Tiedetiistai

Uusi tiedekanava YouTube’issa:

https://www.youtube.com/channel/UC3zfeCMZhkpQZdM0kC9x4ew/videos

Ensimmäinen jakso: ’Kalat ja ”kalat” elämän sukupuussa”

Sopivat suojat primitiiviseen nisäkäsraajaan

Kirjoitin jutun varpaiden lukumääristä, juoksemisesta ja kengistä. Sijoitin sen juoksublogiini. Laitan tänne tiedeblogiinkin linkin tuohon juttuun, koska ujutin siihen mukaan aika paljon evoluutiobiologiaa. Tästä lähtee: Apina, antilooppi ja hevonen juoksivat kilpaa…

Rattus

Työblogissa fylogenetiikkaa työkavereista (: Kuka kukin on rotista.

Mitä opin dinosauruksista viime kesänä

Huomasin viime kesänä, että tiedän nolon vähän dinosauruksista. Töissä piti kertoa silloin dinosauruksista yleisölle. Hyvä tilaisuus, sellainenhan on paras tapa oppia; ei ole kiva mennä selittämään mitään, jos ei tunne olevansa varmalla pohjalla aiheestaan. Uuteen aiheeseen perehtymisen sivuvaikutuksena siitä voi myös innostua – voisi, vaikka aihe ei olisi niin itsestään selvän makea kuin dinosaurukset!

Pseudosuchiat hallitsivat ensin

Ryhmä isoja eläimiä rellesti maailman valtiaina kymmeniä miljoonia vuosia, samaan aikaan niiden varjossa eli huomaamaton ja vaatimaton eläinryhmä – dinosaurukset…

En tiennyt ennen viime kesää sitäkään, että ennen dinosaurusten valtakautta oli pseudosuchioiden* valtakausi. Dinosauruksia oli myös tuolloin jo olemassa, mutta kaikki ajan isoimmat maapedot olivat pseudosuchioita. Pseudosuchioiden joukossa oli myös kaksijalkaisia kasvinsyöjäeläimiä kuten siro ja nätti Effigia. Tällainen dinosaurusmaallikko määrittäisi monet pseudosuchiat sujuvasti dinosauruksiksi.

Triaskauden lopettanut joukkosukupuutto lopetti myös pseudosuchioiden valtakauden. Jostain syystä, jota ei oikein hyvin ymmärretä, dinosaurukset valtasivat sen jälkeen isojen eläinten ekologiset lokerot. Pseudosuchiatkaan eivät kuolleet kokonaan sukupuuttoon vaan niistä kehittyi esimerkiksi hienoja virtaviivaisia thalattosuchia-merieläimiä. Yksi pseudosuchia-ryhmä elää ja voi hyvin yhä edelleen: krokotiilit.

Dinosauruksillakin kävi sitten huono tuuri, kun kymmenkilometrinen asteroidi törmäsi maahan 65 miljoonaa vuotta sitten. Toisaalta dinosaurukset saivat olla rauhassa superkatastrofeilta valtavan pitkän ajan. Dinosaurukset hallitsivat (lue: olivat yleisimpiä isoja eläimiä) koko jura- ja liitukauden eli noin 135 miljoonaa vuotta.

* En puhunut kesällä pseudosuchioista vaan crurotarseista. En ollut nimissä ihan ajan tasalla. Crurotarsi-nimen ongelmaksi nousi hiljattain, että siihen oli määritelty kuuluvaksi yksi krokotiilien näköinen eläinryhmä, phytosaurit, jotka eivät sitten ilmeisesti olleetkaan sitä miltä näyttivät (Nesbitt 2011). Huono määritelmä vesitti crurotarsin tarkoittamaan krokotiilien läheisimpien sukulaisten lisäksi myös dinosauruksia, lintuja ja siipisaureja.

Pseudosuchus eli ”valekrokotiili” on tietysti hölmö nimi ryhmälle, johon kuuluvat krokotiilit, mutta nimi on järkevästi määritelty niin, että se ei aiheuta sotkuja systematiikkaan, vaikka sukupuihin tulisi vielä lisääkin muutoksia.

Jokin mukava suomennos pseudosuchialle pitäisi kyllä keksiä. Ehdotuksia?

Talitiainen on läheisempi sukulainen Tyrannosaurukselle kuin Triceratops

Pseudosuchiat elävät edelleen krokotiileina. Dinosaurukset elävät myös edelleen – lintuina.

Niin oudolta kuin se ehkä tuntuukin, esimerkiksi rubiinikurkkukolibri on pieni dinosaurus ja tunturipöllö on vähän isompi dinosaurus.

Kun meteoriitti putosi ja suurin osa dinosauruksista kuoli, olivat Triceratopsiin johtanut dinosaurusten sukuhaara ja Tyrannosaurukseen johtanut haara ehtineet kehittyä toisistaan riippumatta noin 165 miljoonaa vuotta. Tyrannosaurukseen ja lintuihin johtaneet sukuhaarat olivat siihen mennessä olleet erossa toisistaan vasta noin 100 miljoonaa vuotta. Linnut jäivät ainoina dinosauruksina henkiin ja ovat jatkaneet kehitystään yksinään 65 miljoonaa vuotta.

Edellisestä voi laskea*, että esimerkiksi talitiaiset ovat paljon läheisempiä sukulaisia Tyrannosaurukselle kuin Triceratops.

Jos haluaa arvioida esimerkiksi, että millaista Tyrannosauruksen dna oli, kannattaa tutkia ennemmin nykyisten lintujen kuin Triceratopsin dna:ta (jälkimmäistä ei enää olekaan missään).

*Tyrannosaurusta ja Triceratopsia erottaa toisistaan 165 + 165 = 330 miljoonaa vuotta evoluutiota. Tyrannosauruksen ja talitiaisen vastaava ero on 100 + 100 + 65 = 265 miljoonaa vuotta. Talitiainen on siis 330 – 265 = 65 miljoonaa vuotta lähempänä Tyrannosaurusta kuin Triceratops.

Edit 13.5.2013: Päivitin vielä edellistä kappaletta, kun tällaiset sukulaisuuslaskelmat ovat vähän kinkkisiä selittää sanallisesti. Ehkä ne avautuvatkin helpommin piirtämällä kuin selittämällä – xkcd-sarjakuva samasta aiheesta ilmestyi juuri sopivasti. Edit 12.3.2014: Korjattu tyranosauruksen ja lintujen viimeisen yhteisen esi-isän ajoitukseksi 165, ei 150 miljoonaa vuotta sitten. Varhaisimmat linnut elivät noin 150 miljoonaa vuotta sitten, mutta Tyrannosauridit lähtivät omille teilleen lintuhin johtaneesta porukasta jo 15 miljoonaa vuotta aiemmin. 

Aika moni höyhenpeitteinen dinosaurus näytti linnulta

Vanha kunnon Archaeopteryx pitää pintansa varhaisimpana linnuksi määritettynä otuksena (Lee ja Worthy 2012) – tai ainakin piti vielä viime kesänä. Kesän jälkeen on tehty useitakin uusia fossiililöytöjä, jotka ovat muuttaneet Archaeopteryxin aseman dinosaurusten sukupuussa entistäkin epävarmemmaksi.

Jurakauden lopussa maailmassa vilisti paljon pieniä höyhenpeitteisiä eläimiä, joista osalla oli kaksi siipeä ja osalla neljä, jotkut osasivat lentää, jotkut liitää ja jotkut eivät kumpaakaan. Lintuharrastajalle olisi ollut turhauttavaa retkeillä jurakauden lopulla, koska olisi ollut usein mahdoton tietää mikä havaittu eläin on lintu ja mikä kuuluu johonkin muuhun dinosaurusten sukuhaaraan.

Evoluutioteoriaa ymmärtämättömälle jurakauden lopun fossiilien tutkiminen olisi terveellistä, ai että ”missä ovat kaikki välimuodot”?

Aika moni höyhenpeitteinen dinosaurus ei näyttänyt linnulta

Höyhenet fossiloituvat huonosti, mutta viime vuosina on tehty etenkin Kiinasta paljon upeita fossiililöytöjä höyhenpeitteisistä dinosauruksista. Yksi mahtava löytö oli Yutyrannus (Xu ym. 2012). Se oli Tyrannosauruksen sukulainen, yhdeksän metriä pitkä peto, joka oli kauttaaltaan höyhenien peitossa.

Dinosauruskirjojen kuvitukset täytyy laittaa uusien löytöjen vuoksi uusiksi.  Theropodien, eli kahdella jalalla kulkeneiden petodinosaurusten ja niiden sukulaisten joukosta on löydetty höyhenpeitteisiä lajeja vähän joka sukuhaarasta. Höyhenet ovat olleet theropodilajeilla todennäköisesti hyvin tavallinen ominaisuus.

Höyhenistä on viitteitä myös parilta dinosaurukselta, jotka ovat todella kaukana theropodeista. Höyhenen kaltaisia rakenteita voi olla kehittynyt toisistaan riippumatta useaan kertaan eri dinosaurusryhmissä. Vaihtoehto on, että höyheniä, tai ainakin niiden esiasteita, oli jo kaikkien dinosaurusten yhteisellä esi-isällä. Siinä tapauksessa jonkinasteisia höyheniä on voinut periaatteessa olla millä dinosauruksella vaan. Voi spekuloida jopa, että höyheniä on voinut olla siipisaureilla tai pseudosuchioillakin.

Dinosauruksia eli myös viileässä ilmastossa.

Dinosaurusten aikaankaan ei ollut lämmin ilma ihan koko ajan ja ihan joka paikassa. Fossiilien sisältämän hapen isotooppeja tutkimalla on päätelty, että Yutyrannuksen ja kumppanien elinympäristössä keskilämpötila oli noin kymmenen astetta (Amiot 2011). Ei ole ollenkaan mahdotonta, että dinosauruksia on joskus juossut lumessa ja pakkasessa.

Yutyrannus tuskin olisi pärjännyt talvella, jos sen ruumiinlämpötila riippuisi täysin ulkoilman lämpötilasta. Kylmässä aktiiviset dinosaurukset ovatkin yksi lisätodiste dinosaurusten endotermisyyden eli sisäisen lämmöntuottokyvyn puolesta.  (Paitsi jos viileän ilmaston dinosaurukset nukkuivat talviunta tai lähtivät muuttodinosauruksina etelään…)

Höyhenpeitteisten dinosaurusten väritystä on saatu selville.

Parhaissa höyhenfossiileissa  jopa yksittäiset solut ovat säilyneet niin ehjinä, että niiden rakennetta voidaan tutkia mikroskoopilla. Kaikki elävien solujen sisältämät väriaineet ovat kadonneet fossiileista, mutta solujen sisäiset melanosomit eli rakkulat, joissa väriaineet ovat olleet, ovat voineet säilyä.

Lintujen höyhenistä on huomattu, että melanosomien koosta, muodosta ja tiheydestä voi päätellä aika paljon linnun värityksestä, vaikkei itse väripigmenttejä tuntisikaan.

Vertaamalla esimerkiksi Microraptor dinosauruksen höyhenfossiilia lintujen höyheniin on päätelty, että Microraptor oli todennäköisesti musta ja kiiltävä kuin kottarainen (Li ym. 2012). Microraptoria voisi helposti erehtyä pitämään lintuna – katso hieno rekonstruktio Microraptoreista – mutta mikään lintu se ei ollut, vaan terävähampainen pikkupeto, joka saalisti hiiren kokoisia nisäkkäitä ja pikkulintuja varhaisen liitukauden metsissä (O’Connor ym. 2011).

Edellä mainittu kuuluisa lintua muistuttanut siipiveikko Archaeopteryx oli todennäköisesti myös musta (Carney ym. 2012). Anchiornis -dinosaurus oli luultavasti mustan ja valkoisen kirjava ja sen päälaki oli punainen kuin palokärjellä (Zhang ym. 2012). Anchiornis on yksi pienimpiä tunnettuja dinosauruksia – se oli selvästi pienempi kuin palokärki! Sinosauropteryx oli myös pieni tyylikäs dinosaurus. Sillä oli todennäköisesti komea punaruskea-valkoraitainen häntä (Zhang ym. 2012).

Petodinosauruksilla oli samanlainen tehokas hengitysjärjestelmä kuin linnuilla.

Maapallon ilmatilassa tilanne on edelleen se, että dinosauruksia on tuhansia lajeja ja nisäkkäät ovat pieniä huomaamattomia yöeläimiä (lepakoita). Yksi selitys tälle saattaa olla, että lintujen keuhkot ovat paremmat. Lentämiseen tarvitaan paljon happea.

Nisäkkäiden keuhkojen toimintaperiaate loukkaa jokaista järkevää insinööriä. Meidän keuhkomme ovat umpinaiset pussit, joissa käytetty ja käyttämätön ilma pääsevät sekoittumaan ennen uloshengitystä.

Evoluutio ei ole järkevä insinööri. Se on tuunaaja, joka kokeilee ja etsii mahdollisimman toimivaa ratkaisua virittelemällä ja rakentamalla sen päälle mitä jo on olemassa. Käytännössä nisäkkäiden keuhkot toimivat hienosti. Mutta lintujen hengitysjärjestelmä toimii vielä paremmin.

Keuhkojen lisäksi linnuilla on ilmapusseja, jotka pumppaavat ilmaa. Ilma menee nokasta keuhkoihin vasta kun lintu hengittää ulos. Linnun hengitys on nelitahtinen; ilma tulee ulos linnun nokasta vasta kun lintu on hengittänyt kahteen kertaan sisään ja ulos. (Tämä selittää myös sen,  miten lintu voi laulaa ”vetämättä henkeä” välillä.)

Linnuille lähisukuisten petodinosaurusten hengitys toimi ilmeisesti myös tehokkaalla läpivirtausperiaatteella (Sereno ym. 2008).

Trias- ja jurakausilla happea oli ilmassa niukemmin kuin nykyisin, joten tehokkaasta hengityksestä oli silloin varmasti dinosauruksille etua. Pussikeuhkoiset nisäkkäät pysyivät pieninä ja vaatimattomina. Kun Jukatanin meteoriitti liitukauden lopuksi sekoitti evoluution pakan uudestaan, ilmakehän happipitoisuus oli sopivasti noussut korkeammaksi. Nisäkkäille riitti happea kasvattaa poikasia sisällään ja kasvaa isoiksi.

Ilmapusseille on kehittynyt muutakin merkittävää käyttöä kuin toimia palkeina keuhkoille. Ilmapussit tekevät eläimistä kevyempiä. Liskonlantioisisten dinosaurusten kuten lintujen*, petodinosaurusten ja sauropodien luut ovat täynnä ilmapussien onkaloita. Lintujen on hyvä lentää kevyillä ilmatäytteisillä luilla. Sauropodit olivat kevyiden luidensa ansiosta jättimäiseen kokoonsa nähden yllättävän kevyitä. Pitkän kaulan kannattelukaan ei ollut sauropodeille ongelma, koska noin 60% niiden kaulan luiden koostumuksesta saattoi olla pelkkää ilmaa.

*Oikeat krokotiilit ovat valekrokotiileja, phyto- eli kasvisaurit ovat petoja ja linnut eivät ole linnunlantioisia – tällaista on systematiikka.

Tyrannosaurus puri kovempaa kuin mikään muu dinosaurus

Kuningas on yhä kuningas. Tyrannosauruksen maine on kärsinyt kolauksia, kun on löydetty fossiileja sitä isommista petodinosauruslajeista. Spinosaurus ainakin oli Tyrannosaurusta massiivisempi ja todennäköisesti muutama muukin laji.

Yhdessä asiassa Tyrannosaurus on kuitenkin yhä ykkönen – sen leukojen puruvoima oli suurempi kuin millään muulla tunnetulla dinosauruksella.*

Jurassic Parkin jossain jatko-osassa Spinosaurus voittaa Tyrannosauruksen tappelussa. Järkyttävän vaikuttava peto Spinosaurus tietysti oli, mutta sen leuat olivat kuitenkin sopeutuneet parhaiten kalansinttien (sellaisten kolmemetristen…) nappaamiseen ja hentoisia siipisaurejakin Spinosaurusten fossiilisista mahoista on löytynyt.

Tyrannosaurus oli erikoistunut murskaamaan leuoillaan isojen kasvinsyöjädinosaurusten paksuja luita ja panssareita.

* Kaikkien eläinten ykkönen Tyrannosaurus ei puruvoimassa ole, onhan ollut olemassa sellaisiakin eläimiä kun Liopleurodon ja Megalodon.

Dinosaurustutkimus on tulevaisuuden ala.

Lapsuusaikojeni kirjoissa sauropodit kahlailivat vedessä jaksaakseen kannattaa painavaa ruhoaan ja petodinosaurukset löntystivät perässä tukinpaksuista häntäänsä maassa raahaten. Olivathan dinosaurukset tietysti jännittäviä ja hienoja silloinkin, mutta ei vielä ymmärrätty kuinka jännittäviä ja hienoja ne ovatkaan. Dinosaurukset ovat sisältäpäin lämpiäviä, aktiivisia, nopeita, ketteriä, linnunluisia, linnunkeuhkoisia, höyhenpeitteisia ja värikkäitä eivätkä ole kuolleet sukupuuttoon. Mitä kaikkea dinosauruksista vielä saadaankaan selville?

Juuri nyt eletään dinosaurustutkimuksen kulta-aikaa, kiinnostavia aivan uudenlaisia dinosaurusfossiileja on löydetty viime vuosina enemmän kuin koskaan. Suomi on dinosaurustutkijan kannalta sikäli hankala paikka, että täältä ei dinosaurusfossiileja löydä. Tällä hetkellä voisin suositella dinosaurustutkijaksi halajavalle paleontologian, biologian, fysiikan, geologian, kemian ja muun ilmeisen ohella – kiinan tai mongolin kielen opintoja.

Kiitokset

Konsta jakoi kanssani dinosaurusinnostuksen ja piti huolen, että kirjaston dinosauruskirjoja oli aina tarjolla vinot pinot. Konstan (4 v.) ansiosta huomasin, että jotkin uudet dinosauruskirjat ovat melkoisen korkeatasoisia, pari omaakin kirjaa tuli sitten ostettua.

Annulle kiitos PDF:istä.

Lähteet

Amiot, R., Wang, X., Zhou, Z., Xiaolin Wang, X., Buffetaut, E., Lécuyer, C., Ding, Z., Fluteau, F., Hibino, T., Kusuhashi, N., Mo, J., Suteethorn, V., Yuanqing Wang, Y., Xu, X. ja Zhang, F. 2011: Oxygen isotopes of East Asian dinosaurs reveal exceptionally cold Early Cretaceous climates. Proc. Nat. Acad. Sci. 108: 5179-5183.

Lee, M. S. Y. ja Worthy, T. H. 2012: Likelihood reinstates Archaeopteryx as a primitive bird. Biol. Lett. 8: 299-303.

Li, Q., Gao, K.-Q., Meng, Q., Clarke, J. A., Shawkey, M. D., D’Alba, L., Pei, R., Ellison, M., Norell, M. A. ja Vinther, J. 2012: Reconstruction of Microraptor and the evolution of iridescent plumage. Science 335: 1215-1219.

Nesbitt, S. J. 2011: The early evolution of archosaurs: relationships and the origin of major clades. Bull. Am. Mus. Nat.  Hist. 352: 1-292.

O’Connor, J., Zhou, Z. ja Xu, X. 2011: Additional specimen of Microraptor provides unique evidence of dinosaurs preying on birds. Proc. Nat. Acad. Sci. 108: 19662-19665.

Sereno, P. C., Martinez, R. N., Wilson, J. A., Varricchio, D. J., Alcober, O.A. ja Larsson, H. C. E. 2008: Evidence for avian intrathoracic air sacs in a new predatory dinosaur from Argentina. PLoS One 3: e3303. PDF

Xu, X., Wang, K., Zhang, K., Ma, Q., Xing, L., Sullivan, C., Hu, D., Cheng, S. ja Wang, S. 2012: A gigantic feathered dinosaur from the Lower Cretaceous of China. Nature 484: 92-95.

Zhang, F., Kearns, S. L., Orr, P. J., Benton, M. J., Zhou, Z., Johnson, D., Xu, X ja Wang, X. 2010: Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds. Nature 463: 1075-1078. PDF

Lähteiden lähde

Maija Karalan Erään planeetan ihmeitä -blogi oli huippu paikka päästä kärryille uusista hienoista dinosaurustutkimuksista.

Edit 1.5.2013

Oikolukijan kommenttien jälkeen muokkasin uudelleen jutun pseudosuchia -osaa ja hiukan muutakin. Toivottavasti tekstistä tuli ymmärrettävämpi ja lausejärjestyksestä loogisempi.

Luonnon oma GMO eli DNA goes retro II

”Perinnöllisen dna:n siirtyminen lajista toiseen on luonnotonta”? Ei ole. Esimerkiksi bakteereilla dna:n siirtyminen lajista toiseen siirtyminen on arkipäivää. Antibiootille vastustuskykyinen bakteeri voi syntyä, kun yksi laji nappaa toiselta lajilta dna:ta, jossa on sopiva geeni.

Dna:n siirtymistä lajista toiseen tapahtuu monisoluisilla eläimilläkin. Uuden tutkimuksen mukaan neljäsosa (!) lehmän ja muiden märehtijöiden perimästä saattaa olla alunperin lähtöisin käärmeiden dna:sta (Walsh ym. 2013).

Samaa dna:ta käärmeessä, lehmässä, pussiliito-oravassa, tamaanissa, vesinokkaeläimessä ja…? Kuva: Walsh ym. 2013 (pieni moka kuvassa, tutkijoiden omia koodeja on unohtunut joidenkin lajinimien eteen).

Samanlaisen dna:n löytyminen käärmeistä ja lehmistä ei tarkoita, että käärmeen omia geenejä tai mitään muita käärmeille tarpeellisia dna:n osia olisi tässä tapauksessa siirtynyt lehmään, tai päinvastoin. Itse asiassa, käärmeet sen paremmin kuin lehmätkään eivät tee tällä dna:lla yhtään mitään.

Mitä kummaa dna:ta sitten on siirtynyt käärmeestä lehmään? Mitä on siirtynyt nahkiaisesta kaloihin, joissa nahkiainen loisii (Kuraku ym. 2012)? Mikä on space invader -avaruushyökkääjä, jonka kopioita on oudosti puoliapinoiden, jyrsijöiden, lepakoiden, tanrekkien, pussieläinten, liskojen ja sammakoiden perimässä (Pace ym. 2008)?

Näissä invaasioissa on kyse ”itsekkäästä” dna:sta, transposoneista, dna:n palasista, jotka yleensä kopioituvat dna:ssa lajin sisäisesti, mutta onnistuvat joskus loikkaamaan eliölajista toiseen.

Käärmeelle ja lehmälle yhteinen transposoni on tarkemmin sanottuna retrotransposoni tai lyhyemmin retroelementti. Retroelementit kopioituvat rna-välivaiheen kautta. Ilmeisesti tämä rna voi siirtyä lajista toiseen kun esimerkiksi punkki puree ensin käärmettä ja sitten lehmää, tai kun nahkiainen pureutuu kalaan.

Eläinten perimässä on geenejä, joiden avulla rna kopioituu takaisin dna:ksi ja voi tulla liitetyksi mukaan seuraaviin sukupolveen periytyvään dna:han. Kyseiset geenit puolestaan ovat eläimen perimään jo aiemmin pesäpaikkansa tehneiden retroelementtien geenejä.

Kun retroelementin dna on hypännyt lajista toiseen, se voi alkaa kopioutua uudessa ympäristössään – tai sitten ei. Ihan mitä tahansa perimän dna:ta ei tietenkään käännetä rna:ksi, vaan kääntäminen vaatii oikeanlaiset tunnistus- ja säätelyjaksot ympärilleen.

Walsh ym. (2013) löysivät geenipankkia seuloessaan BovB-nimisiä retroelementtejä oudosti jakaantuneena eläinryhmiin, jotka eivät ole toisilleen erityisen läheistä sukua: käärmeistä, liskoista, pussieläimistä, nokkaeläimistä, norsuista ja sen sukulaisista ja hevosista.  Joissain eläinryhmissä nämä retroelementit ovat älyttömän yleisiä ja joissain harvinaisia.

Nerokas veto oli tutkia, löytyisikö kyseisiä retroelementtejä punkeista, jotka purevat sekä matelijoita, että nisäkkäitä ja voisivat näin toimia välittäjinä elementtien hypätessä lajista toisiin – ja löytyihän niitä myös punkeista.

Kaunista; hullun lailla kopioituvaa geenipätkää on siellä täällä eläinryhmissä, jotka eivät ole toisilleen sukua ja samaa geenipätkää on myös punkeilla, jotka purevat näitä eläimiä.

Tapaus selvitetty? Ei ihan, sellainen kauneusvirhe teoriassa on, että retroelementtejä löytyi vähän turhankin laajasti eläinkunnasta, myös lajeilta, joita on aika vaikea linkittää punkinpuremateoriaan: merisiilien ja silkkiperhosen perimässäkin näyttäisi olevan BovB-elementtejä. Mitä pirua ne siellä tekevät?

Amblyomma-suvun punkkeja tunkemassa pytonin suomujen alle. Kuva © Eric Vanderduys 2012. Julkaistu kuvaajan luvalla.

Miksi sitten BovB-retroelementti on lähtenyt kopioitumaan hullun lailla märehtijöissä ja suomumatelijoissa, mutta ei muissa eläinryhmissä, joissa sitä kuitenkin todistettavasti on. Tähän tutkijoilla ei ole hypoteesia. Minulla on!

Hypoteesiini liittyvät lyhyet retroelementit, märehtijöiden BovA-sukuiset ja matelijoiden CR1 sinet. Nyt juttu menee kuitenkin jo sen verran tekniseksi ja yksityiskohtaiseksi, että taitaa olla laittaa aiheen tarkempi märehtiminen kommentteihin  jonkun tosi innostuneen genetiikkanörtin löydettäväksi (voisi muutan olla ihan julkaisukelpoista kamaa edelleen tämä…).

Viitteet:

Kolkkala, M. 2000: Retroposonit märehtijöiden perimässä. Pro gradu. Helsingin yliopisto. Yritin lyödä läpi retrotransposonille vähän lyhyempää nimeä retroposoni. Termiä ”retroposon” käytettiin joissain vanhoissa artikkeleissakin, tosin vähän kirjavassa merkityksessä. Mutta mihinkä se ehdotus yhdestä gradusta etenisi, olisi pitänyt jaksaa tehdä oma tieteellinen artikkeli. Lisäys: linkki graduuni

Kuraku, S. Qiu, H ja Meyer, A. 2012: Horizontal transfers of Tc1 elements between teleost fishes and their vertebrate parasites, lampreys. Genome Biol. Evol. 4: 929-936

Pace, J. K., Gilbert, C., Clark, M. S. ja Feschotte, C. 2008: Repeated horizontal transfer of a DNA transposon in mammals and other tetrapods. Proc. Natl. Acad. Sci. 105: 17023-17028

Walsh, A. M., Kortschak, R. D., Gardner, M. G., Bertozzi, T. ja Adelson, D. L. 2013: Widespread horizontal transfer of retrotransposons. Proc. Natl. Acad. Sci. 110: 1012-1016

Missä pallokalat ovat parempia kuin me? (DNA goes retro I)

Pantteripallokala. Pallokalat ovat saaneet siivottua dna:nsa roskasta. (Kuva: Wikipedia)

Dna, elämän molekyyli, resepti uudelle eliölle; koodi, joka on kopiotunut sukupolvien ketjussa miljardeja vuosia; koodi, joka on täynnä suunnattoman tärkeää tietoa… No, oikeastaan ei ihan täynnä. Jos nyt ihan totta puhutaan, niin suurin osa dna:sta on ihan roskaa, jonninjoutavaa tilke-dna:ta muutaman hassun kymmenen tuhannen tärkeän kohdan ympärillä.

Ihmisenkin perimän dna:sta voisi leikata pois valtavia palasia ilman, että mitään tärkeää menetettäisiin. Leikkaamisen voisi aloittaa retroelementeiksi kutsutusta dna:sta. Retroelementit karsimalla kolmen miljardin palasen dna virtaviivaistuisi heti alle kahteen miljardiin.

Dna:n ohjeilla syntyy rna. Rna:n ohjeilla syntyy proteiini. Proteiineilla elämä toimii ja proteiineista elämä rakentuu. Näinhän se menee.

Paitsi että – käänteinen reittikin on mahdollinen: rna:n ohjeilla syntyy dna. Ihmisenkin dna:ssa on valmistusohjeita (geenejä) proteiinille, joka tekee juuri tätä – kääntää rna-tiedon takaisin dna:ksi. Ketjureaktio on mahdollinen, jos dna-palanen palaa kotiin: liittyy takaisin perimän pitkään dna-ketjuun rna-välivaiheen jälkeen – ja sitähän tapahtuu!

Käänteiskopiointia tekevän proteiinin geeni on yleisin geeni ihmisen perimässä. Suuri osa näistä geeneistä on rikki, mutta aika moni toimiikin. Voisi luulla että kyseinen geeni on ihmiselle tärkeä. Ihminen ei kuitenkaan tee käänteiskopioinnin geenillä mitään – retroelementit tekevät. Retroelementit aivan kuin omaa elämäänsä perimän dna:n sisällä, vaikka ne ovat itsekin pelkkiä pieniä dna-molekyylin palasia.

Retroelementtejä on eri tyyppisiä. Osa retroelementeistä on hyvin lyhyitä, niihin ei mahdu geenejä eikä oikein mitään muutakaan. Niissä on kuitenkin tunnistusjakso, niin että solun normaalit proteiinit voivat tehdä elementeistä rna-kopion. Kopiointiin takaisin dna:ksi lyhyet retroelementit lainaavat työkaluksi pidempien retroelementtien ohjeilla valmistettuja proteiineja.

Selkärankaisten perimän dna:sta tyypillisesti kolmasosa tai jopa puolet on retroelementtihölynpölyä. Poikkeuksiakin on, esimerkiksi pallokalojen perimä on tosi lyhyt ja kompakti. Ennätys on pantteripallokalalla (Tetraodon nigroviridis), jonka koko dna:ssa on vain 340 miljoonaa palasta (Jaillon ym. 2004) – esimerkiksi seeprakalan perimä on viisi kertaa isompi kuin pantteripallokalan. Mitään järkevää syytä, miksi seeprakala tarvitsisi paljon enemmän dna:ta kuin pallokala ei ole.

Ei mitään roska-dna-ruokaa… pallokalan lihasta valmistettu annos fugua (kuva: Wikipedia)

Pallokalat ovat ilmeisesti jotenkin saaneet pidettyä dna:nsa roskan määrän kurissa paremmin kuin muut selkärankaiset. Pallokalojen perimäkään ei silti ole aivan vapaa retroelementeistä. Itse asiassa pantteripallokalalta retroelementtejä on löydetty peräti 43 erilaista (Fischer ym. 2005). Juju on siinä, että elementtien kopioiden lukumäärät ovat pysyneet pieninä. Ehkä pallokalojenkin suojaus joskus taas pettää ja retroelementit pääsevät monistumaan riesaksi asti niiden perimässä.

Onko retroelementeistä haittaa? On tietysti. Jos retroelementti palaa dna:han keskelle geeniä tai jotain tärkeää säätelyjaksoa, jotain olennaista menee rikki ja haitta on ilmeinen. Luonnonvalinta voi toimia ja karsia tällaisen muutoksen. Jos retroelementti osuu dna:ssa kohtaan, jolla ei ole mitään virkaa (ja sellaisia kohtiahan on paljon), haitta on olemassa, mutta käytännössä merkityksetön: muutama sata dna:n osasta kopioitavaksi entisten satojen miljoonien tai miljardien lisäksi. Luonnonvalinta on liian heikko pysyäkseen vauhdilla kopioituvien retroelementtien tahdissa, retroelementit ehtivät kopioitua kymmeniä- tai satojatuhansia kertoja ennen kuin niistä alkaa olla todellista haittaa.

Onko retroelementeistä hyötyä? On. Ylimääräinen dna ei ole pelkkä haitta. Se antaa myös pelivaraa ja joustavuutta perimään. Perimän dna-palikoita voi silloin sekoitella, monistaa, käännellä ja yhdistellä vapaammin pelkäämättä, että jotain tärkeää menee rikki. Retroelementtien invaasion sanominen hyödylliseksi on kuitenkin vähän jälkiviisautta. Luonnonvalinta toimii tässä ja nyt, sillä ei voi olla pitkän tähtäimen suunnitelmia tyyliin: ”antaa nyt tämän joutavan dna-pätkän monistua hullun lailla siltä varalta, että muutaman miljoonan vuoden päästä tapahtuu jotain hyödyllistä”.

Viitteet:
Fischer, C., Bouneau, L., Coutanceau, J. P., Weissenbach, J., Ozouf-Costaz, C. ja Volff, J. N. 2005: Diversity and clustered distribution of retrotransposable elements in the compact genome of the pufferfish Tetraodon nigroviridis. Cytogenet. Genome Res. 110: 522-536. En ole nähnyt tästä kuin abstraktin. Olisin iloinen, jos joku lähettäisi pdf:n koko artikkelista.

Jaillon, O., Aury, J. M., Brunet, F., Petit, J. L., Stange-Thomann, N., Mauceli, E., Bouneau, L., Fischer, C., Ozouf-Costaz, C., Bernot, A. ym. (61 kirjoittajaa) 2004: Genome duplication in the teleost fish Tetraodon nigroviridis reveals the early vertebrate proto-karyotype. Nature 431: 946–957.

-Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Gallup:

Mehiläiset – näyttäkää niille punkeille!

2-heptanonin arvoitus

Mehiläisten leukaperien rauhasista erittyvä 2-heptanoni on tutkijoille vanha tuttu. Aineen käyttötarkoituksesta on ollut kaksikin hyvää hypoteesia, joissa ei oikeastaan ole muuta vikaa kuin, että kumpikaan ei ole totta.

Uusi tutkimus (Papachristoforou ym. 2012) ratkaisee 2-heptanonin lähes viisikymmentä vuotta vanhan arvoituksen: se ei toimi hälytyskemikaalina, eikä sillä merkitä kukkia, joissa mehiläinen on vieraillut; sen sijaan 2-heptanonilla olisi mahdollista tuhota punkkeja ja muita mehiläisten vihollisia.

Varroa destructor. Kuva: Wikipedia.

Mehiläisten monet konstit

Isoja pesiensä uhkaajia, kuten ihmisiä, mehiläiset tietenkin pistävät. Jos tunkeilija on liian pieni pistettäväksi, mehiläiset purevat. Papachristoforou ym. (2012) havaitsivat, että mehiläiset pystyvät puremaan isovahakoisan (Galleria mellonella) toukkia ja ruiskuttamaan niihin 2-heptanonia, jonka ansiosta koisantoukat halvaantuivat muutamiksi minuuteiksi. Mehiläiset saavat ehkä heivattua tuholaiset ulos pesästä sinä aikana, kun ne ovat 2-heptanonin lamaannuttamia.

Varroapunkit ovat niin pieniä, etteivät mehiläiset saa niihin purtua reikää. Tämä ei haittaa, koska 2-heptanoni toimii tutkijoiden mukaan varroaan myös ulkoisesti. Tarvittava aineen määrä on kymmenkertainen koisantoukan halvaannuttamiseen verrattuna, mutta pieni silti: 0,06 mikrolitraa riittää. Toisin kuin koisantoukat, punkit ilmeisesti eivät toivu 2-heptanonimyrkytyksestään, vaan lopulta kuolevat.

Mehiläisen leuka ja sen purujälki koisantoukan ihossa. Kuva: Papachristoforou ym. (2012).

Mehiläiset vastaan varroapunkki

Mehiläisillä leuoissa on siis tehokasta punkintorjunta-ainetta, mutta käytäntö on osoittanut, että mehiläiset eivät saa punkkeja kuriin. Varroapunkit ovat iso ongelma mehiläishoidolle. Punkit ovat levinneet käytännössä kaikkiin Suomenkin mehiläispesiin ja ilman säännöllistä torjuntaa kutakuinkin kaikki mehiläispesät tuhoutuisivat muutamassa vuodessa. Tarkkaan ottaen mehiläiset eivät kuole suoraan punkkeihin, vaan virussairauksiin, joille punkkien vaivaamat pesät altistuvat.

Miksi mehiläiset eivät osaa torjua punkkeja? Perussyy on se, että varroapunkit (Varroa destructor) ovat mehiläiselle (Apis mellifera) uusi ongelma. Punkit ovat loikanneet kesymehiläiseen intianmehiläisestä (Apis cerana). Intianmehiläisellä ja varroapunkilla on takanaan pitkä yhteisevoluutio, mutta mehiläistä evoluutio ei ole valmistanut kohtaamaan näitä loisia. Epäilemättä luonnonvalinta suosii mehiläisen kehittymistä pärjäämään paremmin punkkien kanssa. Samalla valinta suosii punkin kehittymistä harmittomammaksi uudelle emäntälajilleen, koska loisenkaan etu ei ole olla liian tuhoisa. Kaikkeen tähän kehitykseen menee kuitenkin aikaa.

Intianmehiläinen on sinut varroapunkin kanssa (kuvan intianmehiläisen jaloissa ei ole jättipunkkeja, vaan siitepölyä:) Kuva: foter.com.

Punkinkestävien mehiläisten jalostus

Mehiläishoitajille luontaisen evoluution odottelu on liian hidasta ja käy kalliiksi. Halutun ominaisuuden evoluutiota voi nopeuttaa jalostuksella. Taiten tehtynä* mehiläisiä voi jalostaa punkinkestäviksi ilman, että samalla menetetään mehiläisen muuta perinnöllistä muuntelua tai jo saavutettuja hyviä ominaisuuksia kuten rauhallista luonnetta.

Mehiläisten oma tapa lisääntyä on parveilu. Mehiläiskoiraita lentää parveilupaikalle kilometrien säteellä. Parveilun ansiosta mehiläiskuningattaret (hoitajakielellä emot) saavat jälkeläisilleen monipuolisia geenejä. Samalla parveilu tekee mehiläisen jalostamisesta muita kotieläimiä vaikeampaa, koska puolet seuraavan sukupolven kuningatarten geeneistä tulee vierailta kuhnureilta, joiden ominaisuudet ovat kasvattajalle tuntemattomia.

Käytännössä mehiläisten jalostuksessa tarvitaan keinosiemennystä tai ainakin paritustarhoja, joiden lähimaastossa ei ole sellaisia pesiä, joista hoitajat torjuvat punkkeja. Jos ostaa omiin pesiinsä punkkeja kestävät kuningattaret, naapuritarhaajat olisi saatava samaan juoneen mukaan.

Laajamittainen jalostus on myös siitä hyödyllistä, että silloin voidaan hyödyntää eri punkinkestävien kantojen risteytystä, jolloin ainakin ensimmäisessä jälkeläispolvessa voi olla melkoisia supermehiläisiä. Samalla voi yhdistyä useita erilaisia keinoja torjua punkkeja, 2-heptanoni ole mehiläisten ainoa konsti, ne voivat esimerkiksi tunnistaa punkkien pahiten vaivaamat kotelot (hoitajakielellä sikiöt) ja tuhota ne.

Periytyvyys täytyy myös tarkistaa eri olosuhteissa. Suomessa sataprosenttisesti punkinkestävät mehiläiset eivät välttämättä olekaan sitä Keski-Euroopassa ja päinvastoin. Suomessa Juhani Lundén on saanut vuosien työn jälkeen lupaavia tuloksia punkinkestävien mehiläisten jalostuksessa.

* Jos jalostusta ei tehdä taiten, voi käydä yhtä huonosti kuin yksitotiseksi monokulttuuriksi jalostetulle rypsille, jota pitää huljuttaa pölyttäjähyönteisiä tappavilla neonikotidi-myrkyillä, etteivät kirpat söisi.

Hyvää ja hyödyllistä perustutkimusta

Tämän jutun lähdeartikkelia (Papchristoforou ym. 2013) voi lukea malliesimerkkinä hyvin tehdystä tieteellisestä työstä. Sen lisäksi, että tutkijat antoivat mehiläisten yrittää purra ja lamata tuholaisia, he ruiskuttivat 2-heptanonia niihin myös itse (positiivinen kontrolli) ja ruiskuttivat koisantoukkiin tislattua vettä, varmistaakseen, ettei pelkkä pistäminen lamaannuta niitä (negatiivinen kontrolli).

Vanhalla kunnon menetelmällä, katsomalla mikroskoopilla, vahvistettiin hypoteesia, että 2-heptanonia ei erity automaattisesti jokaiseen mehiläisen puremaan, vaan se käyttää arvokasta ainetta vain tarpeen vaatiessa.

Bonuksena artikkelissa tuodaan esille 2-heptanonille toinenkin mahdollisen sovellus mehiläisten loisten torjunnan lisäksi. Alustavat kokeet 2-heptanonin vaikutuksesta rottien hermosoluihin viittaavat siihen, että 2-heptanoni saattaisi ihmisten ja muiden nisäkkäiden iholle siveltynä tai pistettynä toimia mainiona paikallispuudutteena, ehkä suositun lidokaiinin veroisena, mutta vähemmän myrkyllisenä.

Paljon on hienoa asiaa yhdessä artikkelissa, 2-heptanonin lääketieteellisistä sovelluksista olisi kyllä voinut hyvällä omallatunnolla tehdä ihan erillisenkin jutun.

Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Viite: Papachristoforou, A., Kagiava, A., Papaefthimiou, C., Termentzi, A., Fokialakis, N., Skaltsounis, A.-L., Watkins, M., Arnold, G. ja Theophilides, G. 2012: The bite of the honeybee: 2-heptanone secreted from honeybee mandibles during a bite acts as a local anaesthetic in insects and mammals. PLoS One 7: e47432. 

Muura-muurahainen soittaa viuluaan

Muurahaiset sirittävät. Enpäs tiennyt. Eivätkä vain siritä, vaan myös kuulevat toistensa sirityksen ja viestivät näin toisilleen.

Sata vuotta vanha totuus, jonka mukaan muurahaiset ovat kuuroja murentui vasta reilu kymmenen vuotta sitten (Hickling ja Brown 2001). Muurahaiset eivät pysty huutelemaan toisilleen ihan metrien päähän, mutta senttimetrien päähän hyvinkin.

Ihminenkin voi kuulla muurahaisen sirityksen, jos kuuntelee tarkkaan. Täytyykin ensi kesänä kokeilla…

Ehkä sittenkin rummut eikä viuluja? Kuva: carlsencards.com

Sirittämiseen tarvittavaa rakennetta ei ole kaikilla muurahaisilla (vain Myrmicinae, Ponerinae, Nothomyrmecinae ja Pseudomyrmecinae alaheimoista löytyy). Esimerkiksi kekomuurahaisten (Formica-suku) keolle on turha mennä siritystä kuuntelemaan, kekomuurahaisilta puuttuu tarvittava soittolaite, mutta viholaisilla (Myrmica-suku) ”siritin” on (viholaiset ovat niitä, jotka pistävät suomalaisista muurahaisista kipeimmin…).

Muurahaisten siritys syntyy takaruumiin kitiinilevyissä. Viholaisten vyötärön takimmaisessa ”ylimääräisessä” nupissa eli postpetioluksessa on pieni piikki, jota muurahainen käyttää plektrana. Vastapuolella, takaruumiin pulleassa osassa, on mikroskooppisen pienen pyykkilaudan tapaisesti uria, joita muurahainen sitten voi plektrallaan raaputella.

Aivan uunituore tieto on, että vielä kuoriutumattomat, viimeistä kotelovaihettaan viettävät, muurahaiset voivat jo sirittää ja osallistua siten viestintään aikuisten muurahaisten kanssa (Casacci ym. 2013).

Viholaisten kotelot näyttävät valkoisilta muurahaisilta; toisin kuin esimerkiksi kekomuurahaisten toukat, viholaisten toukat eivät kehrää suojakseen kotelokoppaa (”muurahaisenmunaa”), joten metaforfoosi toukasta aikuiseksi muurahaiseksi on viholaisilla avoimesti näkyvissä. Kehittyvän yksilön päällä on kuitenkin kalvo, joka rajoittaa kotelon liikkeitä. Ehkä siksi kotelo ei osaa soittaa viuluaan ihan yhtä hienosti kuin aikuiset, vaan kotelon äänet ovat yksittäisiä pulsseja.

Science-lehden nettisivuilta löytyy ääninäytteet polvisarviviholaisen (Myrmica scabrinodis) aikuisen työläisen ja kotelon sirityksestä (Casacci ym. 2013). Huomaa, että sivun kuvatekstissä on virhe, muurahaiset eivät siritä takajalkojensa avulla; ne ovat heinäsirkkoja, jotka niin tekevät…

Äänet ovat muurahaisten viestinnässä sivuroolissa. Olen aiemmin kirjoittanut täällä, miten uskomattomia juttuja kekomuurahaiset voivat kertoa toisilleen – ja kekomuurahaisethan eivät siritä. Epäilemättä kaikki muurahaiset kommunikoivat pääasiassa kemiallisten viestien ja kosketuksen (”tuntosarveilun”) avulla.

Merkityksettömiä eivät äänetkään silti ole. Jos muurahaispesää hajottaa, muurahaisilla näyttää usein olevan kuin selkeä ”pelastussuunnitelma”, kotelot ja isoimmat toukat kiikutetaan turvaan ensin ja viimeisenä pienimmät toukat ja munat. Tämä on tietysti järkevää, koska vanhimpiin jälkeläisiin on jo satsattu eniten resursseja, munia voi aina munia vauhdilla uusia. Kotelot ja isoimmat toukat saavat itsensä pelastettua ensin, koska ne pystyvät antamaan voimakkaimmat kemialliset signaalit – ja vanhimmilla jo kovettuneilla koteloilla on sitten vielä tämä juuri havaittu lisäkonsti: ne voivat huutaa apua sirittimellään!

Sirityksen merkitystä kuvaa hyvin sekin, että viholaispesissä loisivat muurahaissinisiipi -perhosen (Maculinea arion) toukat ja kotelot sirittävät myös (katsaus: Barbero ym. 2012). Muurahaissinisiiven nuoruusvaiheet osaavat jäljitellä emäntälajinsa ja -pesänsä hajuja, mutta tämä ei ilmeisesti ole yksin ole riittänyt. Bluffin läpimeno vaatii myös kykyä sirittää kuin viholainen. Muurahaissinisiiven kotelot sirittävät muurahaisten tavoin kitiinilevyjä hankaamalla, mutta niiden toukat ääntelevät vähän kuin me, ilmaa ilmaputkissaan liikuttelemalla.

Viitteet:

Barbero, F., Patricelli, D., Witek, M., Balletto, E., Casacci, L. P., Sala, M. ja Bonelli S. 2012: Myrmica ants and their butterfly parasites with special focus on the acoustic communication. Psyche, 11 s.

Casacci, L. P., Thomas, J. A., Sala, M., Treanor, D., Bonelli, S., Balletto, E. ja Schönrogge, K. 2013: Ant pupae employ acustics to communicate social status in their colony’s hierarchy. Curr. Biol. 23: 323-327.

Hickling, R. ja Brown, R. L. 2001: Vastine kirjoitukseen ”Ants are deaf”. J. Acoust. Soc. Am. 6: 3083.

-Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Kirjojen kulttuurievoluutiota III – eli laiskaa kesäkirjoittelua

”Tällä ei nyt niin kauheasti ole itse asian kanssa tekemistä, mutta täytyyhän sitä joskus päästä vähän elvistelemäänkin.” (Esko Valtaoja: Kaiken käsikirja: Mitä jokaisen tulisi tietää, s. 87)

Suhtautumiseni Valtaojan kirjaan on kaksijakoinen. Tärkein ensiksi: on mahtavan hienoa aina kun joku kirjoittaa luonnontieteeseen painottuvan populaarikirjan suomeksi, varsinkin jos kirjoittaja on itse pätevä tutkija, osaa kirjoittaa sujuvaa tekstiä ja on kiinnostunut laajasti muistakin aloista kuin omastaan. Pienellä kielialueella on selvää, ettei tiedekirjoitushommalla elä, joten innostusta on oltava kirjoittamisessa mukana. Huono puoli on, että Valtaoja ei ole tällä kertaa ehtinyt tai jaksanut tehdä järin hyvää kirjaa.

Kaiken käsikirjan ensiselailussa tuli olo, että kestänköhän edes lukea koko kirjaa, mutta järjestin sitten niin, että oli käytännössä pakko (tiesin joutuvani olemaan viikon verran sairaalassa, enkä ottanut juuri muuta lukemista mukaan…)

Tunnen kirjoittajan vain tämän kirjojen kautta, en ole koskaan nähnyt Valtaojaa livenä ja televiosiossakin muistaakseni vain kerran, jossain lastenohjelmassa (katson aika vähän televisiota). Sosiaalinen media pullauttelee aika ajoin Valtaojan lehtijuttuja luettavaksi (tykkään niistä yleensä). Valtaojan ja piispa Pihkalan yhteisiä kirjoja en ole lukenut, koska en ole kiinnostunut uskonnoista. (Lisäys: katsoin telkkaria.)

Aloitan arviointini seitsemännestä luvusta, koska se on minusta ehkä kirjan paras, luvun nimi on Historia. Luku tarjoilee virkistävää, sopivasti provosoivaa tekstiä. On mukava ajatella, että historiankirjoissa kerrotaan lähinnä siitä kuinka apinalaumat riitelevät resursseista.

Historialuku alkaa johdannolla: ”Maailmanhistoriassa on ollut vain neljä todella merkittävää tapahtumaa: Homo sapiensin synty Afrikassa, lähtö alkukodista levittäytymään ympäri maailman, maanviljelyksen keksiminen ja tieteen keksiminen.” Heh, juuri tällaista olennaisen tiivistämistä mukava pilke silmäkulmassa Kaiken käsikirjalta kaipaisin.

Jos vähän saivartelen sanoilla, noista neljästä vain viimeinen on historiaa, muut ovat esi-historiaa, niistä ei ole säilynyt kirjoitettua tietoa (ei ole ollut mitä säilyä). Mutta niin ajatellen tuo on oikeastaan vielä parempi: Maailmanhistoriassa on vain yksi todella merkittävä tapahtuma: tieteen keksiminen (ja tiede on saanut selville nuo kolme esihistoriallista merkittävää tapahtumaa). Aikaskaalan kaventaminen tosin johtaa kysymään, että eivätkö vaikka kirjapainotaidon tai, vähän varhaisempi, taiteen keksiminen ole todella merkittäviä tapahtumia? Vaimon(?) taidegallerian puksuna on mukava puuhastella, mutta ei taiteilu nyt sentään kosmologialle vertoja vedä?

”Ihmiskunnan todellinen historia on kertomusta siitä, mitä tapahtui ihmisille, ei siitä mitä tapahtui vallanpitäjille ja heidän suunnitelmilleen maailman tai joen vastakkaisen rannan valloittamiselle.” Valtaoja pistää keisarit ja diktaattorit tyylikkäästi oikeaan mittakaavaan, häviämään jo naurettavien muutamien satojen vuosien jälkeen pieniksi kuriositeeteiksi ja sitten unohduksiin. Ehkäisypillerin keksijän esittäminen Hitleriä merkittävämpänä ihmisenä on hieno veto. Uskontojen perustaminenkin on (toivottavasti) pikkuhiljaa jäämässä pois muodista, niin että jos lukija mielii mukaan Valtaojan mainitsemaan ”Ihmiskunnan 100 suurinta” -kirjan  tuleviin painoksiin, tieteily lienee varmin uranvalinta (taiteilemallakin voi tietysti yrittää ohittaa vaikka Jeesuksen).

Viides luku nimeltä Elämä on myös aika huippu (kunnes kosahtaa vanhaan ongelmaan eli fylogeneettisten puiden väärinymmärtämiseen). Elämän tarinasta piirtyy elokuva-analogian kautta mukavan päätön ja todenmukainen tarina: ”pitkän ja huolellisen juonikehittelyn jälkeen päähenkilöt ovat lopultakin päätyneet ensimmäisille treffeilleen, kumartuvat juuri suutelemaan, ja PAM! Valtava räjähdys, ja savun ja pölyn laskeuduttua jäljellä ei ole enää pariskuntaa, ei itseasiassa koko ravintolaa eikä kaupunkiakaan”. Edistystä on tapahtunut Avoin tie -kirjasta, jossa Valtaoja harhautui ajattelemaan, että biologisella evoluutiolla olisi selkeä suunta yksinkertaisesta monimutkaiseen.

Sitten se kosahdus. Elämän sukupuiden väärin ymmärtäminen on niin yleinen ongelma ammattibiologeillekin, en meuhkaa siitä tässä pitkään (kiinnostuneille: Miten tulkita sukupuita ihan väärin). Sanottakoon vain että tällaisen lauseen: ”Keskimääräinen älykkyystaso on kasvanut aina uuden oksanhaarauman kasvaessa elämän sukupuuhun”  voi kirjoittaa vain joku, joka ei ymmärrä, miten elämän sukupuita tulkitaan. Vastaava virhe oli jo Valtaojan ensimmäisessä kirjassa Kotona maailmankaikkeudessa (arkkien ja muun elämän sukulaisuus, s. 93), joka muuten on tähänastisista kirjoista sekä syvällisin että hauskin. Erään planeetan ihmeitä -blogi korjailee tyylikkäästi Valtaojan tämän kertaisia sekoiluja sukupuiden ja älykkyyden kehityksen kanssa.

En malttanut olla lisäämättä tällaista kuvaa… Kysymys mikä nykyisistä eliöistä on lähinnä jotain varhaista (kehittymättömintä) oksanhaaraa palautuu lopulta triviaaliksi matemaattiseksi kysymykseksi: mikä ympyrän kehän pisteistä on lähinnä ympyrän keskipistettä…? Kuvasta sopii yrittää demonstroida ”älykkyystason keskimääräistä kasvua jokaisessa puun oksanhaaraumassa”. Kasvien kohdalla sukupuuta esimerkiksi on tosi monta haaraumaa, kasvien täytyy olla jo älyttömän fiksuja…? (Tutki kuvaa suurempana.)

Ihmislajien evoluutio on Kaiken käsikirjassa esitetty hyvin. Valsteen (2012) Ihmislajin syntyä on luettu tunnollisesti ja hyvä niin. Valsteen tekstin tiivistelmään ei ole paljon lisäämistä, on turhaa elvistelyä mainita kahdessakin kohtaa ehtineensä jo nähdä (”Naturea ja Scienceä tarkoin seuraavana”) jotain erilaisia lukuja Valsteen kirjaan verrattuna (simpanssin, bonobon ja ihmisen linjojen erkaantumisajankohdat) – varsinkin kun luvut menevät pieleen. ”Simpanssit ja bonobot […] paiskasivat kättä vain kaksi miljoonaa vuotta sitten.” Naturejutussa, jossa bonobon perimä julkaistiin arvioidaan simpanssin ja bonobon erkanemisajankohdaksi noin miljoona vuotta ja mainitaan luvun olevan sopusoinnussa useimpien aikaisempien tutkimusten kanssa (Prüfer ym. 2012, juttua pitää jaksaa lukea kolmannelle sivulle asti).

Alkuräjähdykseen ja maailmankaikkeuden kehitykseen on käytetty kaksi lukua ja hyvä niin, aihe on älyttömän kiehtova tämän oman alansa Valtaoja hallitsee. Kelpo tekstiä, ainoa mikä aina häiritsee tällaisissa, on kosmologien kevytmielinen suhtautuminen äärettömän käsitteeseen, sitä ei kunnioiteta tarpeeksi. Tästäkin olen kirjoittanut aiemmin sen verran, että riittäköön tässä, että en ymmärrä miten edes ”N-ulotteinen superasukki” kykenisi havaitsemaan vähempiulotteisia äärettömiä universumeja kokonaisuudessaan (”kuplina”); emme mekään voi havaita ääretöntä yksiulotteista viivaa. Ääretön on kuitenkin jotain mitä ei voi havaita ja minkä olemassaoloa ei voi ikinä todistaa.

Antropista periaatetta Valtaoja varoo mainitsemasta ja puhuu aihetta liipatessaan vähän itsensä kanssa ristiin: ”Pienessä mielessäni epäilen, että maailmankaikkeudella on tarkoituksensa, ja ainakin yksi sen tarkoituksista on tuottaa tänne eläviä olentoja, jotka pystyvät olemaan tietoisia maailmankaikkeudesta”  ja myöhemmin: ”On tietysti helppo ajatella, että ilman älyä maailmankaikkeudessa ei olisi paljonkaan järkeä. Miksi panna pystyyn koko suurenmoinen show, jos ei ole katselijoita? Niin houkuttelevalta kuin tällainen ajatus tuntuukin, ainakin minusta itsestäni se ei ole perusteltavissa – tai ainakaan kukaan ei ole esittänyt järkeenkäypiä perusteluja, mystiikka sikseen.” Jos tietoisuus ja äly katsotaan suunnilleen samaksi asiaksi, niin Valtaoja epäilee siis maailmankaikkeudelle jotain tarkoitusta, jolle ei ole järkeenkäypiä perusteita. Kieltämättä antropinen periaate on älyttömän kinkkinen aihe. (Ehkä aihetta käsiteltäisiin siinä ”Metafysiikan perusteet osa XLVII:ssä”, mikä Valtaojan tekisi mieli dumpata roskakoriin…)

Valtaoja valittaa (oikeutetusti) kuinka älytön huuhaa ja hömppä lainailee nykyisin energian, säteilyn ja ulottuvuuksien kaltaisia fysiikan termejä kuulostaakseen uskottavammalta. Valtaoja itse on lukenut ilmeisesti hindulaisuudesta, eikä malta olla lainaamatta termejä sieltä, ”Shiva tanssii” Järjestyksen kasvu -luvusta alkaen kirjassa vähän joka paikassa.

”Ei sitä suppeampaa suhteellisuusteoriaakaan jaksaisi taas selittää”? Kaiken käsikirjassa ei mainita suppeampaa suhteellisuusteoriaa!

Yhden kappaleen keskellä suppeampaa suhteellisuusteoriaa vähän piileskelee kvanttifysiikan ja yleisen suhteellisuusteorian seassa: ”Kaikella on syynsä. Kahdessa paikassa ei voi olla yhtä aikaa. Torpan mummokin tietää, että jokin joko on tai ei ole. Aika kulkee tasaisesti ja on sama kaikille. Identtiset kaksoset ovat samanikäisiä. Mennyt on mennyttä ja tulevaisuus tulevaa. Asiat tapahtuvat tietyssä järjestyksessä. Yhdensuuntaiset viivat eivät koskaan kohtaa. Fyysikko  vain pudistelee päätään ja hymyilee kärsivällisesti: sori vaan, mutta todellisuus ei nyt satu olemaan arkijärjen mukainen”. Torpan mummolle puistellaan päätä ja hymyillään, mutta ei sitten tällä kertaa yritetäkään kertoa millainen suppeamman suhteellisuusteorian kuvaama todellisuus on.

Kirjassa on häiritsevää alentavuutta, professoritason älykkyydellä (s. 115) kerrotaan asioita ja oletetaan lukijan hämmästyvän:  ”Heh heh, paljastit juuri korttisi: olet naiivi realisti”. Arkijärjen vastaiset kvanttifysiikka ja etenkin suppeampi suhteellisuusteoria oletetaan kyllä lukijalle tutuksi kauraksi, mutta arkijärjen vastainen solipsismi oletetaan sitten jostain syystä lukijalle ”tyrmäysiskuksi”, josta ei ole ikinä ennen kuultukaan. (”Å samma på svenska, kieliviisastelijat!” Keksiikö joku, mitä tuo heitto tarkoittaa solipsismin yhteydessä sivulla 19?)

Kaikkiaan kirjan idea on hyvä, suomeksi tällaista ei ole vielä tehty (jos ei Markus Kajon ”Ihmisen käsikirjaa” lasketa…). Vanhasta muistista tulee paikoin oikein hyvää juttua, mutta ”yritys tiivistää kaikki olennainen maailmasta ja ihmisestä, aineesta ja hengestä, pariin sataan sivuun” jää melko vaisuksi yritykseksi. Mihinkään ei oikein jakseta paneutua kunnolla, kirjan hyvän rungon päälle liimaillaan satunnaisen oloisesti sitä sun tätä enemmän tai vähemmän aiheeseen liittyvää; osa aasinsilloista on niin heikkoja, että aasit putoavat jokeen.

Hyviä juttuja

”Viimetorstailaisuus”, eli ei voi todistaa, etteikö maailmaa luotu viime torstaina. Russell näemmä käytti aikamäärettä viisi minuuttia, mutta viime torstai kuulostaa mukavammalta.

”Täällä tapahtuu kaiken aikaa yhä kummallisempia asioita: pimeyteen ilmestyy sokaisevana loistavia kaasupalloja, ja hieman myöhemmin avaruuden pölyhiukkaset takertuvat toisiinsa ja kasvavat kivimöykyksi, jonka pinnalla kiiluvasilmäiset apinat hyppäävät alas puusta ja alkavat rakentaa kuuraketteja.”  Osuvaa tiivistämistä, mukavia sanoja, tämä on Valtaojaa parhaimmillaan.

E-ELT = ”eurooppalaisten ältsin suuri teleskooppi” 🙂

Ei niin hyviä juttuja

”jumalat kyrpiintyvät” Ei toimi ruma sana kirjoitetussa tekstissä, ei; ältsin suuri teleskooppi oli mukavampaa huumoria minusta, makukysymys tietysti.

”Muuten, jos rusina liikkuu mummon pullassa sitä ei kannata syödä.” Ai, mikä siellä pullassa sitten on?

”Vastasyntyneillä lapsilla aivot vievät kaksi kolmannesta [energiasta] – uskomaton suhdeluku, kun ajattelee, että ne rääpäleet eivät osaa kuin kolme temppua, rääkymisen, kakkimisen ja tissin lutkuttamisen.” Totta, professorit osaavat paljon enemmän temppuja. Jos yksilönkehitystä aletaan tekstissä miettiä, niin vähän voisi minusta tosissaankin valaista sitä mieletöntä prosessia, kun vauvan aivot ottavat hallintaan valtavaa uutta informaatiotulvaa ja järjestelevät sitä itse itseään ohjelmoiden hallittavaan ja ymmärrettävään muotoon.

”Ei nyt oikein jaksais”?

”En ole vielä ehtinyt lukea kirjaa [Dalai Laman ”Mind and life”], mutta eiköhän se putkahda esille uskontoa käsittelevässä luvussa”

”Kuukauden ahkera työ ja kolme- neljäkymmentä vuotta sitten opitun mieleen palauttaminen varmaan riittäisi […] mutta taidanpa antaa olla”
[sähköheikon vuorovaikutuksen teoriasta].

”Kenties jokin pani hyvin nuoren kosmoksen laajenemaan inflatorisesti […]  en edes yritä heitellä tähän lukuja”

”[…] maailmankaikkeutemme voi olla seurausta […] vaikkapa toisiinsa törmäävistä braaneista. (Mikä on braani? Sillä ei ole oikeastaan mitään merkitystä […]).”

”Juutuin tähän kohtaan useaksi päiväksi koettaessani keksiä keinoa kuvata fysiikan nykyisiä perusteorioita edes jotenkin ymmärrettävällä ja lyhyellä tavalla. Aivan turhaan, tietysti; suomeksikin löytyy monia kokonaisia kirjoja, jotka koettavat kuvata kvanttifysiikkaa ilman matematiikan apua – mutta se on loppujen lopuksi mahdotonta”

Pyyhe kehään, takkaan tuli ja makkaraa paistamaan…?

Minä, minä, minä…

Esko Valtaojan Kaiken käsikirja kertoo aika paljon – Esko Valtaojasta. Näköispatsasta mietitään taas (tälla kertaa ei sentään planeetan kokoista), irrallisille heitoille moottoripyörällä ajelusta tai kilon sianpotkan syömisestä en keksi muuta merkitystä kuin vihjata lukijalle, että kirjoittaja on Äijä. Valtaoja vertaa melkein vastasyntynyttä maailmankaikkeuttakin itseensä: ”suhteessa sama kuin jos minusta olisi otettu kuva Kemin keskussairaalassa viisitoista tuntia syntymäni jälkeen”. Kuulostaisi mukavammalta sanoa, että ”sama kuin sinusta, arvon lukija, olisi otettu kuva viisitoista tuntia syntymäsi jälkeen” (ikäkorjaus pitäisi vain tehdä). Jos teoksen nimi on niin mahtava kuin Kaiken käsikirja, sen pitäisi kestää aikaa niin pitkälle tulevaisuuteen, että kellään ei ole enää aavistustakaan miltä Esko Valtaoja näytti vanhana, saati vauvana.

”On tässä kierretty muutakin kuin tahkoa”?

Työmatka La Palman tähtitornille, kirjoittamassa taiteilija- ja tutkijaresidenssissä eteläisessä Italiassa, vaeltamassa Grand Canyonissa…

Berliinissä Valtaoja näkee oluttuopin kuivuvassa vaahdossa jotain syvällistä, mutta ei oikein osaa päättää mitä. ”Ihan shelvää tamilhin kielishtä kirjoitushta täshä, hips, eikush shittenkin elämän shynty”?

Virheitä

Muita merkittäviä virheitä kuin sukupuiden väärin ymmärtämisen en huomaa, jotain pientä aina.

Jäkälät eivät ole kasveja.

”North Sentinel Island… Siellä elävät maailman viimeiset aidosti kivikautiset metsästäjä-keräilijät”; pokkana vaan: ”maailman viimeiset”. Kukaan ei ole varma minkä verran kontakteja Amazonin alueen ja Papua-Uuden-Guinean viimeisillä metsästäjä-keräilijäheimolla on ollut muuhun maailmaan, mutta varmasti joukossa on yhtä aitoja kuin mainitulla saarellakin.

”[Aine, energia, voimat, paikka ja aika] ovat mitä ilmeisimmin olemassa naiiveimmallekin realistille” – vähiten naiiville realistille, kai?

Halle Berry

”Jos laitettaisiin vierekkäin oranki, gorilla, simpanssi ja Halle Berry – viimeksi mainittu tietysti ilman vaatteita – objektiivinen tutkija ei voisi välttyä johtopäätökseltä, että ihmisen ja ihmisapinoiden väliset erot ovat pienempiä kuin apinoiden keskinäiset erot. (Halle Berryn kohdalla objektiivisuuden säilyttämisessä voisi tietysti olla omat ongelmansa.)” Kiitos, ymmärsin tämän yskän jo ensimmäisestä lauseesta, oikeastaan ymmärsin sen jo aikaisemmista kirjoista. Tekstissä olisi muutenkin tiivistämisen varaa ihan virketasollakin (kustannustoimittajan hommia, kai): ”Tule tänne ja juttele kanssani, tai jos se ei saa sinua vakuttuneeksi, voin vaikka vetää sinua turpiin jos ei muu auta”.

Tiivistelmä

Kirjasta jää vähän sellainen olo, että ”pakkohan sekin oli vääntää ja uhrata kesälomapäivistä kolme tuntia kirjoittamiseen; kun oli ne apurahatkin tullut saatua”.

Aiemmat arviot

Kirjojen kulttuurievoluutiota I – Kotona maailmankaikkeudessa ja Avoin tie: kurkistuksia tulevaisuuteen

Kirjojen kulttuurievoluutiota II – Ihmeitä: kävelyretkiä kaikkeuteen

Kuvat

Maailmankaikkeuden kehitys: Wikipedia
Elämän kehitys: http://www.zo.utexas.edu/faculty/antisense/tree.pdf

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

Kumpi oli ensin

muna vai kana? Muna.

Munia nyt oli tiuittain jo esimerkiksi trilobiiteilla, kambrikaudella, viidettäsataa miljoonaa vuotta ennen kanojen ja muiden kotkotusten syntyä.

Okei, okei, täsmennetään kysymystä, että saadaan siitä kiinnostavampi: kumpi oli ensin, kana vai kananmuna?

Vastaan kysymykseen, mutta otetaan ensin pieni tehtävä: määrittele kana.

Määritelty? Hyvä. Ajattele kaikkien aikojen ensimmäistä määritelmäsi täyttävää kanaa (viisi sekuntia riittää hyvin)… Ensimmäisen kanasi äiti oli epäilemättä hyvin kanamainen kanalintu, mutta se ei voinut täyttää kanan määritelmää eikä siksi voinut munia kananmunia.

Kana oli siis ensin.

Top top, mietitään vielä. Ensimmäisellä kanalla oli ehkä myös sisaruksia. Olivatko ne kanoja? Kaikkiko vai vain osa niistä?

Nykyiset kanat ovat kaiketi ensimmäisen (villin punaviidakko-) kanan jälkeläisiä, joten ensimmäisen kanan piti myös lisääntyä – kenen kanssa? Mitä lajia kukko oli? Olivatko ”risteytyksessä” syntyneet kananpojat kanoja? Jos isiä oli useita, riippuiko poikasten kanuus siitä, mikä kukko oli minkäkin poikasen isä?

Lisätään kysymykseen vielä dramatiikkaa laajentamalla sitä ihan vähän: kumpi oli ensin, lintu vai linnunmuna? (Tällä keinolla saadaan vastaukseen mukaan dinosaurukset, jotka ovat yleensä kaikkien mielestä makeita.)

Määrittele lintu (ihan makusi mukaan, voit huomioida höyhenet, siivet, geenit, ”epigeenit”;  ihan mitä vaan, mikä voisi tehdä linnusta yksikäsitteisesti linnun). Määritelty? Johtopäätös on selvä: kaikkien aikojen ensimmäinen lintu syntyi dinosauruksen munasta.

Ensimmäisen linnun ympärillä hääri paljon dinosauruksia, muita lintuja ei, määritelmän mukaan, vielä ollut. Aika monella ajan dinosauruksista oli höyhenet ja siivet, mutta ne eivät olleet lintuja. Vai olivatko? Hirveästi linnun näköisiä oli kyllä niistä aika moni minusta… Kuka saa päättää mikä on lintu ja mikä ei, häh?

Ratkaisevien erojen keksiminen linnun ja dinosauruksen välille on, rajatapauksissa, äärimmäisen keinotekoista, samoin ratkaisevien erojen keksiminen kanan ja sen kanamaisen esi-isälinnun välille.

Veteen piirrettyjä viivoja on. Välimuotoja on. Puuttuvia renkaita ei ole. Elämän ketju on katkeamaton (ja pitkä).

Kanaa ei voi määritellä. Munaa ei voi määritellä.

Kumpi oli ensin? Mu.

Aiemmin näillä palstoilla ratkotut supertärkeät/jonninjoutavat filosofiset kysymykset: Miksi jotain on sen sijaan ettei olisi mitään ja Mikä on elämän tarkoitus.

-Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Miten tulkita sukupuita ihan väärin

Kuvan fylogeneettisen sukupuun mukaan Martialis heureka -niminen laji (kuvassa ylimpänä) on nykyään elävistä muurahaisista alkeellisin ja muistuttaa niistä eniten muurahaisten varhaista primitiivistä kantamuotoa.

No ei! Edellinen virke on hölynpölyä. Skeidaa. Non sequitur.

Otetaan esimerkin vuoksi toinen sukupuu. Jos edellisessä sukupuussa on kaikki haarat oikeassa järjestyksessä, niin seuraavassakin taatusti on:

Onko ylimpänä oleva otus alkeellisin tämän sukupuun lajeista? (Toivottavasti ei, se olen minä…)

Nykyiset muurahaiset ovat geneettisesti tasan yhtä kaukana muurahaisten ja ihmisten viimeisimmästä yhteisestä kantamuodosta kuin nykyiset ihmiset. Sama toisinpäin: nykyiset ihmiset ovat geneettisesti tasan yhtä lähellä muurahaisten ja ihmisten viimeisintä yhteistä kantamuotoa kuin nykyiset muurahaiset.

Martialis heureka ja muut muurahaiset ovat tasan yhtä kaukana tai lähellä viimeistä yhteistä esi-isäänsä. Ei ole järkeä sanoa jompaa kumpaa ryhmää toista primitiivisemmäksi.

”Eikö tuon sukupuun oksien pitäisi olla eri pituisia”? Kyllä tietysti, jos oksien pituudelle olisi annettu joku merkitys ja kerrottu mikä se on – esimerkiksi että yksi senttimetri sukupuussa vastaa kymmentä miljoonaa vuotta (1). Kuvan sukupuussa oksien pituuksilla ei ole merkitystä.

On tavallista, että julkaistut fylogeneettiset puut ovat juuri tällaisia, niiden ainoa informaatio on oksien haarautumisjärjestys. Oksien pituuksien selvittäminen onkin ihan oma taiteenlajinsa ja vaatii fossiilien ajoittamista, molekyylikellojen kalibrointia ja muuta vaikeaa.

Oksien pituuden muuttaminen todenmukaisiksi ei tietenkään muuta puun haarautumisjärjestystä yhtään mihinkään. Martialis heureka ja jälkimmäisessä kuvassa ihminen ovat ja pysyvät puissa yhdellä puolella ja kaikki muut lajit toisella puolella.

”Epäreilua, tuosta jälkimmäisestä sukupuusta puuttuu lajeja”? Niin puuttuu. Ensimmäisestäkin sukupuusta puuttuu lajeja. Kaikista sukupuista puuttuu lajeja. Vaikka näyttäisi siltä, että kaikki tutkimuksen kannalta olennaiset lajit on saatu sukupuuhun mukaan, siitä tuskin koskaan voi olla varma. Erityisesti sukupuuttoon kuolleita lajeja, joista kukaan ei tiedä mitään saattaa puuttua vaikka kuinka paljon.

Toiseen sukupuuhun voisi lisätä ihmisen ja muurahaisten väliin hirmuisen määrän eläviäkin lajeja. Se ei silti muuttaisi kuvassa jo mukana olevien lajien asemaa suhteessa toisiinsa. Milloin ikinä Martialis heurekan ja muiden muurahaisten viimeinen yhteinen kantamuoto sitten elikään, ovat Martialis heureka ja muut muurahaiset kehittyneet niistä ajoista tasan yhtä kauan. Sama pätee ihmiseen, muurahaisiin ja niiden viimeiseen yhteiseen kantamuotoon (joka on samalla tietysti kaikkien muidenkin selkäjänteisten  ja niveljalkaisten viimeinen yhteinen kantamuoto.)

”Kai nyt jotkin nykyiset eliöryhmät ovat yksinkertaisempia ja alkeellisempia kuin toiset”? Yksinkertaisempia kyllä, alkeellisempia eivät.

Hyvin yleinen virhe on tulkita sukupuussa – syystä tai toisesta – vähälajisempi sisarryhmä ”alkeellisemmaksi”. Mitään elossa olevaa eliölajia ei voi pitää toista alkeellisempana, yhtä kauan kaikki elossa olevat eliöt ovat täällä maapallolla sinnitelleet ja kehittyneet (elämän alusta asti). Tämä tieto ei ole mikään uusi, mutta jotenkin huonosti sisäistetty.

Eliöt eivät odota jossain pakastimessa muuttumattomina sillä aikaa kun muut kehittyvät, vaan jokainen evoluutiolinja juoksee omaa kilpajuoksuaan – juoksee eteenpäin, taaksepäin tai ympyrää, mutta juoksee joka tapauksessa, taukoamatta.

”Eläviä fossiileja” ei ole olemassa. Kuka tietää mitä kaikkia biokemiallisia innovaatioita Latimerian sisuskaluissa on tapahtunut, kun se on niin hirmuisen pitkään hienosti pärjännyt. Molukkirapu voi olla pintapuolisesti tarkasteltuna pysynyt saman näköisenä älyttömän pitkään, mutta pinnan alla muutos on ollut jatkuvaa; molukkirapu kuolisi sukupuuttoon evolutiivisessa silmänräpäyksessä, jos se ei kaiken aikaa vastaisi loisten, tautien ja yleensä elävän ja elottoman ympäristönsä pienten ja suurten muutosten asettamiin paineisiin.

Yksi elävä eliö ei ole toista alkeellisempi, mutta eliön tietty piirre voi olla toisen eliön piirrettä alkeellisempi. Sitähän se lajien kehitys on, että yhdessä evolutiivisissa linjassa kehittyy ja valikoituu jokin uusi ominaisuus ja toisessa säilyy tämän ominaisuuden varhaisempi muoto (mutta kehittyy vastaavasti muita uutuuksia). On ihan mahdollista että jotkin Martialis heurekan säilyneet primitiiviset piirteet selittävät tämän evoluutiolinjan vähälajisuutta, mutta se ei tee Martialis heurekasta primitiivistä muurahaislajia.

Muurahaisia on yllä esitetyn ensimmäisen sukupuun mukaan kaksi sisarryhmää, toisessa on Martialis heureka ja toisessa ovat sitten muut muurahaiset (2). Tässä tapauksessa toisessa sisarryhmässä on paljon enemmän lajeja kuin toisessa (toistaiseksi niitä tunnetaan tasan yksi).

Vain sisarryhmät ovat vertailukelpoisia, kun mietitään mitkä piirteet ovat varhaisempia ja mitkä niistä kehittyneitä. Ei ole järkeä verrata vaikkapa lintuja ja nisäkkäitä ja pohtia kumpi on varhainen ja kumpi kehittynyt ominaisuus turkki vai höyhenet, koska linnut ja nisäkkäät eivät ole sisarryhmiä (lintujen ja nisäkkäiden viimeisellä yhteisellä kantamuodolla ei ollut turkkia eikä höyheniä).

Primitiivinen ominaisuus ei tarkoita, että se olisi huono. Varhaisempi piirre voi olla jotain hienompaa ja monimutkaisempaa kuin kehittyneempi uutuus. Kehitys on harhaanjohtava sana, kun puhutaan biologisesta evoluutiosta. Luonnonvalinta suosii usein kehitystä kohti yksinkertaisempia ja alkeellisemmalta vaikuttavia piirteitä, tai kiertää kehää suosien välillä sitä ja välillä tätä. Loisimiseen erikoistuvien eliöiden degeneroituminen piirteettömiksi ”madoiksi” on kehitystä. Sekin on kehitystä, että strutsit ovat kadottaneet siipensä, valaat jalkansa ja vaippaeläimet aivonsa. Martialis heureka on kadottanut silmänsä. Muiden muurahaisten hienot silmät ovat primitiivinen piirre Martialis heurekaan sokeuteen verrattuna.

Usein harhaudutaan kiinnittämään jonkin (tyypillisesti sukupuussa vähälajisemman) lajiryhmän primitiivisiin piirteisiin ja tuomitsemaan niiden takia itse lajit primitiivisiksi. Nokkaeläinten kohtuuttomasti huomiota saanut varhainen piirre on lisääntyminen munimalla. Vähemmän painoa on yleensä annettu kehittyneille ainutlaatuisille piirteille kuten sähköaistille, kymmenelle sukupuolikromosomille ja vesinokkaeläimen nokkamaiselle kuonolle ja myrkkykannukselle.

Ihmiseltä löytyy primitiivisiä piirteitä siinä missä muiltakin eliöiltä. Esimerkiksi hevoseen verrattaessa viisi varvasta ja sormea ovat primitiivinen nisäkäsominaisuus ja yksivarpainen kavio siitä kehittynyt uusi ratkaisu (hevosen koko paino yksien varpaankynsien varassa). Silti kukaan ei sano ihmistä alkeellisemmaksi kuin hevosta (yleensä, en tiedä mitä hevoset ovat mieltä asiasta). Tietysti ihmiselläkin on myös hienoja kehittyneitä piirteitä, kuten kyky kirjoittaa ja lukea blogeja.

Yksi syy siihen, että sukupuita tulkitaan usein väärin on niiden laatijoissa. Sukupuiden oksat ryhmitellään usein niin, että vähälajiset sisarryhmät sijoitetaan sukupuun toiseen laitaan ja runsaslajiset toiseen (ladderized tree; 3). Esimerkiksi tämän jutun ensimmäinen muurahaissukupuu on juuri tällainen ”tikapuu-puu”. Tulos on kieltämättä nätti, mutta asiaa hyvin tuntematon tulkitsee helposti vähälajisen reunan ”alkukantaiseksi” ja runsaslajisen ”kehittyneeksi”.

Osasyyllisiä ongelmaan ovat tietokoneohjelmat, joiden oletusarvona on tällainen kaunis, mutta helposti harhaanjohtava puu. Parempi oletusarvo olisi puu, joka on ryhmitelty satunnaisesti. Ehkä vielä parempi oletus olisi siksakkipuu, jossa vähälajisempia ja runsaslajisempia sisarryhmiä ryhmitellä keskeltä alkaen aina vuoronperään oikealle ja vasemmalle (zig-zag rotation).

Peliversio nisäkkäiden evoluutiopuusta

Ympyränmallinen puu olisi periaatteessa hyvä tapa esittää sukupuita – yksikään laji ei näyttäisi olevan muita ylempänä tai alempana – mutta tällaisten puiden vika on, että niitä on aika hankala hahmottaa. Ympyräratkaisu voi toimia, jos tilaa puulle on käyttää kokonainen pöytä, kuten minulla oli kerran tilaisuus tehdä tiedekeskuksessa (kuva yllä).

Sukupuiden oksia voi pyöritellä myös ihan itse haluamallaan tavalla yrittäen välttää harhaanjohtavia järjestyksiä. Yhdessä jutussani sijoitin purppurasuuhautoja -nimisen kalan (tai isomman ryhmän johon se kuuluu) kaikissa sukupuissa aina ylimmäksi ja korostin sitä vielä purppuranpunaisella värillä. Tämän uskalsi tehdä, koska kukaan ei (kai) kuvittele, että purppurasuuhautoja on maailman kehittynein kalalaji (vaikka hieno laji onkin).

Yksityiskohta nisäkäspuusta, keskimmäisenä palapelin palana on peili

(1) Mahdollinen merkitys kuvataan oksien pituudella, oksien leveydellä ei ole juuri koskaan muuta merkitystä kuin taiteellinen vaikutelma (sukupuusta on hirmu vaikea saada selvää, jos sen leveys on puoli millimetriä tai sata kilometriä).

(2) En luottaisi vielä liikaa tähän sukupuuhun, Leptanillinae-porukka voi loppujen lopuksi kuitenkin olla se oikea ulkoryhmä kaikille muille muurahaisille ja Martialiksen paikka olla jossain niiden muiden muurahaisten joukossa – yksilajiset, muille kaukaista sukua olevat ryhmät ovat fylogeneettisille analyyseille hankalia tapauksia.

(3) Jokaiseen fylogeneettisen oksanhaaraan voi kuvitella pallonivelen, oksia voi pyöritellä vapaasti ilman että puun antama informaatio muuttuu.

Kommenteissa kaksi hienoa fylogenetiikan ammattitermiä selitettynä

Lähteitä (ja lähdekritiikkiä…):

Gregory, T. R. 2008: Understanding evolutionary trees. Evol. Educ. Outreach 1: 121-137.  Tästä hienosta jutusta sain ison osan kuvituksesta, kun pidin joskus pari luentoa fylogeneettisistä puista ja niiden tulkinnasta. PDF

Krell, F.-T. ja Cranston, P. S. 2004: Which side of the tree is more basal? Syst. Entomol. 29: 279-281. Täältä hieno sitaatti: ”When a tree is rooted, it has a base. Everything near that base is basal. A clade branching off near the base is a basal clade, isn’t it? Does this make sense? No, it doesn’t.”  PDF

Rabeling, C. Brown, J. M. ja Verhaagh, M. 2008: Newly discovered sister lineage sheds light on early ant evolution. Proc. Nat. Acad. Sci. 105: 14913-14917. Martialis heurekasta alunperin raportoinut juttu, josta on peräisin tämän jutun muurahaisten sukupuuta esittävä kuva. Tämäkään artikkeli ei selviä puhtain paperein raportoinnista, vaan käyttää toistuvasti sellaisia järjettömiä termejä kuin ”most basal extant lineage” puhuessaan vähälajisemmasta sisarryhmästä  (vertaa: Krell ja Cranston 2004 – Systematic Entomology’in tämä muurahaisten fylogeniajuttu ei olisi tainnut mennä tällaisena läpi, vaikka arvostettuun PNAS:iin meni että heilahti). Sen pohtiminen, että onko esimerkiksi lymyilevä maan alla eläminen muurahaisilla varhainen basaalinen piirre on kyllä ihan järkevää.  PDF

Lopuksi vielä harjoitustehtävä: Seuraavat sukupuut on piirretty kaikki oikein. Etsi kustakin puusta varhaisin (basaalisin) eliöryhmä.*

* Vihje: sellaista ei ole.

Kolkkala, M. – luotiset.wordpress.com

Eri peli

Seuraavan tarinan opetus on: tarkista aina faktasi alkuperäisestä lähteestä (-:

Morris ym. (2012) ovat kehitelleet evoluutibiologeille tutun punaisen kuningattaren hypoteesin innoittamina uuden mustan kuningattaren hypoteesin. Puuttumatta siihen mikä tämä hypoteesi on, tässä pari lainausta julkaisusta suomennettuna:

”… Punaisen kuningattaren hypoteesin nimi on peräisin Lewis Carrollin kirjasta Liisan seikkailut Peilimaassa, jossa (punainen) herttakuningatar sanoo: Täällä saa juosta minkä koivista lähtee, että pysyy samassa paikassa…” ja ”Punaisen kuningattaren tavoin musta kuningatar viittaa pelikorttiin…” 

Ei tuossa muuten mitään, mutta punainen kuningatar Carrollin Liisa peilimaassa -kirjassa ei ole herttakuningatar eikä pelikortti ollenkaan. Se on shakkikuningatar. Hups…

Viite

Morris, J. J., Lenski, R. E. ja Zinser, E. R. 2012: The black queen hypothesis: evolution of dependencies through adaptive gene loss. mBio 3: e00036-12 (PDF)

Another game

The moral of the following is: always check your facts from the original publication… (-:

Morris et al. (2012) write: ”… the Red Queen Hypothesis uses a metaphor derived from Lewis Carroll’s Through the Looking-Glass – ‘it takes all the running you can do, to keep in the same place,’ spoken by the (red) Queen of Hearts” and ”Similar to the red queen, the black queen refers to a playing card…”

The Red Queen in Through the Looking-Glass  is not a playing card. She is a chess queen. Oops…

 

Reference

Morris, J. J., Lenski, R. E. and Zinser, E. R. 2012: The black queen hypothesis: evolution of dependencies through adaptive gene loss. mBio 3: e00036-12 (PDF)

Look who’s running with Alice.

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.

Kirjoitan saman uudestaan, on se sen verran outo tieto: joka kolmannella ihmisellä on aivoissaan loisia. Esimerkiksi minulla on aivoissani loisia vähän vielä keskimääräistä todennäköisemmin, koska olen lapsena ollut melko paljon tekemisissä kissojen kanssa. Vieläpä sellaisten kissojen kanssa, jotka ovat metsästäneet jyrsijöitä. Ehkä sellaisiakin jyrsijöitä, jotka ovat olleet kummallisen pelottomia kissoja kohtaan…

Jyrsijöiden pelottomuus on voinut johtua loisesta niiden aivoissa. Mutta ei hätää, ei se loinen ihmiselle mitään tee. Ei ainakaan syötä kissalle. Ei loisella tosin mitään hävittävää ole, vaikka se sitä yrittäisi… Voikohan sillä olla jotain sivuvaikutuksia, jos jokin sisälläni piilevä otus pyrkii aivopesemään minutkin kissanruoaksi?

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 aina illan viiletessä heinänkorteen ja jäävät sinne latvaan keikkumaan. Vasta päivän lämmetessä muurahaisten 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. Sisäkissat eivät levitä loista, ulkona metsästävät kyllä. Toksoplasman voi saada myös esimerkiksi raa’asta lihasta (saignant, toksoplasma on yleinen tauti Ranskassa…), 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 vaan hautaa jätöksensä).

(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 läheisintä naapurigalaksiamme 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 ovat pieniä galakseihin verrattuna, galaksit ovat pieniä… 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 mieti usein 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

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 yksilöitä (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.

* En ainakaan muuta selitystä keksi mihin purppurasuuhautojani katosivat. 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.

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 keuhkokalat ja varsieväiset lasketaan kaloiksi, pitää kaloiksi laskea myös esimerkiksi peippo ja kirahvi… Hait ja rauskut ovat sitten vielä ihan omaa porukkaansa, jotka ovat todella kaukana hauista, peipoista ja kirahveista. On pienempi virhe sanoa delfiinejä ja muita valaita kaloiksi kuin niputtaa hait ja rauskut yhteen (luu-)kalojen kanssa.

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.

Käärmekaloja. Kuvat (C) M. Kolkkala 2010

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 voi painaa vedenpintaa koko painollaan, mutta se paino on liian pieni; lehti uppoaa vähän vaan, ei painu uppeluksiin. 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. Unien näkemisen merkitys silti ihmetyttää. Ehkä aivot lepäävät ja järjestelevät kaikkia ihmeellisiä asioita, mitä ne ovat päivän aikana keränneet. Lisäys: nukkumisen evoluutio.

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 (”Maailmassa monta on ihmeellistä asiaa, se hämmästyttää kummastuttaa pientä kulkijaa…”)

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

Musta se on kontukimalainen

Työpäivä tiedekeskus Heurekan oppaiden työhuoneessa keskeytyi äänekkääseen pörinään. Ikkunassa tömpsähteli vaikuttavan kokoinen mustanpuhuva kimalainen. Mustaa väriä korostivat vielä tumma kullanhohtoinen vyö ja puhtaan 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. 2009. Kimalainen seikkaili Vantaalla elokuussa 2007.

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 neljännesapina, 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

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 käteni…

Ensimmäinen tarina: Tähtitieteilijä (Valtaoja) 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) sanon minä.

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.

Sammalkimalainen (kuva Wikipedia)

Sukupuu paljastaa, että kimalaisten väritys ei aina kerro kimalaisten sukulaisuudesta mitään. Esimerkiksi merenrantaniittyjen sympaattinen sammalkimalainen on lämpimän oranssinruskea. Sammalkimalaisen sukulaisista peltokimalainen ja juhannuskimalainen puvuissa on samat värisävyt  kuin sammalkimalaisella. Sammalkimalaisen muut sukulaiset ovat monenkirjavia: hevoskimalainen on tyylikkään harmaa  ja mustakimalaisen mustuutta korostaa räikeän oranssi takaruumis – kivikkokimalaisella on samat oranssimustat kuviot kuin mustakimalaisella, mutta se kuuluu ihan eri alasukuun.  

Samalla kimalaislajillakin voi olla useita värimuotoja, esimerkiksi hevoskimalaisissa ja sorokimalaisissa on mustanpuhuvia melanistisia muotoja. Kaikki loiskimalaiset ovat sukua keskenään, mutta muistuttavat usein omaa emäntälajiaan, todennäköisesti 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 kirjojen tekijät tappelisivat, kumpi voittaisi? Kokeillaan, otetaan nyrkkeilymatsi. Annetaan 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. 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 2005
2. Valtaoja 2001
3. Valtaoja 2004

Uusi haastaja populaaritieteen kehään: Valtaoja 2007

-M. Kolkkala. Kriitikkoa saa mielellään 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