaista ei. Oletukset sallivat äärettömän suuren olemassa olon (ääretön määrä maailmankaikkeuksia), mutta eivät äärettömän pienen olemassaoloa (asioiden jatkuvuus äärettömän pieniin osiin). Mitään järkeviä perusteita äärettömien epätasa-arvoiselle kohtelulle ei ole.

Minkään asian äärettömyydestä ei ole näyttöä. Maailmankaikkeuden kiihtyvän laajenemisen mallikaan ei edellytä ääretöntä määrää maailmankaikkeuksia, hirvittävän, käsittämättömän, tajunnan räjäyttävän monia kyllä, mutta äärettömään verrattuna mikä tahansa äärellinen määrä maailmankaikkeuksia on kirjaimellisesti yhtä tyhjän kanssa (äärellinen/ääretön=0). Ääretön ei ole iso luku, se on jotain vahvempaa. Kaikki havainnot voidaan selittää yhtä hyvin olettamalla maailmankaikkeuksia vain hirmu monta kuin olettamalla niitä ääretön määrä. Kumpi valita, äärellinen vai ääretön?

Kun kaksi mallia selittää yhtä hyvin havainnot, ainoa järkevä tapa on pudottaa kaikki turha painolasti ja valita vaihtoehdoista yksinkertaisempi (Occamin partaveitsi -periaate).

Kumpi yksinkertaisempaa : a) maahisia ei ole eikä kyklooppejakaan vai b) maahisia ei ole, mutta kyklooppeja kyllä on?

Jos yhdenlaisista satuolennoista (kykloopeista tai äärettömästä määrästä maailmankaikkeuksia) olisi näyttöä, toisenlaisetkin (maahiset tai äärettömän pieniksi jatkuvat asiat) olisi ehkä enemmän syytä ottaa vakavasti.

Yksinkertaisinta on ajatella, että kaikkea on äärellisesti kunnes toisin todistetaan ja näin ollen kaikkien maailmojen mallin voi huoletta hylätä: kaikki mahdolliset maailmat sisältävä kuplauniversumi puhkeaa Occamin partaveitsellä. Bonuksena äärettömien maailmojen hylkäämisestä kenenkään ei tarvitse tulla hulluksi pohtiessaan mitä kaikkea niissä maailmoissa olisi.

Yhteenveto: edellä on pähkäilty mallia, jonka mukaan kaikkien mahdollisten maailmankaikkeuksien on pakko olla olemassa. Mallin vaatimista oletuksista muut vaikuttavat päteviltä, mutta kompastukiveksi nousee vaatimus maailmankaikkeuksien äärettömästä määrästä. Minulla ei ole mitään aavistusta miten mitään voisi todistaa äärettömäksi (ainakaan äärellisessä ajassa).  Jos joku joskus löytää vastoin odotuksiani maailmankaikkeuksien äärettömälle määrälle pitäviä todisteita niin sitten lupaan kyllä heti uskoa äärettömien maailmojen äärettömiin viulunsoitonopettaja-Einsteineihin (Chown 2007), äärettömiin planeetan kokoisiin Valtaoja-patsaisiin (Valtaoja 2007) -  ja myös äärettömiin linnunradan kokoisiin Kolkkala-patsaisiin, joilla on päässä tonttuhattu ja joiden jalustassa lukee violetilla kaunokirjoituksella kaikilla Papua-Uuden-Guinean kielillä: Tässä tyyppi, joka luuli, että ääretöntä ei ole olemassa.

(Puh, äärellinen pää höyryää; seuraavaksi palaan kyllä ihan muihin aiheisiin, pieniin tai suuriin, mutta sentään jonkin kokoisiin.)

Päivitys 19.6.2011: palasin hiomaan tätä juttua vielä uudestaan ja sain mielestäni selkeämmäksi.  Hämärää logiikkaa jäi varmasti vieläkin; olisi hienoa kuulla mitkä ovat muiden mielestä tämän jutun vaikeimmin avautuvat kohdat.

Lisäys: hienoja termejä, joita en juttua kirjoittaessani tiennyt: ultrafinitismi ja digitaalinen fysiikka ja digitaalinen filosofia

Viitteet:

Chown, M. 2007: The never-ending days of being dead: dispaches from the front line of science. Suom. 2008 Perhoniemi, T.: Päättymättömät päivät kuolleena: uutisia tieteen eturintamalta, s. 33, Ursa.

Kajo, M. 2003: Kettusen paluu: ihmisen käsikirja, s. 72, Wsoy.

Valtaoja, E. 2007: Ihmeitä – kävelyretkiä kaikkeuteen , s. 267, Ursa

(C) Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Pelkkä kupla

Voiko äärettömyyttä olla olemassa missään muodossa? Tottahan toki, muun muassa kvanttikosmologiassa…

Onhan se mahtavaa, että maailmankaikkeuden synnyn kaltaisilla asioilla voidaan edes spekuloida, ja niitä työkaluja on käytettävä mitä on, mutta jokin siinä minusta aina tökkii, kun tuntemiamme luonnonlakeja venytetään – ei vain äärimmilleen – vaan kirjaimellisesti äärettömiin. Tähän tyyliin:

”Koska protonit voivat asettua vain äärelliseen määrään erilaisia järjestyksiä havaittavan maailmankaikkeutemme kokoisessa tilassa ja kuplauniversumi on inflaatioteorian mukaan käytännössä äärettömän kokoinen, täytyy kaikkien mahdollisten järjestysten olla olemassa jossakin” (Chown 2007).

Unohdetaan nyt tuo ilmaisu ”käytännössä ääretön”, vaikka se osoittaa pahaa äärettömän aliarviointia. Ääretön ei ole tolkuttoman iso luku, se on jotain voimakkaampaa – sama se vaikka kasvatettaisiin vaikka tätä maailmankaikkeuksien määrää yhdestä googolpleksi potenssiin googolpleksin kertomaan(!) ja lisättäisiin varmuuden vuoksi vielä kolme, niin edelleenkään ei oltaisi yhtään lähempänä ääretöntä kuin aloitettaessa. (Nolla prosenttia olisi kasassa.)

Unohdetaan nyt myös se filosofinen ongelma, että mitä ihmettä voi meidän kannaltamme tarkoittaa sellaisten asioiden (ne muut maailmankaikkeudet) ”olemassaolo”, joista emme – määritelmän mukaan – voi edes periaatteessa tietää yhtään mitään.

Keskitytään tällä kertaa siihen ongelmaan, että vaikka ”ääretön” olisi jotenkin oikeasti olemassa, niin mistä logiikasta kumpuaa se ajatus, että jos jotain äärellisiä juttuja on ääretön määrä, niin niiden juttujen (esimerkiksi niiden maailmankaikkeuksien) kaikkien yhdistelmien on pakko olla joukossa mukana?

Luku 0.333… on äärettömän pitkä, onko siis kaikkien vaihtoehtoisten numeroiden yhdistelmien pakko olla siinä joukossa mukana…? Itseään toistavaa lukua vastaava vaihtoehto maailmankaikkeuksista puhuttaessa on, että niitä olisi ääretön määrä, mutta samanlaiset toistuisivat uudelleen ja uudelleen. Hölmö ajatus varmasti sekin. Mitä perustetta edes olisi sanoa, että täsmälleen samanlaiset maailmankaikkeudet olisivat eri maailmankaikkeuksia? (“Ne olisivat eri paikoissa”? Ei, “paikat” ovat maailmankaikkeuksien sisäisiä ominaisuuksia. Avaruudet seikkailevat maailmankaikkeuksissa, ei päinvastoin.)

Miksi maailmankaikkeuksia ei kuitenkin voisi olla äärettömän monta erilaistakin (äärettömän monella eri tavalla) ilman, että kaikkien vaihtoehtojen olisi pakko olla joukossa? Pii tai neliöjuuri kaksi muuntelevat kaiketi loputtomasti eivätkä ikinä ala toistaa itseään, mutta miksi niiden olisi pakko sisältää kaikki mahdolliset kaiken mittaiset lukuyhdistelmät? Sopii yrittää todistaa (Delahaye 2007)!

Jotta edes äärettömässä joukossa toteutuisivat kaikki mahdolliset vaihtoehtoiset maailmankaikkeudet, niiden pitäisi olla täysin satunnaisia. Ainakaan meidän oma maailmankaikkeutemme* ei kaiketi ole täysin satunnainen – fyysikot ainakin aina vänkäävät havaitsevansa täällä jonkinlaista tolkkua ja järjestystä… Mitä täysin satunnainen maailmankaikkeus edes tarkottaisi? Siellä ei olisi luonnonlakeja, syytä ja seurausta eikä jatkuvuutta. Protoni katoaisi heti synnyttyään. Avaruus katoaisi heti synnyttyään. Aika katoaisi heti synnyttyään. Maailmankaikkeus katoaisi heti synnyttyään…

Sitä paitsi, miksi esitetyt vaihtoehtoisten universumien esimerkit ovat yleensä ihan tylsiä? Valtaoja (2007) kuvitteli maailmankaikkeuksiinsa planeetan kokoisia patsaita johtajallemme Valtaojalle. Chown (2007) kuvitteli vaihtoehtoisten “kuplauniversumien protoniyhdistelmien” joukkoon Elviksen elossa, natsit voittamaan sodan, Einsteinin viulunsoittajaksi, Kartagon lyömään Rooman ja dinosaurukset kehittymään älykkäiksi.

Pöh, miksei päästetä mielikuvitusta kunnolla lentoon Kettusen tavoin ja kuvitella vaihtoehtoisia maailmankaikkeuksia, joissa ”jokaisesta Rovaniemen postilaatikosta tulvii ananaspyreetä ja vattukukkoa aina kun joku irlantilainen nuohooja menee vaahtokylpyyn, ja joissa kaikilla naisilla on aina polkupyörän tarakalla mukanaan strutsi ja neljä mielikuvitusystävää: Az, Jeh, Kopiokonepiru ja Mithrandruj” (Kajo 2003)?

Kettusen maailma ei ole täysin satunnainen, mutta sen luonnonlait ovat sellaisia, että voi tulla mieleen, että ovatkohan ihan kaikki luonnonlaitkaan mahdollisia…?

Jatkuu ensi numerossa…

* Sitä muuten ei sitten tarvitse miettiä, että millä nimellä pitäisi kutsua omaa universumiammme erotukseksi kaikista muista; maailmankaikkeutemme nimi on Helvi (Kajo 1995).

Viitteet:

Chown, M. 2007: The never-ending days of being dead: dispaches from the front line of science. Suom. 2008 Perhoniemi, T.: Päättymättömät päivät kuolleena: uutisia tieteen eturintamalta, s. 33, Ursa.

Delahaye, J.-P. 2007: Omega numbers. Teoksessa Calude, C. S. 2007 (toim.): Randomness and complexity from Leibniz to Chaitin, s. 343-357, World scientific publishing.

Kajo, M. 1995: Kettusen kolmas, s. 162, Wsoy.

Kajo, M. 2003: Kettusen paluu: ihmisen käsikirja, s. 230, Wsoy.

Valtaoja, E. 2007: Ihmeitä – kävelyretkiä kaikkeuteen, s. 301, Ursa.

(C) Teksti ja kuva: Mikko Kolkkala – luotiset.wordpress.com

Niilinhauki lienee kala

Uusi dna-tutkimus selvittää niilinhaukien sukupuuta.

Hauki on kala. Niilinhauki lienee myös kala. Niilinhaukien asemaa elämän sukupuussa on pähkäilty pitkään. Niillä vaikuttaa olevan sikin sokin eri eläinryhmien ominaisuuksia. Hämmennystä ovat aiheuttaneet esimerkiksi niilinhaukien varrelliset lihaksikkaat evät, joiden varassa ne usein pötköttävät laiskanpulskeina vedenpohjassa. Aivan viime vuosina on kerääntynyt varsin vakuuttavaa näyttöä sen puolesta, että niilinhauet ovat ihan kelpo luukaloja. Esimerkiksi hauista ne ovat silti todella kaukana, kauempana kuin mikään muu nykyinen kala. Hauen ja niilinhauen viimeistä yhteistä esi-isää saa etsiä dinosaurusten ja sammakoidenkin syntyä kauempaa, devonikaudelta 400 miljoonan vuoden takaa. Noihin aikoihin erosi toisistaan kaksi linjaa, joista toisessa, niilinhauissa, on tällä hetkellä elossa tusinan verran lajeja ja toisessa, muissa luukaloissa, reilut 26000 lajia.

Kaloiksi on tapana kutsua myös keuhkokaloja ja varsieväistä Latimeriaa. Ne ovat silti eläinten sukupuussa niilinhaukeakin kauempana luukaloista. Jos ne laskettaisiin kaloiksi, pitäisi laskea kaloiksi myös esimerkiksi peippo tai kirahvi. Hait ja rauskut ovat sitten vielä ihan omaa porukkaansa, on isompi virhe sanoa niitä kaloiksi kuin sanoa kaloiksi delfiinejä ja muita valaita.

Niilinhauet on luokiteltu kahteentoista lajiin. Dna-tutkimus paljastaa kaksi todennäköistä uutta lajia lisää harmaa- ja satulaniilinhaukien alalajeina pidetyistä muodoista.

Käärmekala on erikoinen niilinhauki. Se lasketaan eri sukuun kuin muut niilinhauet. Dna-tutkimus vahvistaa käärmekalan ainutlaatuisuuden. Niilinhaukia on kaksi yhtä vanhaa luonnollista ryhmää, toisessa on kolmetoista Polypterus-lajia ja toisessa käärmekala Erpetoichthys calabaricus yksin.

Käärmekala ei ole alkeellinen niilinhauki, eivätkä niilinhauet alkeellisia luukaloja, vaikka kiusaus voi olla suuri niin ajatella. “Alkeellinen” tai “primitiivinen” sanojen käytössä on oltava äärimmäisen varovainen. Kalojen uimarakko on kehittynyt keuhkoista – ovatko keuhkot siis alkeellinen ja uimarakko kehittynyt ominaisuus? Kyllähän ne keuhkotkin kuitenkin ovat aika hienot kapistukset… Niilinhauilla on sekä kidukset että keuhkoina toimiva uimarakko (tai uimarakkona toimivat keuhkot).

On helppo tulkita samasta kantamuodosta polveutuvista eliöryhmistä “alkeellisemmaksi” se, joka on vähälajisempi, harvinaisempi tai muuten vaan huonommin tunnettu. Eliöiden jotkin piirteet voivat tietysti olla alkeellisia (vanhoja), mutta itse eliöt eivät. Jokaisella elävällä olennolla on takanaan tasan tarkkaan yhtä pitkä ketju jatkuvaa evoluutiota aina elämän synnystä asti. “Eläviä fossiileja” ei ole olemassa*.

Nokkaeläimet ovat hyvä esimerkki eläimistä, joita edelleenkin jatkuvasti moititaan alkeellisiksi (nisäkäs joka “vieläkin” munii, hyvänen aika?). Kuvitellaan tilanne, että nokkaeläimillä olisi syystä tai toisesta (tai vain paremmalla tuurilla) mennyt hyvin ja istukkanisäkkäillä huonosti. Istukkanisäkkäitä eläisi tällä hetkellä muutama laji ja vesinokkaeläimen kaltaisesta lajista polveutuneita nisäkkäitä tuhansia – ja nokkaeläinten kirjoon mahtuisi vielä yksi älykkölaji miettimään evoluutiota. Mitä luulette kumpaa ryhmää älykäs nokkaeläin pitäisi kehittyneempänä: nisäkkäiden suurta ja tuttua enemmistöä, joilla on esimerkiksi sähköaisti, myrkkykannukset  ja kymmenen sukupuolikromosomia, vai outoa vähemmistöä kummajaisia, joilla on sellaisia erikoisuuksia kuin nisät ja ilmeisen hankala ja raskas tapa kasvattaa poikasia emon ruumiin sisällä**?

Lisäys 5.6.2011: “Nokkaeläimiä”? Aika kauaksi eksyin käärmekaloista… palaan aiheeseen. Käärmekalojen tapa saalistaa on aika erikoinen. Huomasin tämän, kun käärmekalat söivät meidän purppurasuuhautojamme – tai oikeastaan en huomannut, pienet kalat vain katosivat toinen ehkä kahden viikon ja toinen kuukauden kuluttua akvaarioomme saapumisesta. Koskaan en nähnyt käärmekalojen ajavan muita kaloja takaa; purppurasuuhautojia ne eivät näyttäneet huomaavankaan. Ensimmäinen varoitusmerkki oli, kun toiselta purppurasuuhautojalta oli yöllä siististi kadonnut pala pyrstöevää. Arvelin, että jos pienille kirjoahvenille kävisi huonosti, se tapahtuisi yöllä: käärmekala haistaisi pohjassa nukkuvan pikkukalan, hivuttautuisi lähelle ja hetken mietittyään haukkaisi pahaa aavistamattoman kalan suuhunsa. Molemmat purppurasuuhautojat kuitenkin katosivat päivällä vaikka aamulla ne oli nähty vielä täysissä voimissa, joten jäi hiukan mysteeriksi miten käärmekalat olivat ne saaneet kiinni.

Lähteitä:

Suzuki, D., Brandley, M. C. ja Tokita, M. 2010a: The mitochondrial phylogeny of an ancient lineage of ray-finned fishes (Polypteridae) with implications for the evolution of body elongation, pelvic fin loss, and craniofacial morphology in Osteichthyes. BMC Evol. Biol. 10: 21.

Suzuki, D., Brandley, M. C. ja Tokita, M. 2010b: BMC Evol. Biol. 10: 209 (korjauksia edelliseen).

* Muutos on jatkuvaa, mutta “kehitys” voi edetä yhtä hyvin alamäkeen (vaippaeläimet ja aivot) kuin ylämäkeen – tai kiertää kehää.

** Nokkiksista lisää (kissanhäntä): Kolkkala, M. 2009: Vesinokkaeläin: ei alkeellinen vaan erilainen. Nisäkkäät luonnossa, osa 3, s. 28-29. WSOY.

(C) Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Hämmästyttää kummastuttaa

Ei ihme, jos pieni kulkija hämmästelee ja kummastelee – maailmassa riittää ihmeteltäviä asioita loputtomasti. Harmi, jos suuremmat kulkijat eivät sitä aina muista.

1. Auringossa aina varjo seuraa kulkijaa.
Kun päivä painuu pilveen niin varjo katoaa.

Lucky Luken sanotaan ampuvan varjoaan nopeammin. Tarkkaan ajatellen siihen nyt pystyy kuka vaan! Ihan kaikki ovat varjoaan nopeampia. Aina. Ihan vähän, mutta kuitenkin. Varjo liikahtaa vasta, kun sen taustana oleva valo ehtii perille. Valo on nopeinta mitä on, mutta olemattoman hidas äärettömään verrattuna.

Lucky Luke on tietysti nopea vetäjä, mutta Luke’in luoti on ihan mahdottoman nopea – se ehtii perille ennen varjo on edes ehtinyt vetää asettaan esiin. Oikeasti valo – samoin kuin sen aiheuttama varjo - on aika tarkkaan miljoona kertaa luotia nopeampi ja samalla nopeinta mitä on. Mikään rakettikaan ei voi koskaan ohittaa valoa. Valo menee niin lujaa, että sen mielestä mihinkään ei ole yhtään matkaa eikä matkantekoon siksi kulu ollenkaan aikaakaan.

Tavalliset kulkijat ovat valoon verrattuna hitaita. Varjo seuraa heitä käytännössä saman tien. Varjo syntyy, kun valon hiukkaset eivät pääse läpi, vaan imeytyvät kulkijaan tai heijastuvat takaisin tai siroavat jonnekin ihan muualle. Jos kulkija on sininen sammakko, suuri siitä takaisin säteilevästä valosta on sellaista, joka näyttää siniseltä. Ikkuna päästää tavallista valoa hyvin läpi, mutta huonosti näkymätöntä ultraviolettia valoa; siksi ikkunan takana ei juuri rusketu.

Jos auringon tielle sattuu pilviä, pilvikin tekee varjon. Valoa pääsee läpi ohuestakin pilvestä niin vähän, ettei oma varjo juuri erotu pilven varjosta. Pilvi on vettä, mutta se ei silti ole läpinäkyvä, koska vesi on niin pieninä pisaroina tai jääkiteinä. Kun pisara on tarpeeksi pieni, lähentelee valoaaltojen kokoa, valo ei välttämättä pääsekään läpi, vaan siroilee vähän mihin sattuu.

2. Siilillä on piikit, linnulla on höyhenet
pupulla ja oravalla turkit pehmoiset.

Multa novit vulpes, verum echinus unum magnum on latinaa ja tarkoittaa, että ketulla on monta konstia, siilillä yksi, mutta hyvä. Siilille on kehittynyt hyvä puolustus, sen karvat ovat muuttuneet teräviksi piikeiksi ja se pystyy käpertymään tiiviiksi piikkipalloksi. Ketun on oltava nopea, että se ehtisi saada siilin saaliikseen.

Nykyään vain linnuilla on höyhenet. Ennen niitä oli dinosauruksillakin. Dinosaurukset kuolivat, mutta niiden jälkeläiset linnut jäivät. Höyhenistä on hyötyä lämmikkeenä erityisesti pienille eläimille, jotka jäähtyvät helposti. Höyhenet ja sulat ovat käteviä myös lentämisessä ja pingviineillä sukeltamisessa.

Nisäkkäille syntyi hiukan toiselainen suoja: karvapeite. Kylmällä ilmalla lämmittää hyvin – ilma! Jos se vain ei pääse karkuun. Jänisten ja oravien tuuheassa karvapeitteessä on paljon eristävää ilmaa. Ilmava turkki on pehmoinen.

3. Muurahaiset aina rakentaa ja rakentaa,
vaan eivätkö ne koskaan valmihiksi saa.

Kukapa omakotitaloakaan valmiiksi saisi. Aina tulee jotain korjattavaa, milloin pientä milloin suurta. Sotkua syntyy helpommin kuin järjestystä. Tavaroita on helpompi rikkoa kuin korjata. Muurahaiskeon neulaset eivät ole ikuisia, niitä on vaihdettava. Kekoa on tuuletettava kuumalla ilmalla ja kylmällä estettävä lämpöä karkaamasta. Keon alla pesä jatkuu syvälle maan uumeniin ja sisällä on aina nälkäisiä toukkia ja sisällä työskenteleviä muurahaisia, joille on etsittävä ruokaa.

On myös “laiskoja” muurahaisia. Kaikki ahertavat työmuurahaiset ovat tyttöjä. Pojilla on siivet ja ne eivät tee pesän eteen mitään. Niitä kiiinnostaa vain häälento ja siivekkäät tyttömuurahaiset, joista voi tulla kuningattaria. Laiskimmilla muurahaislajeilla ei ole työmuurahaisia lainkaan, vaan ne elävät huijaamalla pesän ja lastenhoidon toisilta muurahaislajeilta.

4. Matkamies käy rantaan lammen vettä juodakseen,
niin peilikuva katsoo alta tyynen veen.

Auringon valo tulee matkamiehen kasvoihin, heijastuu siitä lammen pintaan ja takaisin silmiin. Tyynessä vedessä kuva on ehjä, tuulisella säällä se menee rikki. Tarpeeksi syvä vesi toimii peilinä, koska… (Huh, tämä on vaikea. Fyysikot apua, miten peili toimii? Lisäys: Feynman auttaa aina; lisäsin tämän blogin  kommenttiosastolle lainauksia kirjasta, jossa valosta ja peileistä kerrotaan hyvin.)

Fuskasin vähän tässä samoin kuin kohdassa 1. Selittelin mitä valo tekee, mutta en oikein kunnolla, että miksi. Syy on siinä, että oikeasti kukaan ei oikein ymmärrä miksi valo käyttäytyy niin kuin käyttäytyy. Tai mikä vaan oikein pieni. (Tai oikein suuri.) Meillä ei ole edellytyksiä tajuta kuin “keskikokoisia asioita”. Suuret tai pienet asiat käyvät yli ymmärryksemme.

Kun valon näkee, on kuin silmään osuisi ja uppoaisi pienen pieni pallo. Mutta lammen pinnasta heijastuessaan valo aaltoilee. Aalto voi olla monessa paikassa yhtäaikaa eikä valosta voi arvata, mihin kohtaan se vaikka silmässä lopulta pompsahtaa. Vasta kun valoa on paljon, voidaan ennustaa mitä se tekee.

5. Mitenkähän lumpeet kelluu veden pinnalla,
ja yhtä kevyt korento on niiden rinnalla.

Lumpeenlehti painaa vedenpintaa koko painollaan, mutta se on liian kevyt. Paino ei riitä uppoamiseen. Varsi ja juuret ankkuroivat lumpeen pohjaan.

Korento on lumpeen tavoin vettä kevyempi.  Kastuisi korento silti vedenpinnalle laskeutuessaan, jos veden pinta ei kannattelisi sitä. Veden pinta on jännittynyt kelmu, jonka kovuuden huomaa kyllä, jos mätkähtää veteen mahalleen (saippuaveteen sukeltaminen ei sattuisi niin paljon). Veden pienimmät osat ovat sähköisiä, niiden plus- ja miinuspuolet vetävät toisiaan puoleensa. Pinnassa olevaa vesihiukkasta eivät muut vesihiukkaset kisko ylöspäin; ylhäällä kun ei ole vettä vaan ilmaa. Sen sijaan pinnassa olevia hiukkasia kiskotaan kyllä alaspäin ja alas kiskovien voimien takia veden pinta pakkaantuu niin tiiviiksi.

6. Kalat asuu vedessä ja kuu ja tähdet taivaalla,
mut lapset voivat purjehtia unilaivalla.

Kalat ovat asuneet vedessä  kauan ja siellä ne yhä pärjäävät kuin -  kalat vedessä. Kauan on myös siitä, kun osa kaloista alkoi sopeutua elämään kuivalla maalla. Aikojen saatossa ne ehtivät sitten muuttua siileiksi, ketuiksi, jäniksiksi, oraviksi, dinosauruksiksi, linnuiksi, sinisiksi sammakoiksi – ja lapsiksi, jotka lukevat blogista maailman ihmeellisiä asioita.

Kuu pysyy taivaalla, koska se putoaa koko ajan maahan – mutta putoaa ohi!  Kuulla on vauhtia, joka veisi sen suoraan avaruuteen, jos maa ei vetäisi sitä puoleensa. Kuu vetää maata yhtä lujaa kuin maa kuuta. Mutta koska maa on niin paljon isompi, se ei kuun voimasta paljon liikahda.

Kuu kiertää maata, niin voi hyvin sanoa, mutta ihan tarkkaan ottaen se ei ole oikein. Hirmu eri kokoiset pallot kiertävät avaruudessa kohtaa, joka on melkein – mutta ei ihan – keskellä isompaa palloa.

Tähdet ovat aurinkoja. Lähinkin tähti on niin kaukana, että näemme sen sellaisena kuin se oli nelisen vuotta sitten; niin kauan tähden valolta on kestänyt kulkea tänne. Yllättävän usein yksi tähti on oikeastaan kaksi aurinkoa, ne vain kiertävät toisiaan niin lähekkäin, että näyttävät täältä kaukaa katsoen yhdeltä.

Paljain silmin erottuu vain kotigalaksimme Linnunradan tähtiä ja niistäkin vain kirkasta eliittiä. Esimerkiksi taivaan kirkkain tähti on kiertoliikkeessä toisen tähden kanssa, joka ei näy. Siriuksen pari on romahtanut valkoiseksi kääpiötähdeksi, tiiviiksi vielä kuumana hehkuvaksi, mutta hiljalleen jäähtyväksi palloksi.

Miksi nukkua ja nähdä unia? Käännetään kysymys toisin päin? Miksi valvoa? Aina nukkumalla ei pitkälle pötkisi. Elämässä pärjääminen vaatii hereillä oloa. Unen merkitys silti ihmetyttää. Ehkä aivot lepäävät ja järjestelevät kaikkia ihmeellisiä asioita, mitä ne ovat päivän aikana keränneet.

Mitä unilaivasta näkyy? Ehkä kaloja, jotka nukkuvat silmät auki. Tai delfiinejä, jotka ovat aina nukkuessaan vain puoliunessa; toinen puoli aivoista nukkuu ja toinen valvoo vuorotellen. Millaisiahan unia delfiinit näkevät?

Lähde: Pokela, M. ja Koskimies, P. 1983: Ihme ja kumma -laulu.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

Musta se on kontukimalainen

Työpäivä tiedekeskus Heurekan oppaiden työhuoneessa keskeytyi äänekkääseen pörinään. Ikkunassa tömpsähteli kimalainen. Vaikuttavan kokoisen hyönteisen mustanpuhuvaa olemusta korostivat tumma kullanvärinen vyö ja valkoinen takaosa.

Heurekan hyönteistuntijat olivat ihmeissään. Kuningatar kimalainen oli ilman muuta, koska oli niin iso, mutta minkä lajin? Suomessa elää yli kolmekymmentä kimalaislajia, mutta tämän yksilön väritys ei täsmännyt oikein mihinkään niistä. Heräsi epäilys, että kyse oli poikkeuksellisesta tummasta värimuunnoksesta. Lajinmääritys muuttui entistä kiperämmäksi, kun normaaleihin värituntomerkkeihin ei ollut luottamista.

Nimen saamista odotellessa kimalainen eleli Heurekassa äreänoloisena lemmikkinä. Juomaksi kuningatar kelpuutti hunajaveden. Aivan ymmärrettävästi kimalainen hermostui ennen pitkää jatkuvaan huomion kohteena olemiseen ja karkasi piiloon sisäkaton rakenteisiin. Parin tunnin kuluttua seikkailija saatiin napattua onneksi taas kiinni.

Määrityskirjallisuutta seuraamalla, kimalaiskokoelmiin vertaamalla, hyönteisharrastajien ja Helsingin yliopiston pistiäistutkijan ystävällisellä avustuksella määrityspulma lopulta ratkesi: kontukimalainen.

Kontukimalainen on hyvä pölyttäjä kasvihuoneissa ja marjamättäillä; lajin pesiä saa ostaakin. Luonnonvaraisena kontukimalainen on Suomessa melkoinen harvinaisuus. Tummaa värimuotoa kontukimalaisesta ei ole tiettävästi aiemmin maassamme havaittu.

Musta kuningatar päästettiin vapaaksi Heurekan pihan loppukesän kukkaloistoon.

Kiitokset: Hyönteisfoorumi ja Ilkka Teräs

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M. Kimalainen seikkaili Heurekassa Vantaalla elokuussa 2007

Fysiikan haamulle pienin sallittu nopeus

Olipa kerran Sveitsissä hiukkanen, joka lähti matkalle Jussyn kylään. Samaan aikaan sen “lomittunut” kaverihiukkanen lähti toiseen suuntaan, Satignyn kylään. Jussyssä ensimmäiselle hiukkaselle kävi hassusti, se joutui mitattavaksi. Tieto tästä ei mitenkään voinut ehtiä kaverille. Jotenkin se kuitenkin tiesi. Tämä huomattiin, kun myös kaveri joutui mittauksen kohteeksi. Sen pituinen se.

Edellä oleva ei ole satu, vaan kokeellista fysiikkaa. Uudella kokeella osoitettiin entistäkin varmemmin, että kvanttifysiikka tosiaan on niin kummallista kuin se on.

Arkijärki helisee, jos sen kanssa yrittää ymmärtää mitä pienissä sveitsiläiskylissä tapahtui – ja tapahtuu ihan kaikkialla ympärillämme ja sisällämme koko ajan.

Kvanttifysiikka on kummallista ja vaikeaa. Vaikeuksista ensimmäinen on ymmärtää, kuinka kummallista kvanttimekaniikka onkaan.

Yhdeltä hiukkaselta mitataan jotain ja saadaan tulos (esimerkiksi “spin ylös”). Jos ensimmäisen hiukkasen kanssa tekemisissä ollut lomittunut hiukkanenkin mitataan, saadaan aina väistämättä eri tulos (“spin alas”). Entä sitten? Ne nyt vaan jotenkin “pyörivät” eri suuntiin.

Vaan kun ei. Kvanttifyysikot vakuuttavat, että ominaisuus syntyy vasta kun se mitataan (mitä ikinä “mittaaminen” sitten tarkoittaakaan). Voitaisiin mitata jotain ihan muuta, mikä olisi tehnyt ensimmäisen mittauksen ihan mahdottomaksi.

Täällä hauki – simsalabim – toisaalla ahven. Täällä harakka – simsalabim – toisaalla varis. Mutta ensin pitää päättää mitä mitataan. Lintu vai kala?

Palataan Sveitsiin. Kaikki fyysikot eivät ole luovuttaneet, vaan haluavat palauttaa syyn ja seurauksen perustaviin luonnonlakeihin. Kuinka hurja teoria vaadittaisiin selittämään lomittuneiden hiukkasten seurustelun ennakoitavasti ilman haamuja?

Tiedon pitäisi kulkea niiden välillä ja tiedonkululla on nopeus. Juuri tämän kuvitteellisen nopeuden minimiä fyysikot Sveitsissä pyrkivät selvittämään.

Kokeen hiukkaset olivat valoa ja ne matkustivat Juissyyn ja Satignyyn kaapelia pitkin. Sitten mitattiin, menivätkö ne mittarissa tätä reittiä vai tuota reittiä, vaiko sittenkin aaltona molempia reittejä yhtäaikaa.

Aikaisemmista kokeista on jo nähty, että valonnopeus ei riitä mihinkään, kun puhutaan lomittuneiden hiukkasten mahdollisesta kommunikaatiosta.

Koska pitäisi mennä lujaa, Sveitsin kokeiden tulkintaan tarvitaan suhteellisuusteoriaa.

Lopputulos: jos Jussyn ja Satignyn hiukkanen keskustelivat keskenään, viesti kulki todennäköisesti vähintään kymmentuhatkertaisella valonnopeudella. Aika haipakkaa.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

Lähde: Salart, D., Baas, A., Branciard, C., Gisin, N. ja Zbinden, H. 2008: Testing the speed of “spooky action at a distance”, Nature 454: 861-864

(Lomittuminen: entanglement)

Äidin tytöt, isän pojat

Vastasyntyneestä vauvasta on tapana etsiä isän ja äidin piirteitä. Yleensä molempia on helppo löytää, sillä meissä toimii hyvin tasapuolinen yhdistelmä isän ja äidin geenejä. Pienellä Wasmannia auropunctata -tulimuurahaisella pojat ovat taatusti isänsä ja tyttäret äitinsä näköisiä, sillä jälkeläiset ovat samaa sukupuolta olevan vanhempansa klooneja.

Muurahaisen ainutlaatuisesta lisääntymisjärjestelmästä raportoivat Brysselin yliopiston Denis Fournier ja Arnaud Estoup kollegoineen Nature-lehdessä. Päätelmät perustuvat geneettisten erojen vertailuun.

Yleensä muurahaispesissä lisäännytään kahta tietä: hedelmöitymättömistä munasoluista tulee koiraita ja hedelmöityneistä naaraita, joista sitten kasvatetaan joko kuningattaria tai työläisiä. Wasmannia auropunctata -kuningatar ei kuitenkaan päästä koiraan geenejä tuleviin kuningattariin. Kaikki pikkuprinsessat ovat geneettisesti äitinsä kopioita. Työläisten tekoon koiraan sukusolut sen sijaan kelpaavat.

Näyttää siltä, että kuningatar kuorii kermat päältä suvuttomasta ja suvullisesta lisääntymisestä. Kloonaamalla se saa suurimman mahdollisen määrän omia geenejään kuningatarjälkeläisiin ja koiraan geenien avulla geneettisen muuntelun edut työläisiin, joiden varassa pesän yleinen hyvinvointi on.

Koiraan kannalta tilanne olisi tällaisenaan kehno. Sen jälkeläiset olisivat aina työläisiä, ja geenien eteneminen jämähtäisi yhteen sukupolveen. Työläiset ovat näet steriilejä. Niiden kautta ei lapsenlapsia synny.

Wasmannia auropunctata -koiraat ovat kehittäneet vastaiskun. Jollakin tavalla niiden sukusolut pystyvät tuhoamaan kuningattaren osuuden hedelmöittyneen munasolun perimästä. Jäljelle jää vain koiraan kromosomisto, joten syntyvä jälkeläinen on normaali koiras ja isänsä klooni.

Jos Wasmannia auropunctata -muurahaiset käyttävät kloonausta jatkuvasti, päädytään merkillisiin seurauksiin. Joudutaan jopa pohtimaan, ovatko koiraat ja naaraat eri lajeja. Jos geenit eivät yhdisty kuin tilapäisesti työläisissä, koiraiden ja naaraiden perimät pysyvät omina linjoinaan.

Toistaiseksi näillä erikoisilla muurahaisilla pyyhkii turhankin hyvin. Ne ovat levittäytyneet ihmisen mukana ympäri maailmaa ja uhkaavat jo monin paikoin alkuperäistä luontoa.

Lähde: Fournier, D., Estoup, A., Orivel, J., Foucaud, J., Jourdan, H., Le Breton, J. ja Keller, L. 2005: Clonal reproduction by males and females in the little fire ant. Nature 435: 1230-1234.

Tämä uutinen julkaistu aiemmin: Kolkkala, M. 2005. Muurahainen kloonaa jälkeläisensä. Tiede 6: 8.

Ei aikuinen aivoja tarvitse

Ei ainakaan, jos vaippaeläimiltä kysytään.

Vaippaeläinten käsitys aivoista voi kuulostaa aavistuksen taantumukselliselta. Mielipide on kuitenkin syytä ottaa vakavasti; vaippaeläimet ovat ehkä lähempänä ihmistä kuin arvaammekaan. Uusien dna-tutkimusten perusteella nämä merenpohjassa möllöttävät pehmeät ja yksinkertaiset eläimet ovat elämän sukupuussa lähempänä ryhdikkäitä ja fiksuja selkäjänteisiä kuin mikään muu eläinryhmä.

Vaippaeläimen toukka näyttää melkein kalanpoikaselta. Sillä on kelpo alku selkäruodolle ja selkäytimen päässä pullistelee lupaava pieni mötikkä, aivot. Mutta mitä tekee toukka vanhetessaan? Menee suulleen makaamaan merenpohjaan, hävittää aivonsa ja viettää lopun elämäänsä tiukasti paikoillaan jököttäen. Merituppi on tyypillinen vaippaeläin; se on käytännössä pelkkä tynnyri, joka viettää hiljaiseloa merenpohjassa vedestä ruokaa suodatellen.

Vertailu ihmiseen on kieltämättä houkuttelevaa. Ihmislapset ovat loputtoman liikkuvaisia ja kiinnostuneita ympäröivästä maailmasta. Aikuiset taantuvat sohvanpohjalle katsomaan televisiota. Mutta ei sorruta nyt näin pessimistiseen vertailuun.

Evoluutio tarkoittaa kehitystä? Yksisoluisista tuli aikanaan yhä hienompia monisoluisia. Sitten kun sisuksiin oli saatu tukeva ruoto ja ydin, niin loppu oli pelkkää nousukiitoa: kalat kömpivät maalle ja muuttuivat sammakoiksi, liskoiksi, nisäkkäiksi, kumaraisiksi apinoiksi ja lopulta uljaiksi ihmisiksi. Näinhän se menee?

Kyllä, näinkin tapahtui. Moni pilapiirtäjä on kuvannut tämän perinteisen asetelman tavalla tai toisella nurinniskoin ja tullut näin esittäneeksi oivallisesti evoluution oikullisuutta. Taantumus voi olla evoluutiolle yhtä kova sana kuin kehitys.

Kuten vaippaeläimiltä opimme, monimutkaistuminen ei ole evoluutiossa ollenkaan pakollista. Vaippaeläimet ovat pärjänneet kirjaimellisesti älyvapaalla taktiikallaan hienosti satoja miljoonia vuosia ja kansoittavat edelleen maailman meriä tuhansien lajien voimin.

Taantumus ja kehitys, kolmas varteenotettava vaihtoehto on (näennäinen*)muuttumattomuus. Paikoillaan polkemisen taktiikan ovat valinneet suikulaiset, jotka myöskin ovat selkäjänteisten lähisukulaisia. Nämä biologian oppikirjojen suosikkieläimet näyttävät vaippaeläimen toukan tavoin lupaavasti kalanpoikasilta – ovat näyttäneet jo satoja miljoonia vuosia. Suikulaisten aivot ovat yhtä yksinkertaiset kuin aina ennenkin. Silti suikulaisillakin pyyhkii edelleen hienosti ainakin, jos menestystä mitataan yksilömäärillä. Suikulaisia riittää Kiinan hiekkarannoilla tonneittain ihmisen ruuaksi.

*Tarkemmin tutkittuna suikulaisetkin tietysti monin tavoin “juoksevat koko ajan minkä pääsevät pysyäkseen edes paikoillaan” – evoluutio ei pysähdy.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

Lähde: Delsuc, F., Brinkmann, H., Chourrout, D. ja Philippe H. 2006: Tunicates and not cephalochordates are the closest living relatives of vertebrates. Nature 439: 965-968.

Apina, puoliapina, …

“…neljännesapina“?

Ei, vaan kaguaani!

Salamyhkäinen yöeläin Kaakkois-Aasian viidakosta on todennäköisesti kädellisten läheisin sukulainen todistaa uusi dna-tutkimus.

Kaguaaneja (kuva: Lea Heikkinen)

Kun muumipeikko vapautti esi-isänsä uimahuoneen komerosta, se paljastui pieneksi, karvaiseksi, pitkähäntäiseksi ja isokuonoiseksi. Näyttikö meidän ammoinen esi-isämme kenties hiukan samalta kuin muumitarinassa? Vai osasiko esi-isämme melkein lentää?

Tällaisia on mukava pohtia nyt, kun tutkijoille alkavat selvitä meidän ja läheisimpien sukulaistemme dinosaurusten aikaan asti palautuvat sukulaisuussuhteet.

Vahvimmat ehdokkaat sukulaisiksimme ovat elintavoiltaan huonosti tunnettuja viidakon asukkeja: kaguaanit ja tupaijat.

Tupaijat muistuttavat ulkonäöltään muumitarinan esi-isää. Vain niiden kuono on kapea kuin päästäisellä. Pieniksi eläimiksi tupaijoilla on suuret aivot.

Kaguaanit puolestaan tuovat mieleen hyvinsyöneen liito-oravan. Liitämisessä kaguaanit ovat suurmestareita, vielä parempia kuin liito-oravat.

Kädellisten, kaguaanien ja tupaijoiden sukulaisuuden selvittämiseksi on mentävä ajassa taaksepäin liitukaudelle lähes 80 miljoonan vuoden päähän. Uusi sukututkimus perustuu ikivanhoihin kirjoituksiin, perinnöllisiin ohjeisiin, joita on kopioitu dna:n mukana sukupolvesta toiseen vuosimiljoonien ajan.

Liitukaudella kolme sukulinjaa lähti nopeaan tahtiin omille teilleen. Yksi linja ei erikoistunut oikein mihinkään ja johti nykyisiin tupaijoihin. Toinen linja erikoistui ilman valloitukseen ja siitä syntyivät kaguaanit. Kolmas linja johtikin sitten kädellisiin: puoliapinoihin, apinoihin ja ihmisiin.

Linjojen nopea ero toisistaan ja sen jälkeen kuluneet vuosimiljoonat tekivät sukututkimuksesta haastavaa salapoliisityötä. Dna:ta vertailemallakaan ei päästy oikein puusta pitkään ennen kuin suurella aineistolla ja osin uudenlaisilla menetelmillä.

Tutkijat seuloivat geenipankista ihmisen geenejä ja vertasivat niitä muiden lajien vastaaviin geeneihin etsien muutoksia, jotka pidentävät tai lyhentävät geenin ohjeiden mukaan valmistuvaa proteiinia.

Pidentymät ja lyhentymät saatiin havainnollisesti esiin, kun eri lajien proteiinien rakennuspalikoiden aminohappojen järjestystä verrataan rinta rinnan. Yhteiset pidentymät tai lyhentymät kertoivat yhteisestä mutaatiosta perimässä ja sitä kautta sukulaisuudesta.

Ihmisistä ja monista kädellisistä, samoin kuin yhdestä tupaijasta oli geenipankissa valmiina runsas dna-tieto. Kaguaaneista ja useimmista tupaijoista dna-tietoa ei ollut, joten tutkijoiden piti selvittää lupaavat kohdat niiden dna:sta laboratoriossa. Työn ansiosta dna-vertailuun ja sukututkimukseen saatiin mukaan molemmat tunnetut kaguaanilajit ja kaksi uutta tupaijaa.

Tulos? Läheisintä sukua meille kädellisille on mestariliitäjä kaguaani! Hyvänä kakkosena tulevat tupaijat.

Tupaijoiden joukosta paljastui samalla kunnioitettava vanhus. Sulkahäntätupaija on kulkenut omia evoluutisia polkujaan muista tupaijoista piittaamatta yli 60 miljoonaa vuotta.

Mitä kummalliset sukulaisemme viidakossa touhuavat? Siitä on nyt hyvä ottaa selvää, niin kauan kuin niitä vielä on. Molemmat tunnetut kaguaanilajit ja monet tupaijat ovat uhanalaisia ja niiden viidakkokoti pienenee kaiken aikaa.

Sulkahäntätupaija (kuva: Lea Heikkinen)

Lähteet:

Janecka, J. E., Miller, W., Pringle, T. H., Wiens, F., Zitzmann, A., Helgen, K. M., Springer, M. S. ja Murphy, W. J. 2007: Molecular and genomic data identify the closest living relatives of primates. Science 318: 792-794.

Janson, T. 1957: Taikatalvi. Teoksessa Muumilaakson tarinoita (1970). Suom. L. Järvinen. WSOY.

(C) Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Musiikkia aivoille

Mies johtaa kuoroa tyylikkäästi ja tunteella musiikkiin eläytyen. Musiikki loppuu ja sama mies on eksyksissä. Kuka hän on, missä hän on, mitä on tapahtunut? Miehen muistikuvat juuri tapahtuneesta kestävät vain muutaman sekunnin; jokainen silmänräpäys avaa uuden maailman. Päivästä toiseen, silmänräpäyksestä toiseen hän tuntee kuin olisi vasta herännyt. Näin on ollut jo parikymmentä vuotta.

Sairaus on tuhonnut miehen muistin myös takautuvasti. Entisellä muusikolla ei ole juuri mitään tietoista muistikuvaa kymmenistä vuosista elämäänsä. Miten hän voi johtaa kuoroa. Tai soittaa sujuvasti pianoa? Miksi musiikki ei ole unohtunut?

Neurologi Oliver Sacks jatkaa kiehtovia tapauskertomuksiaan uudessa kirjassa Musicophilia. Monet aikaisemmista kirjoista (muun muassa Heräämisiä, Mies joka luuli vaimoaan hatuksi ja Antropologi Marsissa) tutut potilaat tavataan kirjassa uudelleen – ja monta uutta. Yhdistävänä teemana on tällä kertaa musiikki. 24.1.2008

(Jatkuu… Oliver Sacksin uudessa kirjassa on niin hengästyttävän paljon asiaa, ettei sitä arvostellakaan hetkessä. Sacksillä tuntuu olevan loputtomasti potilaita ja ystäviä – ja ystäviä, jotka ovat myös potilaita. Toistoakin tulee, Sacks ei aina malta olla kuvailematta kaikkia mahdollisia mielenkiintoisia tapauksia ja yksityiskohtia. Mutta melkeinpä aina muutaman sivun välein tulee jotain uutta mikä pysäyttää miettimään. Aivojen fysiologisesta tutkimuksesta en ole koskaan saanut paljon irti, mutta kuinka paljon paljastavatkaan pienet vauriot ja poikkeamat aivojen osissa. Varsinkin kun näkemystapa on niin kokonaisvaltainen ja humaani, mutta silti tieteellisen kriittinen kuin se Sacksillä on.)

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

Sacks, O. 2007: Musicophilia: tales of music and the brain. Alfred A. Knopf. New York, Toronto.

Kirjojen kulttuurievoluutiota II

En laittaisi Ihmeitä-kirjaa samaan nyrkkeily otteluun Kotona maailmankaikkeudessa -kirjan kanssa. Ottelu olisi lyhyt, sen verran kevyempää kirjallisuutta uusi kirja tuntuu olevan. Avoimen tien kanssa Ihmeitä pärjää, koska se ei lyö raskaan sarjan huteja.

Tiede on Ihmeitä -kirjassa sivuroolissa, teos on lähinnä kirjoittajan omaelämänkertaa, jonka lomaan on siroteltu satunnaisia tiedonmurusia sieltä sun täältä. Kirja on niin henkilökohtainen, etten oikein osaa sitä arvostella. Vaara on ilmeinen, että huumori ja persoonallinen tyyli eivät aina avaudu. Käsi pystyyn, kun näet punaista kirjoittaja komentaa lukijaa (s. 92). Aika usein nousee käsi.

Ensimmäinen tarina: Tähtitieteilijä meloo “riuskoin vedoin” järven selälle ja alastomat naiset kerääntyvät ihmettelemään kuuta, joka nousee juuri silloin kuin tähtitieteilijä ilmoittaa (s. 7-9). Mikä on tarinan opetus? “Kekkavaa näsäviisautta” (s. 97)!?

Kuun nousemiseen kirjan avaruusosuus loppuukin pitkäksi aikaa. Seuraavaksi siirrytään harrastamaan biologiaa, kieliä ja sitä sun tätä, kevyesti ja ohimennen. Mitään punaista lankaa kirjasta en löydä (jos ei Halle Berryä lasketa sellaiseksi). Seuraavassa, ilman punaista lankaa, jotain mieleen juolahtanutta:

Evoluutiosta.Tykkään kyllä Ihmeitä -kirjan kaikki on ihmeellistä -asenteesta, mutta syvällisempää otetta välillä kaipaisin ihmettelyn lomaan. Esimerkiksi maksamatojen kiehtovan monimutkaisesta elämästä Valtaoja kirjoittaa sinänsä ihan kivaa tarinaa (s. 24-25), mutta siihen se sitten jääkin: “Lopulta on aika suunnistaa päin persettä, jotta munat pääsevät ulos veteen ja uusi ketju voi alkaa“. Sen pituinen se. Pohtimatta jää kysymys “miksi”. Miksi loisten elinkierto on niin monimutkaista ja kummallista, että jos tieteiskirjailija keksisi moista häntä pidettäisiin päästään viallisena tai vähintäänkin epärealistisena?* Miksi Valtaojan kammoama bilhartsia (skistosomiaasi) on kuitenkin suhteellisen harmiton vaiva ihmiselle, mutta vaarallinen kotilolle (vihje: miksi malaria on suhteellisen harmiton hyttyselle, mutta vaarallinen ihmiselle)? Tällaisiin kysymyksiin kuitenkin olisi kauniita evoluutiobiologisia selityksiä.

Analogiana voisi ajatella, että joku kirjoittaisi kirjan, jossa ällistelisi vaikka neutronitähtien ihmeellisyyttä: kuinka massiivisia, kuinka hurjasti pyöriviä, mutta lopettaisi tarinan siihen (”Lopulta elektronien on aika suunnistaa päin protonia, jotta uusi neutronitähti voi syntyä.“?). Sen pituinen se. Eikä kukaan kertoisi miksi. Miksi tähti räjähtää, miksi se puristuu niin tiukasti kokoon, miksi romahtaminen pysähtyy?

Parinvalinnasta Kirja kertoo kuinka ihannekumppanin pitäisi olla geneettisesti mahdollisimman samanlainen kuin itse. Seuraavaksi se tarinoi immuunipuolustuksesta ja klassisista hikisten t-paitojen MHC-testeistä, joiden mukaan ihannekumppani on geeneiltään mahdollisimman erilainen kuin itse. Ristiriitaisuus on kyllä selitettävissä, mutta lukija voi jäädä hämmennyksiin, kun sitä ei tehdä.

Kielestä ja puheesta. Ihmeitä kirjasta 28 sivua käsittelee kieliä. Valtaoja mainitsee ihmisapinat ja äänielinten evoluution, tekee ajatuskokeen ajattelusta ilman sanoja (s. 103) ja mainitsee, että on “aina rakastanut kielen kaikkia ilmenemismuotoja” (s. 109). Itselle tulee mieleen, että viittomien mahdollisuudet voisi ottaa paremmin esille (ensin se “kääk” huomion herättämiseksi ja sitten kauhea viittilöinti päälle). Kieli ja ajattelu ovat varmasti toinen toistensa edellytyksiä, mutta puhe (jos se tulkitaan pelkästään ääniksi) ei selvästikään ole välttämätöntä ajattelulle.** Viittomakielet ovat yhtä ilmaisuvoimaisia kuin puhutut kielet.*** Ehkä on sattumaa, että emme kaikki kommunikoi viittomalla?

Äärettömyydestä. Valtaoja kirjoittaa, että äärettömässä maailmankaikkeudessa täytyy olla sellainenkin maailma, jossa planeetan kokoinen näköispatsas Rakastatulle Johtajallemme Esko J J Valtaojalle (s. 266-268). En ymmärrä logiikkaa, että äärettömässä maailmassa pitäisi toteutua kaikki mahdolliset vaihtoehdot. Eihän desimaaliluvussakaan tarvitse tulla vastaan kaikkia mahdollisia lukuyhdistelmiä, vaikka luku olisi äärettömän pitkä. Vain jos numerot ovat satunnaisia ja toisistaan riippumattomia, kaikki yhdistelmät tulevat vastaan ennemmin tai myöhemmin. Mutta kuka sanoo, että äärettömän suurenkaan fysikaalisen maailman**** osat olisivat satunnaisia ja toisistaan riippumattomia? Päinvastoin, kvanttimekaniikka kertoo meille kummallisista riippuvuuksista maailman osasten välillä, vaikka niitä kiikutettaisiin toisistaan mielivaltaisen kauaksi. (Lisäys 6.2.2011: tästä aiheesta enemmän: Pelkkä kupla; 20.6.2011:  ja vielä piti pohtia samaa, huh, tämä on vaikea aihe: Kupla ja partaveitsi.)

* Yhdenkin maksamatolajin normaaliin elämään kuuluu yskiviä kotiloita, illan viiletessä hulluksi tulevia muurahaisia ja muurahaisia syöviä lampaita – ihan totta!

** Oliver Sacksin kirjassa Seeing voices on avartava kertomus kaksikielisistä (kuulevista) ihmisistä, jotka huomaamattaan vaihtavat kieltä kuin suomenruotsalaiset ikään, mutta toinen kieli on puhuttu ja toinen viittomakieli. Viittomilla nähdään unia. Vanha rouva Martha’s Vineyard -saarella näyttää kutovan jotain, mutta Sacksin ihmeeksi ajatteleekin itsekseen viittomalla. Niin että kyllä se voileipä parmankinkusta varmasti syntyy ilman sanoja (103). (Sacksin kunniaksi laitan tähän paljon alaviitteitä.)

*** Tiedekeskus Heurekassa Vantaalla on parhaillaan (24.11.2007-5.3.2008 ) näyttely Dialogi hiljaisuudessa, joka hienosti valottaa kuurojen ja muiden viittomakieltä taitavien kulttuuria. Suosittelen.

**** Minusta on filosofisesti helpointa ajatella, että ääretöntä ei ole olemassa.

- Kolkkala, M. Kriitikkoa saa mielellään kritisoida.

Lähde: Valtaoja, E. 2007: Ihmeitä – kävelyretkiä kaikkeuteen. Ursa. 301 s.

Hiiren serenadi

Kuka laulaa? Lintujen tuntijaa voi yrittää hämmentää tällä ääninäytteellä, jossa sirkuttaakin hiiri. Yli sata vuotta sitten muutamat tarkkakorvaiset tutkijat raportoivat, että hiiriurokset laulavat kuin linnut ikään. Ihmiskorvin kuultavasti laulavat hiiriyksilöt ovat kuitenkin ilmeisen harvinaisia. Useimmat hiiriurokset laulavat ultraäänillä; jotta ihminenkin laulun kuulisi, sitä on muutettava hiukan matalammaksi. Näin on tehty tässä kuultavalle ääninäytteelle, minkä tutkijat olivat laittaneet tutkimuksensa liitteeksi.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

Lähteet:
Guo, Z. ja Holy, T. E. 2007: Sex selectivity of mouse ultrasonic songs. Chem. Senses 32: 463-473
Holy, T. E. ja Guo, Z. 2005: Ultrasonic songs of male mice. PLoS Biol 3: e386

Avaruusahven

Mitä tuumaa kala, kun se ei tiedä missä päin on alas ja missä ylös? Selkäuimarimonni tuntee olonsa kotoisaksi miten päin vaan, mutta parvi valkoleukatilapioita voi olla ihmeissään, kun kaverit uivat vastaan miten päin sattuu.

Vielä enemmän ihmeissään kalat voivat olla, kun ne palaavat tänään maan pinnalle. Tilapiaparvi on kellunut kaksitoista päivää painottomassa tilassa maata kiertävässä Sojuz-raketissa. Kalat lastasi rakettiin Euroopan avaruusjärjestö.

Kalat ovat poikasia, joiden kiihtyvyyttä ja painovoimaa tunteva korvan aisti on vielä kehittymässä. Tutkijat ennustavat, että painottomassa tilassa aisti herkistyy ja kuulokivielimet kasvavat erityisen suuriksi.

Ihmisellä huimausta ja tinnitusta aiheuttavan ménièren taudin otaksutaan johtuvan kuulokivielimen virheellisestä toiminnasta.

Avaruudessa seikkailevien kalojen hapensaannin turvaa erillinen pieni kasviakvaario. Tiukkaan tilaan suunniteltu biologinen suodatus pitää jätteet kurissa. Uintitilaa akvaarion melkein kolmellakymmenellä kalalla on vain kolme litraa. Valkoleukatilapia on valittu kokeeseen, koska se on sitkeä kala, joka selviää karuissakin oloissa.

Kirjoahven, poikastensa suuhautoja, suosittu ruokakala, koti-Afrikasta ympäri maailmaa levinnyt tulokaslaji; suursyömäri, pohjanmyllääjä, täystuho, mutta yhtäkaikki sympaattinen akvaariokala on ansainnut uuden arvonimen: avaruusahven.

Lähteet: Stafford, N. 2007: Fish in space help studies of balance disorders. Nature News 17.9. ja Euroopan avaruusjärjestö. European Space Agency, ESA: spaceflight.esa.int.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

(Valkoleukatilapia: Oreochromis mossambicus; Selkäuimari: Synodontis nigriventris)

Suuri kimalaispuu

Kuka kukin on ja mitä missä milloin? Uunituore julkaisu kertoo kaiken tämän, kimalaisista. Suuresta kimalaisten sukupuusta voi tutkia paitsi kuka on sukua kenellekin, myös mitä kimalaisten kehityshistoriassa on tapahtunut, missä päin maailmaa kimalaiset ovat parhaiten edustettuina ja milloin mikäkin kimalainen on lajiutunut erilleen muista. Edustettuna sukupuussa ovat melkein kaikki maailman kimalaiset, yli kaksisataa lajia.

Sukupuu perustuu dna-vertailuihin. Vahvistusta dna-puulle saatiin myös kimalaisten ulkoisten piirteiden vertailusta. Tutkijat onnistuivat lukemaan koko kimalaisjoukolta viiden geenialueen sisällön. Neljä geenialuetta oli suhteellisen hitaasti muuttuvia solun tuman geenejä, joihin on kirjautunut luotettavasti vanhojenkin kimalaissukujen historiaa, viides, solun mitokondrion geeni taas on riittävän nopea selvittämään läheisten sukulaislajien suhteita. Dna-tiedot asetettiin riviin ja järjestykseen ja syötettiin lopuksi supertietokoneelle, joka urakoi esiin perinnöllisen aineksen kanssa yhteensopivan sukupuun.

Sukupuu paljastaa, että kimalaisten väritys ei aina kerro kimalaisten sukulaisuudesta mitään. Esimerkiksi merenrantaniittyjen sympaattinen sammalkimalainen on lämpimän oranssin-ruskea. Sammalkimalaisen sukulaisista peltokimalainen ja juhannuskimalainen pukeutuvat samoihin värisävyihin kuin sammalkimalainen. Sammalkimalaisen muut sukulaiset ovat monenkirjavia: hevoskimalainen on tyylikkäästi harmaantunut ja mustakimalaisen kaikkinaista mustuutta korostaa räikeän oranssi takaruumis. Ihan eri alasuvun kivikkokimalaisella puolestaan on samat oranssi-mustat kuviot kuin mustakimalaisella.  

Samalla kimalaislajillakin voi olla useita värimuotoja, esimerkiksi hevoskimalaisissa ja sorokimalaisissa on mustanpuhuvia melanistisia muotoja. Kaikki loiskimalaiset ovat sukua keskenään, mutta muistuttavat kukin omaa emäntälajiaan hämäystarkoituksessa. Sukupuu tarjoaa myös maantieteellisiä pohdittavaa: miksi sammalkimalaisen lähin sukulaislaji elääkin Kiinassa?

Väritystä paremmin kimalaisten sukulaisuus voi selvitä katsomalla niitä kasvoista kasvoihin. Melkein kaikki jakautuvat sukupuussa kahteen suurryhmään: pitkä- ja lyhytnaamaisiin kimalaisiin. Kasvonpiirteet liittyvät kimalaisten erilaistumiseen kukkien mukaan, kuinka syvältä kukan torvesta mesi on ongittava. Yllätyksen tarjoaa pieni ja tavanomaisen näköinen sorokimalainen. Se ei suostu kuulumaan kumpaankaan suurryhmään, vaan edustaa yksin ihan omaa vanhaa evoluutiolinjaansa.

Suomessa kimalaisten kirjo on parhammillaan, meiltä tunnetaan yli kolmekymmentä lajia ja ne edustavat melkein kaikkia kimalaisten suuria alasukuja. Lapin karuimmilla paljakoillakin käy kesällä melkoinen hyörinä, kun pohjoisiin oloihin erikoistuneet kimalaiset keräävät kukista meden ja siitepölyn talteen. Kimalaisten taktiikkaan kuuluu perustaa pesä joka kevät uudelleen. Varhain keväällä kaikki kimalaiset ovat suuria, koska ne ovat kaikki kuningattaria, jotka ovat liikkeellä etsimässä ruokaa ja pesäpaikkaa. Työläiset ovat kuningattaria pienempiä ja elävät vain yhden kesän. Loppukesästä kukilla alkaa partioida tavallistakin värikkäämpiä ja pörröisempiä kimalaisia – koiraita. Koiraiden (kuhnurien) elämäntehtävä on vain parittelu. Jos koiraan ottaa käteensä huomaa, että se ei pistä (oletko nyt ihan varma, että se on koiras…:) Syksyllä kaikki koiraat työläisten tapaan kuolevat pois.

Kommenteissa suomalaisten kimalaisten kuka kukin on

Lähde: Cameron, S. A., Hines, H. M. ja Williams, P. H. 2007: A comprehensive phylogeny of the bumble bees (Bombus). Biol. J. Linn. Soc. 91: 161-188.

(C) Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Kirjojen kulttuurievoluutiota

Jos Kotona maailmankaikkeudessa ja Avoin tie tappelisivat, kumpi voittaisi? Kokeillaan, otetaan nyrkkeilymatsi. Annetaan nuoremman kirjan (vanhemman kirjoittajan; Valtaoja 2004) aloittaa:

”niin evoluutio kuin kulttuurievoluutiokin vievät yksinkertaisesta monimutkaiseen, karkeasta hienosyiseen, mekaanisesti ennalta määrätystä yllättävään vapauteen: suunta on selkeä” (Avoin tie, s. 15, kursivointi alkuperäinen)

”kulttuurievoluution keskimääräinen suunta on yhtä selvä kuin biologisen evoluutionkin: yksinkertaisesta monimutkaiseen, karkeasta hienosyiseen, niukkuudesta runsauteen; ylöspäin, ei alaspäin. Välillä notkahdetaan, joudutaan harhateille tai peräti umpikujaan, mutta koskaan ei palata takaisin alkuun” (Avoin tie, s. 114)

Sitten iskuvuoro nuoremmalle kirjoittajalle (Valtaoja 2001). Tämä huomaa vanhemman suojauksissa heikkouksia:

”Yksinkertaisemmista eläimistä kehittyy väistämättä monimutkaisempia. Kehitysoppi on kehitystä, eihän sitä herranjestas muuten kehitysopiksi sanottaisikaan! Väärin, väärin. Lähes kaikki, ellei sitten ihan kaikki.” (Kotona maailmankaikkeudessa s. 105)

”Evoluutio etenee sattumanvaraisesti, vailla päämäärää, eikä kerran valitulta tieltä voi kääntyä takaisin.” (Kotona maailmankaikkeudessa, s. 74)

”Jos elämä syntyikin nopeasti, niin selvästikään sillä ei ollut kiirettä kohti monimutkaisempia, meidän sovinistisen kielenkäyttömme mukaan ”korkeampia”, elämänmuotoja.” (Kotona maailmankaikkeudessa, s. 114)

Tekninen tyrmäys! Avoimen tien kirjoittaja, Valtaoja vanhempi on taantunut ja tuijottelee kanveesissa ”tiikereitä ja dahlioita” (sanonta: Kotona maailmankaikkeudessa s. 98). Kulttuurievoluutiolla voi olla selkeä suunta, ehkä, mutta että biologisella evoluutiolla olisi? Höpö, höpö. Nuorempi Valtaojakin kuuntelee tunnettua fossiilien tutkijaa, mutta ei lyö vielä huteja:

” ’Uskotko että kompleksisuus on kasvanut evoluution myötä’… ’Totta kai! Mutta moni ei halua myöntää sitä, pelkäävät että teleologinen prinsiippi, ennalta määrätty tarkoitusperä, nostaa rumaa päätään’ ” (Morris, S. C., Kotona maailmankaikkeudessa, s. 300)

Kompleksisuus on kasvanut, selvä se, mutta on väärin päätellä tästä, että biologisella evoluutiolla olisi suunta.

S. J. Gouldin oiva vertaus samaistaa evoluution etenemisen humalaisen kävelyyn, askel eteen, askel taakse. Ei sillä tavalla pitkälle pötkisi, jos yrittäjiä olisi vain yksi, totta, mutta kuvitellaanpa miljoonia humalaisia ”kehityksen” vuorenrinteellä. Annetaan kaiken kukkuraksi kävelyretkille aikaa satoja miljoonia vuosia. Olisipa kumma jos joku toikkaroija ei päätyisi sattumalta korkealle.Yhtä kumma olisi, jos suuri joukko ei polkisi kaiken aikaa lähellä vuoren juurta.

Eikä evoluutiolle saada suuntaa, vaikka mukaan otetaan luonnonvalinta. En ainakaan ole tietoinen tieteellisestä näytöstä sen puolesta, että valinta veisi useammin ylämäkeen kuin alamäkeen, miten ne sitten määritelläänkään. Esimerkiksi kissa-hiiri –leikki taudinaiheuttajien kanssa johtaa siihen, että usein kierretään pelkkää kehää.

Kysytään esimerkiksi loisten suurelta enemmistöltä kannattaako monimutkaistua vai yksinkertaistua? Tai kysytään älyllisen kehityksen kannattavasta suunnasta (meidän selkärankaisten) lähimmiltä sukulaisilta vaippaeläimiltä. Vaippaeläinhän vakuuttaa meille, että aivoja tarvitaan vain pienenä. Sitten niistä voi luopua ja mennä suulleen makaamaan merenpohjaan, missä on mukava viettää loppuikä vettä suodatellen.

Korkealla ”kehityksen rinteessä” asuu siellä täällä ”dahlioita ja tiikereitä”. Entä rinteen juurella? Siellä kuhisee. Meillä on edelleenkin vain pieni aavistus bakteerien tai elämän rajapinnan alittaneiden virusten huimasta kirjosta. Emme tunne edes bakteerilajeja, joita elää omissa mahoissamme saati sitten vaikka merissä ja maaperässä. Viime aikoina olemme saaneet selvitettyä suuresta joukosta tuntemattomia lajeja sentään geenisekvenssin tai pari ja oppineet, että yksinkertaisia otuksia on vieläkin enemmän kuin luulimme.

”Mutta jos ihmiskunnasta tulee yksi ja yhteen sulautunut, vailla eri rotuja ja ihon värejä, maailmasta ei enää löydy uusia Johanna Raunioita ja Halle Berryjä.” (Avoin tie, s. 150)

Mitä se Mendel keksikään?

Tehdään koe, risteytetään joukko johannaraunioita ja halleberryjä. Ai, ne ovat samaa sukupuolta? No, johannahalkoahoja ja chuckberryjä sitten. Kukaan lapsista ei ehkä muistuta kauheasti kumpaakaan vanhempaansa. Mutta kas kummaa, F2-polvessa alkaa jo näkyä ihan johannan ja chuckin näköisiä tyyppejä, joskin joku johanna saattaa olla yllättävän musikaalinen ja chuck hyvä hyppäämään pituutta.

Ikävien ominaisuuksien suhteenhan se olisi vain mukavaa, jos geenit olisivat yhteen sulautuvia. Perinnölliset sairaudetkin laimenisivat käytännössä olemattomiin ja ihmiskunnasta tulisi tosi tervettä porukkaa.

Mutta kun ei. Geenit ovat epäjatkuvia, ne eivät laimene,  ja uusia geeniyhdistelmiä riittää loputtomasti.

Eikä sovi unohtaa uusia mutaatioita.

”Luonnonvalinta ei enää toimi, kun kaikilla ihmisillä alkaa olla keskimäärin kaksi lasta… sopivimpien eloonjäämistä ei tapahdu… geeniperimä muuttuu enää sekoittumisen, ei valinnan kautta…” (Avoin tie, s. 146)

Mikäpä olisi sen somempaa, jos jokaisella olisi keskimäärin kaksi lasta; mitäpä muutakaan se tarkoittaisi kuin, että väkiluku pysyisi samana? (Väkiluvun kasvu on ihmiskunnan ongelmista ainoa, jonka suhteen olen pessimistinen.)

Saivartelu sikseen. Kirjoittaja tarkoittanee, että luonnonvalinta ei toimi, kun kaikilla alkaa olla tasan kaksi lasta. Uudelleen: mikäpä olisi sen somempaa! (Eiköhän tuota perimää sitä paitsi aikanaan opittaisi sopivasti peukaloimaankin, jos nyt hirmuinen hätä luonnonvalinnan puutteesta sattuisi joskus tulemaan.) Mutta niin ei vaan ikinä tapahdu, että kaikkien kelpoisuus olisi sama. Maailma ja geenit eivät ole sillä tavalla reiluja.

”kavahdamme todella luonnostamme sukurutsaa… koska se on haitallista lajin säilymisen kannalta” (Avoin tie, s. 14)

”Lajin”?

Ihan pieni ajatuskoe: jos ihmiskunnasta jäljellä olisi vain sisko ja sen veli, he kavahtaisivat todella luonnostaan sukurutsaa (jos olisivat viettäneet lapsuutensa yhdessä). Mutta mikä olisi lajin kannalta ainoa toivo?

Yksilölle sukurutsa on yleensä haitallista paljolti haitallisten väistyvien geenimuotojen takia.  Mutta luonto on täynnä poikkeuksia. Valtaojakin mainitsee Acarophenax -punkit, jotka eivät insestiä kavahda (Kotona maailmankaikkeudessa, s. 279).  Punkeilla ja pistiäisillä on omat ovelat konstinsa puhdistautua haitallisista väistyvistä geenimuodoista, kauniilla suomen kielellä “paternaalinen geenieliminaatio” ja “haplodiploidia”. Ei niistä tässä yhteydessä sen enempää, laitoinpahan vaan hienoja sanoja.

—

Eihän tämä ihan reilua ole arvostella kirjaa vain edellisten lainausten perusteella (”kirjoita itse parempi, jos olet niin viisas”?). Biologiahan on vain pieni sivujuonne Avoin tie -kirjassa. Mutta koska kirjoittaja kuittailee varsin ahkeraan biologeille (Kotona maailmankaikkeudessa s. 98, 113 ja 120), niin pieni vastakuittailu sallittaneen. Yritin pysyä lestissäni enkä lähtenyt ruotimaan kirjojen tähtitiedeosuutta.

Kotona maailmankaikkeudessa on hyvä ja viihdyttävä kirja, eikä Avoimessä tiessäkään paljon ole moittimista. Mikäpä ettei kosmoksen ihmeistä olisi kiehtovaa lukea. Rönsyjä molemmissa kirjoissa riittää joka suuntaan fysiikan ulkopuolellekin. Ei siinä mitään, rönsyt ovat pääosin ihan hauskoja (ja tämä arvostelu rönsyilee ainakin yhtä pahasti). Huonot vitsit taitavat tosin olla suomalaisten populaarifyysikkojen ammattitauti (vertaa K. Enqvist).

Sokerina pohjalla otetaan matsiin vielä jokerilyöjä (onko se sallittua nyrkkeilyssä?): Stephen Webb. Webbin teos ”Missä kaikki ovat” käsittelee Valtaojan lempiteemoja: elämää ja sen mahdollisuuksia maapallolla ja muualla linnunradassa. Tässä kirjassa rönsyt pysyvät hallinnassa; Fermin paradoksi toimii punaisena lankana, jonka avulla Webb niputtaa yhteen kiehtovan aiheen toisensa jälkeen. Biologiaosistakaan ei löydä moittimista, jos ei sitten se, että perusjutut ovat asiallisia jopa kuivakkuuteen saakka. Ihan sivumennen kirja toimii huippuhyvänä johdantona tieteelliseen ajattelutapaan. Särmä linja pitää loppuun saakka niin hyvin, että kirja tuntuu jopa aavistuksen tylyltä.

Ottelun lopputulos:

1. Webb
2. Valtaoja 2001
3. Valtaoja 2004

Uusi haastaja populaaritieteen kehään: Valtaoja 2007

-M. Kolkkala. Kriitikkoa saa kritisoida.

 

 

Lähteet:

 

Valtaoja, E. 2004. Avoin tie. Kurkistuksia tulevaisuuteen. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa, 275 s.

Valtaoja, E. 2001: Kotona maailmankaikkeudessa. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa, 333 s.

Webb, S. 2005: Missä kaikki ovat? Viisikymmentä ratkaisu Fermin paradoksiin ja maan ulkopuolisen elämän arvoitukseen. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa ry, 333 s. Suom. Karttunen, H. – Alkuteos: Webb, S. 2002: If the universe is teeming with aliens… where is everybody? Fifty solutions to the Fermi paradox and the problem of extraterrestrial life. Springer-Verlag New York Inc. 288 s.

 

Aitoa mastodonttia

Norsuilla meni joskus hyvin. Fossilien perusteella tunnetaan kolmisensataa norsulajia. Tällä hetkellä norsulajeja on kolme. Viimeisimpiä sukupuuttoon kuolleita norsuja oli mastodontti.

Mastodontti (kuva: Lea Heikkinen)

Hyvin pakastettu poskihammas Pohjois-Alaskasta auttoi ajoittamaan norsujen historiaa. Mastodontti, joka hampaalla pureskeli, eli radiohiiliajoituksen mukaan vähintään 50 000 vuotta sitten, geologisen todistusaineiston mukaan jopa 100000 vuotta sitten.

Hampaan juuresta saatiin eristettyä dna:ta. Selvittämällä satatuhatvuotista perimää onnistuneesti, tutkijat tekivät vanhan dna:n lukemisen ikäennätyksen.

Mastodontin perimää on yritetty selvittää aiemminkin. Tutkijat päättelivät kuitenkin, että aiemmin julkaistu mastodontti-dna on todellisuudessa peräisin muiden eläinten näytteistä, joita laboratoriossa oli käsitelty, tai ehkä näytteitä käsitelleistä ihmisistä.

Mastodontin dna:ta luettiin kerralla kunnon pätkä: koko mitokondrion dna, noin 17000 nukleotidia. Vanhan dna:n tutkiminen onkin helpointa aloittaa solussa kelluvien mitokondrioiden perimästä, koska niitä on kymmeniä kopioita jokaisessa solussa. Riittävän pitkä dna-pala on siten todennäköisemmin säilynyt ehjänä kuin tuman varsinaisissa kromosomeissa, jossa kutakin dna-jaksoa on vain kaksi.

Toisen sukupuuttoon kuolleen norsun, mammutin kohdalla perimää on saatu selvitettyä jo aiemmin. Dna-sukupuussa mammutti asettui intiannorsun viereen, sen lähimmäksi sukulaiseksi. Afrikkalaisiin norsuihin johtanut sukuhaara näyttää lähteneen omille teilleen hieman aiemmin, dna:n ja fossiilien perusteella pääteltynä noin seitsemän tai kahdeksan miljoonaa vuotta sitten. Mastodonttien suku on tehnyt muihin tutkittuihin norsuryhmiin pesäeron jo noin 25 miljoonaa vuotta sitten.

Mammutti (kuva: Lea Heikkinen)

Mastodontit olivat ilmiselvästi norsuja toisin kuin esimerkiksi sireenieläimet tai tamaanit, jotka tiedetään norsujen lähimmiksi elossa oleviksi sukulaisiksi. Sireenieläimet, kuten manaatit ovat sopeutuneet vesielämään. Ne ovat suuria eläimiä ja hyvällä tahdolla ehkä aavistuksen muistuttavatkin ulkonäöltään elefanttia. Afrikkalainen tamaani sen sijaan näyttää enemmän murmelilta kuin norsulta. Manaattien, tamaanien ja norsujen viimeistä yhteistä esi-isää on etsittävä noin kuudenkymmenen miljoonan vuoden takaa.

Joidenkin tutkijoiden haaveena on herättää mammutti tai muu sukupuuttoon kuollut otus joskus uudelleen henkiin. Nykytekniikalla sellainen on vielä tieteistarinaa vaikka eliön koko perimä ihmeen kaupalla saataisiinkin selville. Vielä enemmän tieteistarinaa on dinosaurusten henkiin herättäminen. Miljoonien vuosien ikäisen dna:n pienenkin ehjän palan löytäminen on toistaiseksi osoittautunut toiveajatteluksi.

Norsuja (kuva: Lea Heikkinen) 

Lähteet:

Rohland, N., Malaspinas, A. S., Pollack, J. L., Slatkin, M., Matheus, P. ja Hofreiter, M. 2007: Proboscidean mitogenomics: chronology and mode of elephant evolution using mastodon as outgroup. PLoS Biol.: e207.

http://www.elephant.se/

(C) Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Puhuva muurahainen

 

”Vasempaan, oikealle, kaksi kertaa vasempaan ja vielä oikealle…” Kekomuurahaiset osaavat laboratoriokokeen mukaan kertoa jopa näin monen risteyksen tarkkuudella minkä polkujen päästä ruoka löytyy.

Yksilöllisesti merkitty kekomuurahainen labyrintissä

Mehiläiset viestivät hienostuneesti tanssimalla mistä suunnasta ja kuinka kaukaa mettä on saatavilla. Muurahaisilta vastaavaa tiedonvälitystä ei toistaiseksi tunneta.

Muurahaisten tiedetään löytävän ravintoapajalle yksinkertaisesti seuraamalla sinne palaavia pesäkumppaneita tai niiden jättämiä hajujälkiä. Laboratoriossa nämä mahdollisuudet estettiin.

Kekomuurahaisten tiedustelija siirrettiin ravintolähteelle ja sen annettiin retkeillä pesän ja ravinnon väliä ja ”keskustella” tuntosarvilla ryhmänsä muiden muurahaisten kanssa kunnes sen onnistui innostaa ne valmiiksi lähtemään mukaan.

Kun 5-8 muurahaisen porukka sitten oli lähdössä ensimmäistä kertaa matkaan, itse värväri poistettiin joukosta. Veden päälle sijoitettu polkuverkosto oli tällä välin vaihdettu puhtaaseen ja hajuttomaan. Palkkiota ei enää laitettu oikeankaan polun päähän, ettei ruuan hajun perusteella löytäisi perille. Palkkion muurahaiset saivat vasta, kun löysivät onnistuneesti perille.

Tien kaksihaaraisen polunristeyksen oikeaan haaraan osasivat tutkimuksen mukaan kertoa ryhmälleen kaikki värvärit ja parhaat tiimit suunnistivat oikeaan suuntaan kuudenkin polunristeyksen yli. Sattumalta onkin tällöin jo vaikea löytää perille, kun reittivaihtoehtoja on 64.

Miten kekomuurahaisten tiedonvälitys teknisesti tapahtuu, on toistaiseksi arvoitus. Mutta jos tutkijoiden päätelmät osoittautuvat päteviksi, muurahaisten kielellä voi kertoa monimutkaisempia asioita kuin aiemmin on uskottu.

Lähteet:

Reznikova, Z. 2007: Dialog with black box: using information theory to study animal language behaviour. Acta Ethol. 10: 1-12.

Reznikova, Z. ja Ryabko, B. 1994: Experimental study of the ants communication system with the application of the information theory approach. Mem. Zool. 48: 219-236.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M., Photo: Zhanna Reznikova (published here with permission from the author).

Uusi kirjoitus aiheesta

Nelikulmaiset madot meduusojen sukua?

Sammaleläimet ovat outoja otuksia. Sammaleläinten loiset ovat vielä oudompia. Littoistenjärven terveet, loisettomat kulkusammaleläimet (Cristatella mucedo) johtivat outojen matojen sukuselvitykseen. Myxozoa-pääjakson loiseläinten dna geenipankissa olikin todellisuudessa peräisin niiden isännistä.

Kulkusammaleläin

Buddenbrockia-suvun matojen geenien vertailu valikoimaan muiden eliöiden geenejä toi esiin sukupuun, jossa polttiaiseläimet olivat matojen lähimpiä sukulaisia. Buddenbrockia näyttäisi olevan madoksi muuttunut meduusa.

Dna:ta sukulaisuuden selvittämiseen tarvittiin koska evoluutio on tehnyt loisesta hyvin pelkistetyn mallin. Sillä ei ole suuta, silmiä, korvia, aivoja, suolta – ei mitään mistä tietäisi mikä on etupää ja mikä takapää.

Polttiaiseläinten ruuansulatusontelo madolta puuttuu, mutta vihjeenä sukulaisuudesta sillä on samankaltaisia rakenteita kuin meduusojen ja polyyppien polttiaissolut.

Muilla madonmuotoisilla otuksilla on kyljet, vasen puoli ja oikea puoli. Buddenbrockia on symmetrinen toiseenkin suuntaan, sillä on samanlaiset pitkät lihakset neljällä kantilla. Kylkiä tai ylä- ja alapuolta ei voi erottaa toisistaan.

Mato on dna:ltaankin niin erikoinen ja geenipankki vielä monen otuksen kohdalla niin puutteellinen, että sukupuun laatiminen vaati melkoista kikkailua. Ihan yksinkertaisissa analyyseissä polttiaiseläimet eivät matojen lähimmiksi sukulaisiksi suostuneet. Myxozoa-pääjakson muiden kummajaisten tarkempi analyysi vasta vahvistanee lopullisesti mikä Buddenbrockia oikein on matojaan.

(C) Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Kuva: Clipart etc

Lähde: Jimémez-Guri, E., Philippe, H., Okamura, B., ja Holland, P. W. H. 2007: Buddenbrockia is a Cnidarian worm. Science 317: 116-118.

Puolentoista sentin poliisi

Poliisi puree ja pistää ja – jos muu ei auta – syö lapsesi. Brasilian kaakaoviljelmien liki puolitoista senttimetristen Pachycondyla-muurahaisten pesissä sääntöjä valvovat poliisit ovat poikkeuksellisen ärjyjä.

Muurahaisyhteisön sääntöihin kuuluu yleisesti, että vain kuningattarien sopii lisääntyä. Muut naaraat toimivat työläisinä: lastenhoitajina, vartijoina ja metsästäjinä. Työläisten erikoistuminen poliiseiksi on uusi havainto tutkijoille.

Muurahaistyöläisillä on kiusaus tehdä poikajälkeläisiä, jos vain mahdollista. Se voi onnistua ihan omin päin neitseellisesti, koska koirasmuurahaisilla on vain yksi kappale kutakin kromosomia.

Työläisten yhteinen etu on valvoa, ettei koiraskuhnureita synny liikaa. Muurahaisten perinnöllisyyden kommervenkkeihin kuuluu, että veljet ovat työläisille rakkaampia verisukulaisia kuin kanssaduunarien pojat. Mieluummin siis vain kuningatar lisääntyköön.

Kaikkien ei tarvitsisi mustasukkaisesti vahtia kaikkien lisääntymistä, jos osa erikoistuisi valvomaan sääntöjä. Juuri näin näyttää peli toimivan Pachycondyla-muurahaisilla. Työläisille tarjoutui tilaisuus kokeilla lisääntymistä omin päin, kun tutkijat eristivät osan niistä kuningattarista. Kävi niin, että kuningattaren seurassa olleet työläiset palauttivat nämä tuhlaajatytöt voimakeinoja käyttäen ruotuun kun ne taas kotiutettiin. Kanssatyöläisten lisääntymisyrityksissä syntyneitä munia syötiin suurematta surutta, kuningattaren munia kunnioitettiin sentään enemmän.

Merkittävää kyllä, useimpia työläisiä tuhlaajasiskot tai niiden munat eivät kuitenkaan hetkauttaneet suuntaan tai toiseen. Ne kävivät vain pikaisesti ihmettelemässä mitä pesään oikein viskellään ja palasivat takaisin omiin töihinsä töihin. Likainen työ jäi niistä enemmän pitäville – muurahaisten omille poliisivoimille.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

Lähde: van Zweden J. S., Fürst M. A., Heinze J. ja D’Ettorre P. 2007: Specialization in policing behaviour among workers in the ant Pachycondyla inversa. Proc. R. Soc. B 274: 1421-1428.

Kumpi oli ensin, Kolumbus vai kana?

Vanhat luut kertovat: kanat löysivät Amerikan ensin. Arkeologien esiin kaivamien kananjäänteiden radioaktiivisen hiilen osuus kertoi, että kotkottajia hoidettiin Chilessä todennäköisesti jo satakunta vuotta ennen Kristoffer Kolumbuksen rantautumista Amerikkaan 1492.

Kanojen varhainen maihinnousu selittää havainnot, joiden mukaan Etelä-Amerikan inkat olivat päteviä kananhoitajia 1532 Francisco Pizarron saapuessa tuhoamaan heidän valtakuntaansa.

Thor Heyerdahlin ja kumppanien seikkailu osoitti, että kevytrakenteisella lautalla voi ylittää Amerikan ja Polynesian välisen tuhansien kilometrien merimatkan. Polynesia kansoitettiin todennäköisesti Kaakkois-Aasiasta, mutta seilasivatko polynesialaiset Amerikkaan kanoja kyydissään?

Saadakseen vanhoista kananluista irti kaiken mahdollisen tutkijat uskoivat niistä pari arvokasta palasta dna-eristyksen eksperteille. Nämä onnistuivatkin lukemaan pätkän yli 600 vuotta vanhaa kanan dna:ta.

Vertailuksi selvitettiin dna:ta joukosta polynesialaisia ja muun maailman kanoja ja kas, dna näytti samanlaiselta polynesialaisissa kanoissa ja Chilen arkeologisessa löydössä. Kanojen matka Polynesiasta Amerikkaan tuli siis vahvistettua?

Ei tullut, pienestä aineistosta ei saa aikaiseksi luotettavaa sukupuuta. Muinaisen dna:n selvittäminen ei ole helppoa ja perinnöllistä vaihtelua on kanoilla vähän. Normaalisti hyvin muuntelevasta mitokondrion dna-alueesta löytyi kanojen välillä eroja vain yhdeksästä kohdasta noin neljästä sadasta mahdollisesta. Mutta kun aihe on tarpeeksi kiehtova, heikkokin näyttö otetaan vastaan.

Polynesiasta on löytynyt varhaisia merkkejä amerikkalaisista viljelykasveista ja Amerikasta vastaavasti polynesilaistyylisten kalastusvälineiden ja kanoottien jäänteitä. Kananluut ja -dna antavat lisää painoa teorialle, jonka mukaan polynesialaiset löysivät veneillään Amerikkaan ennen Kolumbusta, mutta ihan vedenpitäväksi kanatkaan eivät vielä teoriaa todista.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

Lähde: Storey, A. A., Ramirez, J. M., Quiroz, D., Burley, D. V., Addison, D. J., Walter, R., Anderson, A. J., Hunt, T. L., Athens, J. S., Huynen, L. ja Matisoo-Smith, E. A. 2007: Radiocarbon and DNA evidence for a pre-Columbian introduction of Polynesian chickens to Chile. Proc. Natl. Acad. Sci. 104: 10335-10339.

kanat.jpg

Mystinen metsätyöläinen

Jos pääsee seikkailemaan koskemattomaan sademetsään Amazonilla seikkaileva, voi yllättäen tupsahtaa kummallisen yksipuoliselle laikulle. Keskellä metsää on avoin alue, jossa voi kasvaa pelkästään yhtä Duroia-suvun mataralajia, kuin joku viljelisi niitä viidakossa.

Hyönteisiä laikulla vilisee, mutta tarkemmin katsottuna nekin ovat hyvin yksipuolisesti yhtä ja samaa Myrmelachista-suvun lajia.

Yhteistyö lajien välillä pelaa. Muurahaiset pesivät puun varta vasten niille kasvattamissa oksien kammioissa ja suojaavat kasveja vastavuoroisesti niiden vihollisilta.

Amazonin paikallisten asukkaiden tarinoissa syypää salaperäisiin yksipuolisiin metsiköihin on Chuyachaqui, paha henki, jolla on sekä sorkka että ihmisen jalka. Tutkijoilla puolestaan on ollut hiukan kuivakampi teoria, jonka mukaan Duroia-puu tukahduttaa muiden puiden kasvun alueellaan.

Pahan hengen metsikön arvoitus ratkesi, kun muurahaiset paljastuivat metsureiksi. Ne karsivat tehokkaasti alueelle pyrkivät puut jo taimina puremalla ja ruiskuttamalla niihin happoa – vain Duroia-puun taimet ne jättävät rauhaan. Ärhäkkä muurahaislaji pitää huolen myös siitä, että vieraat muurahaiset eivät niiden metsikköön tunkeile.

Muurahaisten metsätyömaa voi laajentua tuhannen neliömetrin kokoiseksi. Urakka on pienille metsureille kova. Tutkijat arvioivat, että muurahaiset ovat voineet tehdä töitä samalla paikalla satoja vuosia.

Työvoimasta muurahaisilla ei onneksi ole pulaa. Yhdellä metsälaikulla saattaa uurastaa miljoonia työläisiä sekalaisissa tehtävissä. Tuhannet kuningattaret pitävät puolestaan huolen uusien sukupolvien syntymisestä.

Paikallisesta runsaslukuisuudestaan huolimatta metsänhoitajat ovat vain pieni osa Amazonin sademetsän massiivisesta muurahaismäärästä. Vaaka heilahtaisi epäröimättä muurahaisten puolelle vaikka toiseen puntariin kerättäisiin kaikki sademetsän linnut, nisäkkäät ja muut maalla elävät selkärankaiset.

(C) luotiset.wordpress.com – Kolkkala, M.

Lähde: Frederickson, M. E., Greene, M. J. ja Gordon, D. M. 2005: ‘Devil’s gardens’ bedevilled by ants. Nature 437:495-496.

Lisäys 24.2.2011: kuvia paholaisen puutarhasta.

Hyvää, kirjoitti vaikeaselkoinen tutkija, tiedettä

Tämän jutun kärki on tässä. Ai­nakin pitäisi olla. Lehtiartikkelissa ensimmäinen lause on tärkein. Sen tar­koitus on houkuttaa luke­maan eteenpäin tiivistämällä nasevasti jutun sisältö. Tie­teellisillä artikkeleilla on tapana houkutta­a heittämään itsensä paperi­koriin, vaikka aihe olisi lukijaa kiinnostava. Missä tiede­juttujen kärki piileskelee?

Tiedettä voi olla vaikea ymmärtää, kun käsiteltävät asiat ovat vaikeita. Tieteen syvällinen ymmärtäminen voi vaatia matemaattisia taitoja ja joskus tiede haastaa jopa arkijärjen. Mutta usein syy on vain kankeassa kielessä, kun tieteellisestä artikkelista ei tahdo saada tolkkua. Itse asia voi paljastua ihan ymmärrettäväksi ilman matemaattisia tai muita erityistaitoja.

”Ensin me nostatamme pö­lyä ja sitten valit­amme, ettemme näe mitään”, irvaili George Berkeley filosofeja. Samaa voisi sanoa toisinaan tutki­joista. Tieteellisten artikkelien ym­mär­tämistä vaikeuttavat hankalat sanat, pas­siivi­nen tyyli ja kömpelösti muotoillut virk­keet.

Hankalien sanojen määrä on kasvanut tie­teellisissä julkaisuissa jatkuvasti. Sata vuotta sitten tiedejulkaisujen ja sanomalehtien kieli eivät juuri eronneet toisistaan. Nyky­päivän tiedelehtien jutut pursuavat ­lehti­kielelle tuntemattomia sanoja.

Hankalat sanat ovat osin väistämätön seu­raus tieteen erikoistumisesta. Tieteen uudet löydöt ja niiden selitysmallit tarvitsevat uusia sanoja, että niistä voidaan puhua. Tutkijan on tehtävä kompromis­seja tiiviin ilmaisun ja yleisen ymmärrettä­vyyden välillä.

Tiedelehdet ovat huomanneet erikois­sanaston tuomat hankaluudet lukijoille. Esi­merkiksi Nature ja Science -lehdissä on va­rattu tilaa artikkeleille, joissa tutkijat tarkas­televat vasta julkaistujen artikkelien sisältöä yleistajuisella kielellä. Hankalien sanojen ymmärtämistä helpottavat myös tiedelehtien verkkoversiot, jotka tarjoavat linkkejä sanas­toihin ja sivuille, joista löytyy täydentävää tietoa teknisistä yksityis­kohdista.

Tieteellisen kirjoittamisen peruspahe on turha passiivin käyttö (”hypsolysobin ha­vait­tiin parantavan vehnän kasvua”). Passiivin käytön perinteeseen tottuneesta voi tuntua, että aktii­vinen kieli on turhaa itsekorostusta. Eikö asian pitäisi puhua eikä tutkijan?

Aktiivin käyttö ei kuitenkaan tarkoita, että virkkeet olisi pakko aloittaa tekijöillä ”minä” tai ”me”, vaikka niidenkin käyttö on sallittua (”havaitsimme, että vehnän kasvu parani hypso­lysobilla”). ”Miksi ei anneta asioiden puhua puolestaan kirjaimellisesti?”, kysyy Hel­singin yli­opiston tutki­joille tieteellisen kirjoit­tamisen taitoa opettava Carolyn B. Norris. Subjektin ei tarvitse olla tutkimuksen tekijä, se voi olla esimerkiksi käytetty mene­telmä tai tulos (”hypsolysobi paransi vehnän kasvua” tai ”vehnän kasvu parani hypso­lysobilla”).

Onneksi yhä useammat tieteelliset julkaisut ovat alkaneet suosia aktiivia lausemuotoa. Kitkettäväksi jää enää sitkein tieteellistä kir­joittamista vaivaava pahe, virkkeiden köm­pelö muo­toilu.

Seuraava virke kertoo itse mitä vikaa siinä on: ”virke, jossa tekijän ja teonsanan vä­liin on ahdettu paljon sanoja, on vaikea ym­märtää.” Kun lukija huomaa virkkeen tekijän ”virke…”, hän alkaa automaattisesti odottaa mitä sille virkkeelle mahtaa tapahtua. Viimein odotus palkitaan: ”…on vaikea ymmärtää”. Hyvä, mutta mitä siinä välissä taas sanottiinkaan? Hetki pitää miettiä ennen kuin virke avautuu.

Ongelmaa ei ole, jos virke on lyhyt. ”Hyvää – sanoi mustapartainen mies – päivää” – pakinoitsija Ollin klassi­nen lau­sahdus vuodelta 1943 jää epäilemättä mieleen kerta­lukemalla. Mutta usein ”mustapartaisen miehen” paikalle tieteelliseen tekstiin on sijoitettu pitkät pätkät olennaista asiaa. Lukijan on jatkuvasti pysähdeltävä ja poukkoiltava taaksepäin ymmärtääkseen mistä on kyse.

Tieteelli­set artik­kelit on perinteisesti jao­teltu osiin: tiivistelmä, johdanto, ai­neisto ja menetelmät, tulok­set ja tu­losten tarkastelu. Tutkijat ovat oppineet tämän kaavan hyvin: asiat löytyvät sieltä, mistä nii­den odottaakin löytyvän. Mutta yhtä tärkeää on, että asiat löytyvät luontevilta paikoiltaan pienemmässä mitta­kaavassa, virkkeiden sisältä.

Seuraavan virkkeen alku on hyvässä tekstissä aina tavalla tai toisella loogista jatkoa edelli­sen virkkeen lopetukselle. Sujuva virke etenee vanhasta ja tutusta kohti uutta ja tunte­ma­tonta. Ei ole sattumaa, että lastenloru ei mene ihan näin: ”Onnimanni oli ennen, matikka Onnimannista, maitopyörä matikasta, pytikkä maitopyörästä…” Lapsikin ymmärtää milloin juttu kuulostaa hyvältä. Tutkijoilla olisi paljon opittavaa lapsilta.

Kolkkala, M. 2003. Tiedeviestintäkurssi, Helsingin yliopisto (pienin muutoksin)