Luonnon oma GMO eli DNA goes retro II

27.3.2013

”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. Huomaa pieni huolimattomuus: tutkijoiden omia koodeja on unohtunut joihinkin oksan haaroihin (BovB_ACo, RTE1X_SP...).

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?

Snake and ticks - käärme ja punkkeja

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.

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)

25.3.2013
Pantteripallokala Tetraodon nigroviridis

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 - annos fugua

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!

17.3.2013

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

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 perhostoukan ihossa
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.

Apis cerana. Kuva: foter.com.

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. 


Rottia jotka rakastivat kissoja (toksoplasma, osa 1)

21.11.2011

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


Hybothorax graffii ja Myrmeleon bore

25.2.2011

Linkki: tarinani leijonapistiäisestä ja muurahaisleijonasta hyönteisfoorumissa.


Kirjojen kulttuurievoluutiota II

23.11.2007

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.