Muura-muurahainen soittaa viuluaan

6.3.2013

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…

Muurahaisten ääni kuulostaa ehkä enemmän rumpujen pärinältä kuin viulun vingutukselta. Kuva: carlsencards.com

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

Mainokset

Miten tulkita sukupuita ihan väärin

31.5.2012

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


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


Tiedettä Siperiasta

2.11.2011

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


Hämmästyttää kummastuttaa

8.7.2009

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.


Äidin tytöt, isän pojat

27.2.2008

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.


Puhuva muurahainen

19.7.2007

 

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

tiedustelija.jpg

Yksilöllisesti merkitty kekomuurahainen labyrintissä

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

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

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

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

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

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

Lähteet:

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

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

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

Uusi kirjoitus aiheesta