perjantai 18. lokakuuta 2013

Uusi kallolöytö kumoaa ajatuksen monista varhaisista ihmislajeista


Zurichin yliopiston tutkijat ovat löytäneet Dmanisista (Georgia) ehjän varhaisen ihmisen kallon. Uusi kallolöytö pakottaa paleoantropologit muuttamaan käsityksiään ihmislajien määrästä kaksi miljoonaa vuotta sitten. Usean lajin sijasta tuolloinkin oli vain yksi ihmislaji. Löydöstä kertova tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä.

Dmanisin kallo. (Kuva: Malkhaz Machavariani)

Tutkijat ovat löytäneet Dmanisista viisi hyvin säilynyttä kalloa, joiden avulla he ovat voineet selvittää yksilöiden välistä muuntelua. Havainnot osoittavat, että aikaisemmin eri lajeina pidetyt fossiililöydöt kuuluvatkin samaan lajiin.

Uusi löytö osoittaa myös, että ihmislaji alkoi levittäytyä Afrikasta jo lähes 2 miljoonaa vuotta sitten. Aikaisemmin on uskottu, että ihminen lähti Afrikasta vasta 90000 - 180000 vuotta sitten (Valste 1991).

Juha Valsteen kirjan takakannessa kirjoitetaan (alleviivaus lisätty):

"Onko ihminen kehityksen vai luomisen tulos? Mitä todisteita tiede tarjoaa tällä hetkellä ihmisen evoluutiosta? Milloin elivät ensimmäiset todelliset ihmiset - ja millaisia he olivat?
Ihmisen kehitys vastaa näihin ja moniin muihin kysymyksiin... Yksikään alan tutkija ei enää väitä ihmisen ilmestyneen maapallolle yhtäkkiä ja valmiina: näyttö ihmisen evoluutiosta on vankka."

Ilmeisesti Juha Valstekin on sitä mieltä, että tällä hetkellä tiede ei tarjoa kovin vankkaa näyttöä ihmisen evoluutiosta. Yhtä lajia on lienee aika vaikea pitää osoituksena evoluutiosta. Tosin mielikuvituksen avulla sekin varmaan onnistuu.

Kehitysoppiin kuuluu oleellisena osana tarinoiden kertominen. Ihmisen kehityshistoria on eräs kehitysopin keskeisistä teemoista, jonka puitteissa tarinan kerronta on saanut aika mittavat puitteet. Uudella havainnolla, joka romuttaa näitä vanhoja tarinoita, on varmasti hyvinkin jalat maahan palauttavaa vaikutusta.

Mielenkiintoista on myös se, että Raamatun mukaan Jumala loi yhden ihmislajin omaksi kuvakseen. Raamatun sanaan kirjallisesti uskovien ei tarvitse hävetä uskoaan tämänkään tiedeuutisen edessä.



Lähteet:


http://www.mediadesk.uzh.ch/articles/2013/schaedelfund-dmanisi_en.html

Valste, Juha (1991): Ihmisen kehitys, Kirjayhtymä, Helsinki


tiistai 15. lokakuuta 2013

Tutkimus paljasti bakteerin metallurgisen osaamisen


CEA:n (Ranskan vaihtoehtoisen energian ja atomienergian komissio) tutkijat ovat yhdessä CNRS:n (Ranskan kansallinen tutkimuskeskus) tutkijoiden kanssa selvittäneet magnetotaktisissa bakteereissa magnetiitti-nanomagneettien tuotantoon liittyvän proteiinin rakenteen ja toiminnan. Tämä MamP-proteiini on keskeisessä asemassa bakteerin metallurgisessa toiminnassa, koska se antaa magnetiitille sen magneettiset ominaisuudet. Tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä.

Magnetotaktinen (MS-1) bakteeri magnetosomeineen. Mittaviivan pituus on 1 mikrometri. (Kuva: http://www.calpoly.edu/~rfrankel/mtbphoto.html)

Magnetotaktiset bakteerit osaavat syntetisoida magnetiittinanokiteitä (Fe3O4), joiden avulla ne kykenevät orientoimaan itsensä Maan magneettikentän suuntaisesti vedessä. Magneettinen orientoituminen on edullisinta bakteerin selviytymisen kannalta. Nanomagneetit kääntyvät kompassin neulan tavoin magneettikentässä.

Magnetiittikiteiden synteesi on monimutkainen prosessi ja se tunnetaan vielä huonosti. Magnetiitti on raudan ja hapen muodostama yhdiste, jossa rauta esiintyy kahdessa erilaisessa hapetustilassa [Fe(II)Fe(III)2O4]. Uudessa tutkimuksessa tutkijat kuvaavat mekanismin, jolla bakteeri tuottaa nämä erilaiset hapetustilat.

MamP-proteiinin rakenteen selvittäminen on osoittanut, että proteiini sisältää erityisen magnetokromiksi kutsutun osan, jollainen on löydetty vain magnetotaktisista bakteereista. Magnetokromin upokasta muistuttava rakenne kykenee sitomaan rauta-atomin. Kokeet ovat osoittaneet, että magnetokromilla on kyky  hapettaa rauta Fe(II)-tilasta Fe(III)-tilaan ja stabiloida tämä tila upokkaassaan. Mutaatiokokeet ja magnetotaktisten bakteerien fenotyyppitutkimukset ovat osoittaneet magnetokromin upokkaan fysiologisen tärkeyden.

Tämä tutkimus paljasti bakteerien metallurgista osaamista, johon kuuluu nanomagneettien valmistaminen. Nanomagneeteilla on biologisten sovellusten lisäksi myös potentiaalisia teknisiä sovelluksia, kuten magneettiresonassi kuvantamisessa ja veden puhdistamisessa.

Kehitysopillisissa kirjoituksissa bakteereita on usein pidetty alkeellisina eliöinä. Nämä alkeelliset eliöt ovat kuitenkin metallurgiassa etevämpiä kuin yliopistoissa ja korkeakouluissa opiskelleet metallurgit.

Ja kuinkahan magnetotaktiset bakteerit sijoitetaan fylogeneettiseen evoluutiopuuhun? Ainutlaatuisen magnetokrominsa ansiosta ne on ainakin sijoitettava omaan haaraansa.

Entä onko bakteerien selvitymiselle elintärkeä kyky magneettiseen orientoitumiseen kehittynyt vähitellen darwinistisen mekanismin mukaisesti? Mitä bakteeri teki vielä toimimattomalla tai hyvin epäluotettavalla kompassilla?



Lähde:

http://www.cea.fr/english-portal/news-list/a-bacterium-reveals-the-crucible-of-its-metallur-118644

sunnuntai 1. syyskuuta 2013

Tutkijat selvittivät bakteerien taistelukärjen mekanismin


EPFL:n (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) tutkijat ovat selvittäneet eräiden bakteerien (ml. kuuluisa Staphylococcus aureus) hyökkäysmekanismin rakenteen ja toiminnan. Bakteereilla on käytössään biologinen nanomittakaavan ase isäntäsolujen tuhoamiseksi. Tutkimus on julkaistu Nature Chemical Biology-tiedelehdessä.

Bakteerin hyökkäysmekanismi (oikealla) sisältää solukalvon läpäisevän kärjen.

Joillakin bakteereilla on kyky ampua pieniä tikkoja. Tämä biologinen ase tuhoaa isäntäsolun läpäisemällä sen solukalvon. EPFL:n tutkijat ovat selvittäneet tämän hämmästyttävän proteiinikoneen rakenteen.

Isäntäsolua vastaan käytävää hyökkäystä varten ase täytyy ensin kiinnittää. Hyökkääjän pinnalla on seitsemästä proteiinista koostuva renkaanmuotoinen kiinnitysmekanismi. Tutkijat osoittivat, että nämä proteiinit kykenevät laskostumaan kärjen muotoon.

Aseen laukaisijana toimii pieni orgaaninen molekyyli, jonka isäntäeliön entsyymit irrottavat. Tämä vaikuttaa proteiinikokoonpanon tasapainoon ja sen muoto muuttuu solukalvon läpäiseväksi kärjeksi.

Tutkija Matteo Dal Peraro kutsuu tätä biologista asetta "nanokoneeksi." Sen toiminta on täysin mekaaninen eli siihen ei liity mitään kemiallista reaktiota.

Tutkijat näkevät tässä mahdollisuuden taistella taudinaiheuttajia vastaan estämällä niiden hyökkäysaseiden toiminta. Tutkijoiden mukaan tämä strategia ei aiheuttaisi mutaatioita eikä resistenssiä bakteereissa.

[Karvakuonon huomautus: Bakteerien resistenssi on useimmiten plasmidien välityksellä hankittu ominaisuus eikä mutaatioista johtuva. Bakteerilääkkeet eivät aiheuta mutaatioita, mutta niiden käyttö valikoi resistenttejä kantoja.]

Bakteerilla on useasta täsmäproteiinista koostuva biologinen (mutta mekaanisesti toimiva) ase isäntäsolun tuhoamiseksi. Mikäli ase ei ole ollut toimintakuntoinen heti kättelyssä, niin bakteeri on ollut kovin "ympäristöystävällinen". Bakteerin onneksi sattuman satona kaikki proteiinit ovat kehittyneet sille suotuisaan suuntaan.


Lähde:

http://actu.epfl.ch/news/researchers-dismantle-bacteria-s-war-machinery/

Uusi tutkimus paljastaa syyn geneettisen koodin olemassaololle


Illinoisin yliopistossa tehdyn tutkimuksen mukaan aminohappoja siirtäjä-RNA:han (tRNA) lataavan entsyymin analyysi tarjoaa uusia näkemyksiä geneettisen koodin evolutiiviseen alkuperään ja syyn sen olemassaololle. Tutkimus on julkaistu PLOS ONE-tiedelehdessä.

http://www.123rf.com/photo_7406719_genetic-code.html

Tutkijat keskittyivät aminoasyyli-tRNA-syntetaasi-entsyymiin, joka lukee siirtäjä-RNA:ssa olevaa geneettistä informaatiota ja kiinnittää tämän perusteella niihin oikean aminohapon. Kun siirtäjä-RNA on saanut aminohapponsa, se kuljettaa sen ribosomille, jossa proteiinisynteesi tapahtuu.

Syntetaasi lataa aminohapon korkeaenergisellä kemiallisella sidoksella, mikä nopeuttaa aminohappoketjun rakentamista. Syntetaasi on myös tehokas laadunvalvoja. Mikäli  tRNA:han kiinnittyy väärä aminohappo, niin syntetaasi irrottaa sen nopeasti.

"Syntetaasit ovat avaintoimijoita tapahtumassa, jossa nukleiinihappoihin koodattu informaatio käännetään aminohappoinformaatioksi," sanoo tutkimuksen johtaja professori Gustavo Caetano-Anollés. "Niiden oikolukutarkkuus on satakertainen ribosomin oikolukuun verrattuna. Sen vuoksi syntetaasit vastaavat geneettisen koodin sääntöjen noudattamisesta."

Caetano-Anollés kollegoineen on vuosien ajan yrittänyt selvittää proteiini-ja RNA-domeenien evoluutiota. Tutkijat ovat määrittäneet proteiinidomeenien suhteelliset iät vertaamalla niiden käyttöä eri organismeissa. Proteiinidomeenit ovat rattaita, jousia ja moottoreita, joista toimiva proteiinikone rakentuu.

Tutkijat tekivät yksinkertaisen oletuksen: domeenit, joita tavataan vain muutamissa eliöissä tai eliöryhmissä ovat nuorempia kuin yleisemmin käytössä olevat domeenit. Ja kaikkein yleisimmät domeenit ovat vanhimpia.

Havaintojen perusteella tutkijat päättelivät, että aminohappoja tRNA:han lataavat (ja laadunvarmistusta hoitavat) domeenit ovat vanhempia kuin tRNA:n antikodonin tunnistavat domeenit, jotka kertovat syntetaasille mitä aminohappoa tRNA:n pitäisi kuljettaa.

"Huomionarvoista on se, että me havaitsimme syntetaasin vanhimpien domeenien rakenteen vastaavan moderneja entsyymejä, jotka osallistuvat ei-ribosomaaliseen proteiinisynteesiin tai dipeptidien valmistukseen," Caetano-Anollés kertoo.

Tutkijat otaksuvat, että muinaiseen proteiinisynteesiin liittyvät entsyymit muistuttivat paljon nykyajan syntetaaseja ja ne mahdollisesti toimivat yhdessä muinaisen tRNA:n kanssa.

Tutkijat ovat jo vuosia tienneet, että ilman ribosomia voi tapahtua alkeellista proteiinisynteesiä, mutta tuskin kukaan on tutkinut näitä reaktioita katalysoivia entsyymejä proteiinisynteesin evolutiivisen alkuperän todisteena, Caetano-Anollés toteaa.

Tutkijat vertailivat dipeptidimuotoja (domeeneja) moderneissa proteiineissa ja päättelivät, että vanhimmat domeenit olivat vanhimpien syntetaasien koodaamia ja ne sijaitsivat proteiinien pysyvimmissä jaksoissa.

Domeenit, joiden oletetaan syntyneen vasta geneettisen koodin ilmantumisen jälkeen, (jonka Caetano-Anollés liittää tRNA antikodonin ilmaantumiseen) "olivat yleisiä dipeptideissä, jotka sijaitsivat proteiinien joustavissa osissa."

Caetano-Anollésin johtama tutkimus tarjoaa selityksen geneettisen koodin olemassaololle. Sen mukaan "genetiikka salli proteiinien tulla joustaviksi ja siten tuottaa valtavasti uusia molekyylitoimintoja."

Caetano-Anollésin tutkimusryhmän selitys geneettisen koodin olemassaololle on hämmästyttävän yksinkertainen. Koska ilman geneettistä koodia voi syntyä vain hyvin yksinkertaisia (ja jäykkiä) rakenteita, niin joustavien (ja monipuolisten) rakenteiden syntyminen vaati geneettisen koodin olemassaolon.

Eli hieman tarkentaen, ilman informaatiota ja kunnollista suunnitelmaa ei synny monimutkaisia rakenteita. Tämä on ilmeisen selvää suunnittelijoille ja insinööreille. Mutta nyt biologitkin ovat oivaltaneet saman asian.

Caetano-Anollés kollegoineen ei erittele informaatiota (geneettinen informaatio) ja koodausjärjestelmää (geneettistä koodia) toisistaan eikä siis käsittele informaation alkuperää.

Tutkimusryhmän selityksiä mukaillen voisimme päätellä, että geneettinen informaatio on olemassa, koska

1) geneettinen koodi on olemassa ja informaatio ilmaistaan kätevimmin jollain sovitulla koodausmenetelmällä,

2) monipuolisten molekyylitoimintojen (solun molekyylikoneistot) olemassaolo vaatii rakennusohjeet eli informaatiota.




Lähde.

http://news.illinois.edu/news/13/0826genetic_code_origins_GustavoCaetano-Anolles.html

keskiviikko 28. elokuuta 2013

Perhosen siivissä on huipputekniikkaa


Käyttämällä hyväksi perhosen siiven hämmästyttäviä ominaisuuksia tutkijat ovat kehittäneet uuden nanobiokomposiittimateriaalin, jota voidaan käyttää puettavassa elektroniikassa, erittäin herkissä valoantureissa sekä pitkäikäisissä akuissa. Tutkimusraportti on julkaistu ACS Nano-tiedelehdessä.

Morfoperhonen. (Kuva: iStockphoto/Thinkstock )

Tutkija Eijiro Miyako kollegoineen kertoo, että morfoperhosen (Morpho) siipien luonnolliset ominaisuudet ovat nykyteknologian tavoittamattomissa. Keveyden lisäksi ne ovat ohuita ja joustavia, ne absorboivat auringon valoenergiaa, varistavat veden nopeasti ja ovat itsepuhdistuvia.

Miyakon tutkimusryhmä on työskennellyt hiilinanoputkien kanssa (carbon nanotube, CNT) ja he ihastuivat niiden ainutlaatuisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin. He keksivät yhdistää CNT:t ja perhosen siiven saaden aikaiseksi uuden hybridimateriaalin.

Tutkijat kertovat kasvattavansa hiilinanoputkista hunajakennomaisen rakenteen perhosen siipeen.Tuloksena on komposiittimateriaali, joka voidaan aktivoida laserilla. Materiaali kuumenee nopeammin kuin alkuperäiset materiaalit erikseen, se johtaa hyvin sähköä ja sen pinnalle voidaan kopioida DNA:ta.

"Tutkimuksemme korostaa merkittävää edistystä älykkäiden nanobiomateriaalien kehityksessä," tutkijat toteavat.

Tutkijat ovat kehittäneet älykkään nanobiokomposiittimateriaalin. Komposiittikokonaisuus ja siihen kuuluvat hiilinanoputket ovat siis älykkäitä materiaaleja, koska niiden kehittämiseen on käytetty älykästä suunnittelua. Varsinainen kokoonpanoalusta (perhosen siipi), jota ei nykyteknologian keinoin osata älykkäästi valmistaa, on vallitsevan tieteellisen käsityksen mukaan älytön materiaali, koska sen uskotaan syntyneen sattumalta ilman älykästä suunnittelijaa.

Karvakuono nostaa tupeeta Eijiro Miyakon työryhmälle, koska se avoimesti tunnustaa perhosen siiven kunnioitettavat tekniset ominaisuudet.


Lähde.

http://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/presspacs/2013/acs-presspac-august-28-2013/butterfly-wings-plus-carbon-nanotubes-equal-new-nanobiocomposite.html

tiistai 27. elokuuta 2013

Uusi työkalu geenimutaatioiden etsintään


Kansainvälinen tutkijaryhmä on kehittänyt uuden ohjelmistotyökalun ihmisen geenimutaatioiden etsintään. DeNovoGear-ohjelmisto käyttää käyttää tilastollista todennäköisyyttä mutaatioiden tunnistamisessa ja se entistä tarkemmin osoittaa mutaation lähteen sekä ennustaa sen terveysvaikutuksen.

Vasemmassa yläkuvassa on useaan lukukertaan perustuvat geenisekvensoinnin tulokset äidiltä, isältä ja tyttäreltä. Kumpaakin vanhempaa pidetään homozygoottina eli he kantavat kahta samanlaista kopiota tietystä emäksestä, (AA). Tyttären sekvensointi paljastaa heterozygotian samassa paikassa (AC), mikä osoittaa uutta (de novo) mutaatioita, vaikka uusi ohjelmisto ennustaa hyvin pientä todennäköisyyttä mutaatiolle tässä paikassa, viittaen väärään positiiviseen tulokseen (oikea yläkulma). Alemmat kuvat osoittavat epäonnistunutta heterozygotian tunnistamista lapsessa, jolloin seurauksena on väärä negatiivinen tulos (uusi mentelmä ennustaa suurta todennäköisyyttä mutaatiolle tässä paikassa). 

Uutta menetelmää käytetään sairauksia aiheuttavien mutaatioiden tunnistamisessa. Eräs genetiikan tavoitteista on geenimuutosten havaitseminen ja muutosnopeuden määrittäminen. Tällä hetkellä tutkimuksessä keskitytään etsimään uusia (de novo) mutaatioita, joita ei ole peritty kummaltakaan vanhemmalta.

Evoluution sanotaan muodostavan biologian perustan. Evoluutio perustuu mutaatioista aiheutuvaan muunteluun. Tässä uutisessa ei sanallakaan viitata evoluutioon, vaan mutaatiot liitetään ainostaan sairauksiin. Miksi mutaatioita koskevat uutiset liittyvät aina sairauksiin eivätkä koskaan evoluutioon, vaikka minkä tahansa eliön kehittyminen olisi vaatinut miljoonia mutaatioita?


Lähde:

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-08/asu-nte082313.php

perjantai 23. elokuuta 2013

Tutkijat ovat valmistaneet puolisynteettisiä aurinkokerääjiä


Washingtonin yliopiston johtama tutkimusryhmä on valmistanut puolisynteettisiä aurinkokerääjiä, jotka ovat tehokkaampia valoenergian kerääjiä kuin luonnon antennikompleksit.

Proteiineista valmistettu testipenkki. (Kuva: Hunter/Holten/Parc)

Käyttämällä purppurabakteerien antennikomplekseja esikuvina tutkijat ovat valmistaneet proteiineista rengasmaisen testipenkin (testbed), jota voidaan käyttää antennikompleksien prototyyppien kehittämisessä. Testipenkkiin voidaan kiinnittää valoenergiaa absorboivia pigmenttimolekyylejä. Testipenkki sisältää myös purppurabakteerilta lainattuja komponentteja.

Tutkijoiden valmistamat puolisynteettiset antennit ovat tehokkaampia valoenergian kerääjiä kuin luonnon antennikompleksit ja niiden kokoonpano on myös paljon helpompaa kuin kokonaan synteettisten antennien valmistaminen. Niissä yhdistyy suunnittelijoiden oivallukset ja luonnon molekyylikoneiden parhaat ominaisuudet.

Tutkija Jonathan Lindsey kertoo, että ottamalla mallia luonnon pigmenttimolekyyleistä, on mahdollista suunnitella uusia pigmenttimolekyylejä, jotka on räätälöity absorboimaan tiettyä aallonpituutta.

"Ottamalla paljon materiaalia luonnosta, me voimme valmistaa monimutkaisempia molekyylejä kuin mikäli aloittaisimme puhtaalta pöydältä," Lindsey sanoo.

Tässäkin tapauksessa suunnittelijoiden on parempi turvautua sattumaan kuin vain omaan älyynsä.


Lähde:

https://news.wustl.edu/news/Pages/25670.aspx

maanantai 19. elokuuta 2013

Sudenkorennon näkö robotiikan mallina


Adelaiden yliopiston tutkijat ovat löytäneet sudenkorennon aivoista uuden monimutkaisen näkökykyyn liittyvän mikropiirin, joka saattaa tulevaisuudessa auttaa parantamaan robottien näköjärjestelmää. Tutkimus on julkaistu The Journal of Neuroscience-tiedelehdessä.

Adelaiden yliopiston tutkija tohtori Steven Wiederman pitää kädessään sudenkorentoa. (Kuva: David O'Carroll)

Tohtori Steven Wiederman ja apulaisprofessori David O'Carroll ovat Adelaiden yliopiston neurotieteiden keskuksessa tutkineet hyönteisten näkökykyä ja soveltaneet havaintojaan robotiikassa ja konenäköjärjestelmissä.

Heidän tuoreimman havaintonsa mukaan sudenkorennon aivot yhdistävät vastakkaiset  ON- ja OFF- hermoväylät  käsitellessään informaatiota yksinkertaisista tummista kohteista.

"Monien eläinten aivot käyttävät kahta itsenäistä hermoväylää - ON ja OFF - tunnistaessaan vaaleita ja tummia alueita sisältävän kohteen ääriviivat," kertoo tutkimuksen pääkirjoittaja tohtori Wiederman.

"Useimmat eläimet käyttävät ON- tai OFF-väylien yhdistelmää aina tilanteen mukaan, mutta me osoitimme, että sudenkorento käyttää molempia yhdistelmiä samanaikaisesti. Tämä tapahtuu, kun kohteena on yksinkertaisen tumman objekti, joka voisi olla potentiaalinen saalis."

"Vaikka me löysimme tämän näkökykyyn liittyvän mikropiirin sudenkorennosta, niin on mahdollista, että sellainen on myös monissa muissa eläimissä."

"Havaitsimme, että sudenkorennon kyky havaita tummia liikkuvia kohteita perustuu vastakkaista kontrastia välittävien hermoväylien korrelaatioon," Wiederman sanoo.

"Sudenkorennon aivoissa tapahtuvan prosessoinnin yksityiskohtien selvittäminen auttaisi kehittämään konenäön hahmontunnistamista."

Tutkijat yrittävät rakentaa robottisudenkorennon, jonka näköjärjestelmä jäljittelee sudenkorennon näkökykyä.

"Itsenäisen robottisudenkorennon katseleminen olisi hyvin jännittävää," Wiederman toteaa.

Luonnossa on kehitysopin mukaan syntynyt sattumalta erittäin monimutkaisia järjestelmiä, jotka ovat teknisesti huomattavan paljon edistyneempiä kuin parhaiden insinööriemme tuotokset. Insinöörit ovat onneksi havainneet tämän ja he yrittävät innokkaasti jäljitellä näitä luonnon mestariteoksia. Niidenkin katseleminen ja tutkiminen on hyvin jännittävää.


Lähde:

http://www.adelaide.edu.au/news/news63842.html


torstai 15. elokuuta 2013

Galakseilla oli kypsät muodot jo varhain


Massachusetts Amherts yliopiston tutkijat ovat havainneet, että kypsiltä näyttäviä galakseja oli olemassa jo hyvin varhain maailmankaikkeuden historiassa, ja paljon aikaisemmin kuin on tähän asti tiedetty. Tutkimus on julkaistu The Astrophysical Journal-tiedelehdessä.

Kuvassa on kehitysopin mukaan 11 miljardin vuoden siivu maailmankaikkeudesta. (Kuva: NASA, ESA, M. Kornmesser)

Uuden tutkimuksen mukaan kypsiltä näyttäviä galakseja oli olemassa jo 11,5 miljardia vuotta sitten eli n. 2,5 miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Nämä galaksit sopivat Edwin Hubble:n kehittämään galaksien luokittelujärjestelmään (Hubble Sequence).

Tutkijat analysoivat yhteensä 1671 galaksia, joiden oletetaan edustavan 80 % maailmankaikkeuden olemassaoloon kuluneesta ajasta. Havaintoihin käytettiin Hubble-avaruusteleskoopissa olevia erikoiskameroita ja laitteita (WFC3, ACS ja CANDELS).

Tutkija Mauro Giavalisco kertoo, että Hubblen järjestelmän mukaisia galakseja oli olemassa jo hyvin varhain maailmankaikkeuden historiassa eikä niiden syntyminen ollut hidas prosessi. "Nyt meidän on palattava teorian pariin ja selvitettävä miten ja miksi tämä tapahtui," Giavalisco kysyy.

Se on hyvä kysymys. Mutta ei sitä paljon tarvitse miettiä. Kaikella alkavalla tai alkaneella on alkusyy. Alkusyyllä ei ole alkua. Se on.

Tämä uusi havainto on sopusoinnussa kehitysopin epätarkkuuperiaatteen kanssa. Se ei ole mitään uutta ja ihmeellistä.



Lähde:

http://www.newswise.com/articles/galaxies-had-mature-shapes-11-5-billion-years-ago


torstai 8. elokuuta 2013

Hyönteisillä on tarkka lämpömittari


Brandeis yliopiston tutkijat ovat havainneet hyönteisissä ennen tuntemattoman lämpötila-anturin, joka liittyy maku-ja hajuaistiin. Tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä.

(Kuva: Paul Garrity)

Eläimet tarvitsevat elääkseen ja lisääntyäkseen juuri oikean ympäristön lämpötilan. Liian lämpimässä ne kuumenevat ja liian kylmässä ne paleltuvat. Brandeis yliopiston mukaan eläimet ovat kehittäneet erittäin herkkiä lämpötila-antureita havaitakseen niille sopivan verrattain kapean lämpötila-alueen. Tähän asti tutkijat ovat tienneet hyvin vähän näiden antureiden toiminnasta.

Brandeis yliopiston tutkijat ovat havainneet hedelmäkärpäsessä aikaisemmin tuntemattomia molekulaarisia lämpötila-antureita, jotka kuuluvat samaan proteiiniperheeseen kuin maku-ja hajuaistin muodostavat proteiinit.

Hyttyset näyttävät aina pistävän juuri siihen kohtaan, jossa on eniten verta. Tämä johtuu siitä, että nämä alueet ovat lämpimimpiä, professori Paul Garrity kertoo.

"Mikäli hyttysen lämpötila-anturi voidaan löytää, niin silloin on mahdollista valmistaa tehokkaampia karkottimia tai ansoja," Garrity sanoo.

Nämä nyt löydetyt uudet anturit kuuluvat makureseptorien proteiiniperheeseen, joita on tutkittu jo vuosikymmenen ajan, mutta joita ei tähän asti ole osattu yhdistää lämpötilan mittaamiseen. Aikaisemmin makureseptorien on todettu antavan hyönteisille kyvyn aistia mm. hiilidioksidia ja sokeria.

Hedelmäkärpäsen Gr28b makureseptori toimii kuitenkin lämpötila-anturina eikä maku- tai hajuaistina. Se myös laukaisee nopean toiminnon, mikäli ympäristön lämpötila nousee liian korkeaksi.

Tutkijat havaitsivat lisäksi, että hedelmäkärpäsillä on erilliset lämpötila-anturit sisäisen ja ulkoisen lämpötilan mittaamiseksi.

Eläimet ovat eteviä. Ne ovat kehittäneet lämmönsiirtojärjestelmän ja lämpötila-antureita, joista moni insinöörikin saisi onnistumisen elämyksiä. Entä millaisia hedelmäkärpäset ja hyttyset olivat, kun niiden anturijärjestelmä oli vielä kehitysvaiheessa? Ainakin ihmiset olisivat silloin olleet tyytyväisiä seuratessaan eksyneiden hyttysten epätoivoista ravinnonetsintää.



Lähde:

http://www.brandeis.edu/now/2013/august/nature.html


lauantai 3. elokuuta 2013

Energiatehokkaat ikkunat jäljittelevät luontoa


Luonto, joka kehitysopin mukaan on tullut olevaiseksi ilman suunnittelua, kelpaa esimerkiksi monille suunnittelijoille. Toronton yliopiston suunnittelun professori on suunnitellut energiatehokkaan ikkunan luontoa jäljittelemällä.


A: Uuden komposiitti-ikkunan rakenne. B: PDMS-kalvon kanavaverkosto

Professori Ben Huttonin suunnittelema uusi ikkuna koostuu tavallisesta ikkunasta, jonka päälle on liimattu ohuita kanavia sisältävä läpinäkyvä polydimetyylisiloksaanikalvo (polydimethylsiloxane, PDMS). Kalvon kanavissa virtaa huoneen lämpöistä vettä, joka toimii lämmönsiirtäjänä. Talvella järjestelmä vähentää lämpöhukkaa ja kesällä se toimii jäähdyttimenä. Tekniikalla on kokeissa saavutettu 7-9 asteen jäähdytysteho.

PDMS-kalvossa oleva kanavaverkosto jäljittelee eläimien verenkiertojärjestelmää, joka toimii myös tehokkaana lämmönsäätelijänä.

Ikkunoissa kiertävän veden keräämää lämpöä voidaan myös hyödyntää talon lämmitysjärjestelmässä tai lämpimän käyttöveden tuottamisessa.

"Päinvastoin kuin ihmisen suunnittelmat lämmönsäätelyjärjestelmät, elävät organismit ovat kehittäneet kokonaan toisenlaisen ja erittäin tehokkaan lämmönsäätelyjärjestelmän, joka perustuu verisuoniverkostoon. Verisuonet laajenevat tai supistuvat ympäristöolosuhteiden mukaan," Hutton kertoo.

Huttonin mukaan eläimet ovat itse kehittäneet verenkiertojärjestelmänsä. Eläimet ovat siis parempia suunnittelijoita kuin ihminen, joka tyytyy vain matkimaan niitä.


Lähde:

http://www.engineering.utoronto.ca/About/Engineering_in_the_News/Bio-inspired_Design_May_Lead_to_More_Energy_Efficient_Windows.htm

tiistai 23. heinäkuuta 2013

Evoluutiota aikaistettiin (taas)


Vallitsevan kehitysopillisen käsityksen mukaan elämää maalla (kasveja ja elämiä) on ollut olemassa vain n. 500 miljoonaa vuotta. Oregonin yliopistossa tehty uusi tutkimus aikaistaa maaelämän neljä kertaa vanhemmaksi eli n. 2,2 miljardin vuoden ikäiseksi.

Diskagma buttonii (oikella leikkauskuva).

Geologi Gregory J. Retallackin johtama tutkimus esittää todistusaineistonaan Etelä-Afrikassa tehtyjä uusia fossiililöytöjä. Uusi fossiili - Diskagma buttonii - on myös ehdokkaana vanhimmaksi eukaryootiksi.

Kehitysopissa miljoona vuotta on kuin yksi päivä ja yksi päivä on kuin miljoona vuotta. Tällä kertaa 1500 miljoonaa vuotta ilmaantui eikä kissaa ehtinyt sanoa.

Tämäkin uusi tutkimustulos on kehitysopin epätarkkuusperiaatteen mukainen. Karvakuonoa se ei yllätä.


Lähde:

http://uonews.uoregon.edu/archive/news-release/2013/7/greening-earth-pushed-way-back-time

maanantai 22. heinäkuuta 2013

Parempaa informaatiota


Cambrigden yliopiston biologisten materiaalien lehtori Michelle Oyen kertoo tuoreessa artikkelissaan hämähäkinseitin ihmeellisistä ominaisuuksista, jotka ovat teknisesti erittäin kiinnostavia. Oyenin mukaan luonnon käytettävissä on parempaa informaatiota kuin insinööreillä.

(Kuva: spiber.se)

Artikkelissaan Oyen vertaa hämähäkinseittiä teräkseen. Samanpaksuinen teräslanka on vahvempi kuin seitti, mutta samanpainoinen teräslanka on paljon heikompi. Hämähäkin seitin tiheys on kuitenkin lähes kuusi kertaa pienempi kuin teräksen.

Oyenin mukaan hämähäkinseittiä tutkitaan innokkaasti, koska insinöörit haluavat jäljitellä sen rakennetta biomimetiikan keinoin. "Luonnollisten ja ihmisen valmistamien materiaalien merkittävin ero ei ole niinkään niiden ominaisuuksissa, vaan niiden valmistustavassa."

"Hähämäkinseitti on proteiinia, jota valmistetaan elävässä solussa. Valmistuprosessi tapahtuu ruumiinlämpötilassa, toisin kuin teräksen, jonka valmistus tapahtuu masuunissa. Hämäkinseitin magia perustuu DNA:ssa olevan informaation välittämiseen. Insinöörit lisäävät energian käyttöä ongelmien ratkaisemiseksi. Luonto tekee saman asian käyttämällä parempaa informaatiota."

Ihan tavallista maalaisjärkeä käytettäessä informaatio liitetään luontevimmin älykkääseen vaikuttimeen. Cambridgen yliopiston lehtorin mukaan luonto ratkaisee ongelmia paremman informaation avulla kuin perusinsinööri Veijo Miettinen. Kukaan ei liene tosissaan usko, että Veijo Miettisen informaatio on syntynyt ohjaamattoman prosessin tuloksena, mutta jotta voisimme kuulua itsenäisesti ajattelevien ja järkevien ihmisten armoitettuun joukkoon, niin meidän on uskottava, että luonnon parempi informaatio on peräisin älyvapaasta ohjaamattomasta prosessista.


Lähde:

http://theconversation.com/spider-silk-is-a-wonder-of-nature-but-its-not-stronger-than-steel-14879



tiistai 9. heinäkuuta 2013

Neandertalilaiset puhuivat kuten nykyihmiset


Nopeasti lisääntyvä tutkimustieto näyttää osoittavan, että neandertalilaiset muistuttivat meitä paljon enemmän kuin kuvittelimme vielä 10 vuotta sitten. Heidän kognitiiviset taitonsa ja kulttuurinsa olivat verrattavissa nykyihmisen vastaaviin.

(sandwalk.blogspot.co)

Max Planck Instituutin tutkimuksen mukaan ihmisen moderni kieli voidaan jäljittää viimeiseen yhteiseen esi-isään, joka nykyihmisellä ja neandertalin ihmisellä oli (kehitysopin mukaan) n. 500 000 vuotta sitten. Tämä uusi tutkimus aikaistaa ihmisen modernin kielen alkuperän 10 kertaa tähän astisia arvioita (n. 50 000 vuotta) aikaisemmaksi. Samalla se kumoaa saltationistisen näkemyksen, jonka mukaan yksi tai muutama mutaatio sai aikaan kielen syntymisen. Uusi näkemys myötäilee paremmin darwinismia eli pienin askelin tapahtuvaa kehitystä.

Neandertalilaisia on alunperin pidetty alkukantaisina ja raakalaismaisina alkuihmisinä, jotka eivät olleet kehittyneet nykyihmisen tasolle. Uusin tutkimustieto on osoittanut tämän kuvitelman virheelliseksi. Mistähän se johtuu, että neandertalilaisia ei ole pidetty tasavertaisina ihmisinä nykyihmisen kanssa? Olisiko syynä kehitysoppina tunnettu materialistinen ideologia, joka on hallinnut ja edelleen hallitsee tiettyä osaa tieteen kentästä? Tässäkään tapauksessa kehitysopin antama ennuste tai sen aikaansaama kuvitelma todellisuuden luonteesta ei osunut oikeaan. Kuinka paljon kehitysoppi on tosiasiassa ohjannut tieteellistä ajattelua ja teorianmuodostusta oikeaan suuntaan? Niitä tapauksia saa etsiä kuin neulaa heinäsuovasta.

Entä mitä sanoo Raamattu? Jumala loi ihmisen omaksi kuvakseen. Jumalan sanaan uskova olisi voinut ennustaa, että kaikki ihmiset ovat tasa-arvoisia, myös neandertalilaiset.



Lähde:

http://www.mpg.de/7448453/Neandertals-language


Kurkistus solun proteiinikanavaan


Connecticutin yliopiston (UConn) tutkijat ovat onnistuneet kurkistamaan syvälle elävän solun sisälle erittäin herkkien fluoresoivien antureiden avulla ja havaitsemaan ensimmäistä kertaa TIM23-kanavakompleksin rakenteellista dynamiikkaa sen luonnollisessa toimintaympäristössä. Tutkimus on julkaistu Nature Structural&Molecular Biology-tiedelehdessä.

Graafinen visualisointi TIM23-kompleksin eli proteiineja kuljettavan keskuskanavan rakenteellisesta muutoksesta, jonka aiheuttaa mitokondrion sisäkalvon energiatilan muutos. (Kuva: Nathan Alder)

Solun voimalaitoksena mitokondriolla riittää kiireitä. Huipputarkasti valmistetuttuja proteniineja kuljetetaan jatkuvasti mitokondrion ytimestä sen sisäkalvon läpi, missä ne auttavat tätä mahtavaa soluelintä suorittamaan sille kuuluvia tehtäviä - tuottamaan solupolttoainetta (ATP), välittämään tietoa ja ohjaamaan solun kasvua.

Tutkijat ovat jo pitkään tienneet, että keskuskanavan (translokaasi TIM23), jonka kautta useimmat proteiinit kulkevat, toiminta vaatii sähkökentän. Mutta he eivät ole tienneet sitä, kuinka koko prosessi tapahtuu.

Mutta nyt apulaisprofessori Nathan L. Alderin johtama tutkimusryhmä on havainnut, että TIM23-kompleksi ei pelkästään avaudu ja sulkeudu mitokondrion sisäkalvon energiatilojen vaihteluiden myötä, vaan se lisäksi muuttaa muotoaan.

Tutkimus kertoo kuinka solukalvon energiatilojen vaihtelut ajavat kalvoproteiinien rakenteellisia muutoksia ja valaisee sitä, kuinka solun kuljetusjärjestelmät käyttävät energiaa työnsä suorittamiseen. Se myös osoittaa, kuinka fluoresointikartoituksella voidaan saada uutta tietoa mitokondrion toimintaan liittyvistä sairauksista.

Nikolaus Pfanner Freiburgin yliopistosta pitää uutta tutkimusta "merkittävänä edistysaskeleena jänniteohjattujen proteiinikanavien (translokaasi) toiminnan ymmärtämisessä."

"Kalvoproteiinien jännitesensorien molekulaarinen luonne on keskeinen kysymys biokemiallisessa tutkimuksessa," Pfanner kollegoineen toteaa. "Tämä tutkimus... avaa uuden perspektiivin kalvoproteiinien jänniteriippuvaisten elementtien etsinnälle."

Alder koki jännittäviä hetkiä tutkimuksen aikana. "Kun näin ensimmäistä kertaa tietyn rakenteen, joka kertoi minulle, että olen kanavan keskellä, niin se oli eräs tiedemiesurani jännittävimmistä hetkistä," hän kertoo. "Tiesin, että olen havainnoimassa erästä perustavanlaatuista luonnonilmiötä, jota kukaan ei ole ennen nähnyt." Kun Alder näki proteiinikanavan taipuvan ja romahtavan solukalvon jännitemuutoksen johdosta, hän oli yhtälailla tohkeissaan.

"Kun me opimme yksityiskohtaisesti tuntemaan jännitesensorin, niin silloin meillä on parempi käsitys translokaasin toiminnasta ja lopulta me voimme soveltaa tätä tietoa myös muihin kuljetusproteiineihin, joiden toimintahäiriöt näyttävän liittyvän sydänsairauksiin ja syöpään," Alder sanoo.

Tutkimusryhmä toivoo voivansa tunnistaa kanavaproteiinista jännitesensorin muodostavan osan.

Alderin tutkimusryhmään kuuluivat myös jatko-opiskelijat Ketan Malhotra ja Murugappan Sathappa, sekä tutkija Judith S. Landin. Tutkimuksen kirjoittajiin kuuluu myös Alderin opettaja Arthur E. Johnson.

Karvakuono antaa täydet pisteet Connecticutin yliopiston tutkijoille ja uutistoimittajille. Uutisessa ei mainittu evoluutiota tai kehitysoppia eikä yritetty spekuloida sitä, kuinka molekulaariset jännitesensorit ja niistä riippuvaiset proteiinikanavat ovat mahdollisesti syntyneet itsestään mutaatioiden ja luonnonvalinnan tuloksena. Toki kehitysoppiin uskovat voivat sitä pohtia yön hiljaisina hetkinä.

Sen sijaan tutkijat toivat esiin vain tosiasiat. Uusi tieto jännitesensoreista ja niistä riippuvaisista solun kuljetuselimistä auttaa niiden toimintahäiriöistä johtuvien sairauksien tutkimuksessa.


Lähde:

http://today.uconn.edu/blog/2013/07/peering-into-the-protein-pathways-of-a-cell/


maanantai 8. heinäkuuta 2013

FAM190A-geeni ohjaa solunjakautumista ja liittyy usein syöpään


John Hopkins yliopiston tutkijat ovat havainneet, että heikosti tunnetulla FAM190A-geenillä on tärkeä rooli solusyklin mitoosi-vaiheessa. Lisäksi geenin mutaatiot näyttävät liittyvän syöpään.

Laboratoriokokeissa FAM190A-geenin ilmentymisen estäminen keskeytti mitoosin. Soluilla oli vaikeuksia erota toisistaan mitoosin loppuvaiheessa, jolloin tuloksena oli kaksi tai useampia tumia sisältävä solu. Jo sata vuotta sitten saksalainen Theodor Boveri yhdisti epänormaalin mitoosin syöpään. Mutta ennen tätä uutta havaintoa, mitoosiin liittyvää syöpää ei ole osattu yhdistää tiettyyn geeniin.

"Nämä solut yrittävät jakautua ja näyttä siltä, että ne onnistuvat muuten, mutta yksi säie jää yhdistämään niitä toisiinsa," professori Scott Kern kertoo. "Kun ne seuraavan kerran yrittävät jakautua, niin kaikki tumat kokoontuvat yhteen ja ne yrittävät tehdä neljä solua kahden sijaan. Ja seuraavalla kerralla 8 solua jne..."

Kernin ryhmä on aikaisemmin raportoinut, että FAM190A-geenit deleetiot liittyvät lähdes 40 % syöpätapauksista. Kernin tutkimusryhmän julkaisut ovat ainoita, jotka ovat keskittyneet FAM190A-geeniin. Geenin mutaatiot liittyvät usein syöpään, mutta geenin toiminta on tunnettu huonosti. Kernin mukaan FAM190A-geenin muutokset saattavat olla kolmanneksi yleisiä syövän syitä paremmin tunnettujen p53:n ja p16:n jälkeen.

"Me emme usko, että mikään eliölaji kykenee elämään ilman FAM160A-geeniä," Kern sanoo.

FAM160A-geeni on siis erittäin tärkeä jokaiselle elävälle solulle. Geenin mutaatiot ovat solulle ja koko eliölle haitallisia. Kuinka solu on voinut jakautua ja eliö ylipäätään olla olemassa ilman täysin toimivaa FAM160A-geeniä?

Tämä on taas yksi esimerkki elämän monisyisestä hienosäädöstä, jossa kehitysopillisilla (mutaatio&valinta) tarinoilla on kovin vähän sijaa.


Lähde:

http://www.hopkinsmedicine.org/news/media/releases/cancer_linked_fam190a_gene_found_to_regulate_cell_division

lauantai 6. heinäkuuta 2013

Bakteeri kertoo kaverilleen kuinka torjua antibioottia


Western yliopistossa on havaittu uusi kommunikaatiokeino, joka auttaa bakteereita vastustamaan antibiootteja. Tutkimus on julkaistu PLOS ONE-tiedelehdessä.

Taiteilijan näkemys bakteereista. (Kuva: © fotoliaxrender / Fotolia)

Tohtori Miguel Valvano ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja väitöskirjatutkija Omar El-Halfawy osoittivat, että resistentimmät bakteerit - esimerkiksi Burkholderia cenocepacia - lähettävät vähemmän resistenteille bakteereille tuottamiaan pieniä molekyylejä, jotka auttavat bakteereita sietämään antibiootteja. Nämä molekyylit ovat muunneltuja aminohappoja ja monet bakteerilajit kykenevät käyttämään niitä hyödyksi.

"Nämä havainnot paljastavat uuden antibioottiresistenssimekanismin, joka perustuu bakteerien väliseen kemialliseen kommunikaatioon," Valvano sanoo. "Tämä auttaa suunnittelemaan uusia mikrobilääkkeitä, joilla näiden molekyylien vaikutus estetään."

El-Halfawy pitää löytöä jännittävänä ja kertoo, että lähes kaikki bakteerilajit kykenevät hyödyntämään/ymmärtämään näitä pieniä molekyylejä eli kyseessä on varsin universaali bakteerikieli.

B. cenocepacialla on myös toinen kommunikaatiokeino antibiootteja vastaan. Se tuottaa proteiinia, joka sitoutuu antibioottiin heikentäen sen vaikutusta.

Bakteerien antibioottiresistenssiä on pidetty eräänä evoluution (kehitysopin) todisteena. Tällä resistenssimekanismilla ei kuitenkaan ole mitään tekemistä kehitysopin kanssa. Yksinkertaisina pidetyillä bakteereilla on nerokkaita ominaisuuksia, jotka voidaan parhaiten selittää älykkäällä syyllä.


Lähde:

http://communications.uwo.ca/media/releases/2013/June/bacteria_communicate_to_help_each_other_resist_antibiotics.html

perjantai 5. heinäkuuta 2013

Yksi geeni, kaksi proteiinia


Chicagon yliopiston tutkijat ovat löytäneet ihmiseltä geenin, joka koodaa kaksi erilaista proteiinia samasta lähetti-RNA:sta. Tutkimus on julkaistu Cell-tiedelehdessä.

"Tämä on ensimmäinen esimerkki korkeammilla organismeilla, jossa yksi geeni tuottaa kaksi proteiinia samasta mRNA:sta samanaikaisesti," tutkimuksen johtaja professori Christopher Gomez kertoo. "Se tarkoittaa paradigman muutosta käsityksissämme geenien tavasta koodata proteiineja."

Ihmisellä on sama määrä geenejä kuin sukkulamadolla eli n. 20000. Tämä ilmeinen ristiriita biologisen monimutkaisuuden ja geenien lukumäärän välillä selittyy osoittain sillä, että samasta geenistä voidaan valmistaa erilaisia lähetti-RNA-molekyylejä.

Gomez työryhmineen on havainnut uuden monimutkaisuuden tason tässä prosessissa tutkiessaan erästä neurologista sairautta (SCA6), joka rappeuttaa lihastoiminnan. Sen syyksi on paljastunut mutaatio CACNA1A-geenissä, joka koodaa hermosolulle tärkeää kaliumkanavaproteiinia. Mutaatio lisää proteiiniin ylimääräisen glutamiini-aminohapon.

Vaikka geeni, mutaatio ja sen vaikutus proteiiniin tunnetaan, niin yritykset löytää sairauden biologinen syy eivät tuottaneet tulosta. Mutaatiosta huolimatta kaliumkanavaproteiinit näyttivät toimivan normaalisti.

Tutkijat alkoivat epäillä toista tekijää ja kohdistivat huomionsa huonosti tunnettuun α1ACT-proteiiniin, joka on CACNA1A:n vapaana ajelehtiva osa. Hämmästykseen he havaitsivat, että CACNA1A-proteiinia koodaava mRNA, koodaa myös α1ACT-proteiinia.

Tutkijoilla oli nyt ensimmäistä kertaa todisteet siitä, että yksi ihmisen geeni koodaa yhden mRNA:n, joka puolestaan koodaa kahta rakenteellisesti erilaista proteiinia. Tämän mahdollistaa mRNA:ssa oleva erityinen sekvenssi, sisäinen ribosomaalinen sisääntulo (internal ribosomal entry site, IRES). Normaalisti se sijaitsee mRNA:n alussa, mutta nyt se on keskellä tarjoten ribosomille toisen aloituskohdan proteiinisynteesiä varten.

Gomezin ryhmä havaitsi, että α1ACT toimii transkriptiotekijänä, joka edistää tiettyjen aivosolujen kasvua. Huomattavaa oli kuitenkin se, että mutaation seurauksena muuntunut α1ACT oli myrkyllinen hermosoluille soluviljelykokeessa ja se aiheutti SCA6:n kaltaisia oireita eläinkokeissa.

Tutkijat toivovat löytävänsä ihmiseltä lisää näitä "kaksitoimisia" geenejä ja oppivansa ymmärtämään niiden merkityksen biologiallemme.

"Me löysimme tämän geneettisen ilmiön etsimällä sairauden syytä ja nyt meillä on potentiaalisia mahdollisuuksia kehittää sairauteen hoitomenetelmiä," Gomez sanoo. "Mikäli me voisimme estää virheellisen proteiinin tuotannon, niin silloin sairauden etenemisen pysäyttäminen voisi olla mahdollista."

Uutta tieteellistä tietoa saadaan tutkimalla mutaatioiden aiheuttamia sairauksia. Uutta tieteellistä tietoa ei saada tutkimalla mutaatioiden aiheuttamaa evoluutiota. Mistähän tämä johtuu?

Entä kuinka hyvin kaksitoiminen geeni ja mRNA sopivat yhteen kehitysopin kanssa? Tämä esimerkki osoittaa, että erittäin huonosti. Vaikka toinen geenituote näyttää toimivan normaalisti, niin toisesta on mutaation seurauksena tullut vakavan taudin aiheuttaja.

Proteiinit ovat atomin tarkkuudella viritettyjä molekyylikoneita. Jos samasta ohjeesta valmistetaan kaksi huippuunsa viritettyä nanokonetta, niin kuinka todennäköisesti valmistusohjeen satunnainen muutos tuottaa kaksi entistä parempaa tuotetta tai edes kaksi toimivaa tuotetta?


Lähde:

http://www.newswise.com/articles/new-mechanism-for-human-gene-expression-discovered

tiistai 2. heinäkuuta 2013

Krokotiililla on superaisti


Geneven yliopiston tutkijat ovat havainneet, että krokotiillieläimillä on ihossaan moniaistinelimet (multisensory organ), joka kykenevät aistimaan kosketusta, lämpöä, kylmää ja ympäristön kemikaaleja. Tällaisia aistinelimiä ei ole muilla selkärankaisilla. Tutkimus on EvoDevo-tiedelehdessä.

Niilin krokotiililla on moniaistielimet ihossaan.

Krokotiilieläimillä, joihin kuuluvat krokotiilit, alligaattorit, gaviaalit ja kaimaanit, on ihon pinnassa keratiini- ja luulevyistä muodostuneita suomuja ihon suojana. Pään suomut ovat erikoisia, koska ne syntyvät kovettuneen ihon halkeilusta, eivätkä ole siis geneettisen ohjeen tuottamia.

Suomuissa on aistinelimiä, jotka tunnetaan nimellä  kupupainereseptori (dome pressure receptor, DPR) tai ISO (Integumentary Sensory organ) ja niillä on sormenpään herkkyys.

Niilin krokotiililla on kehonsa joka puolella ISOja, joilla se kykene aistimaan kosketusta, lämpöä, kylmää ja ympäristön kemikaaleja, mutta ei suolapitoisuutta. Ne kykenevät havaitsemaan suolapitoisuuden kielessä olevien aistimien avulla ja säätämään aineenvaihduntaansa suolapitoisuuden mukaan.

"ISO-aistimet ovat hyvin erityislaatuisia, koska ne ovat niin monipuolisia ja koska niitä ei ole muilla selkärankaisilla," professori Michel Milinkovitch kertoo. "Tavallisten aistimien (diffuse sensory system), jollaiset meillä on ihossamme, muuttuminen ISO-aistimiksi on mahdollistanut krokotiilien panssaroidun mutta hyvin tuntoherkän ihon evoluution."

Professori Milinkovitch on tehnyt hyvää työtä selvittäessään krokotiilieläinten ihon tuntoelimien toimintaa. Hän olisi kuitenkin voinut jättää uskoon perustuvat kehitysopilliset tulkinnat väliin, koska hänellä ei ole minkäänlaista tieteellistä näyttöä siitä, että krokotiilieläimien ainutlaatuiset moniaistinelimet ovat kehittyneet muilla selkärankaisilla olevista yksinkertaisemmista elimistä.

Piirileikkiyhteenvetona:

Tavallisen aistinelimen muuttuminen ISO-aistiksi on mahdollistanut krokotiilin ihon evoluution. Krokotiilin ihon evoluutio on mahdollistanut tavallisen aistinelimen muuttumisen ISO-aistiksi. Mikä on syy ja mikä on seuraus?


Lähde:

http://www.biomedcentral.com/presscenter/pressreleases/20130702

sunnuntai 30. kesäkuuta 2013

Evoluutiotarinat on kerrottava kokonaisina, jotta ne menisivät jakeluun


Michigan State yliopiston tutkimuksen mukaan opiskelijat oppivat paremmin selittämään ja kuvaamaan evoluution toimintaa, mikäli heille opetettiin kokonaisia evoluutiotarinoita. Tutkimus on julkaistu BioScience-tiedelehdessä.


Kehitysopin mukaan kalat nousivat kuivalle maalle ja ryhtyivät sammakkoeläimiksi (tai ainakin ne, joilta muodonmuutos onnistui). Tämän tarinan muistaminen auttaa ymmärtämään evoluution toimintaa ja opettamaan sitä muille.

Monilla opiskelijoilla on vaikeuksia ymmärtää se selittää kuinka evoluutio toimii. Etsiessään parempia keinoja evoluution opettamikseksi Michigan State yliopiston tutkijat ovat sepittäneet kokonaisia evoluutiotarinoita alkaen mutaatioista aina populaatiotasolle asti. Tutkijat, Peter J.T. White, Merle K. Heidemann ja James J. Smith liittivät kaksi kokonaista evoluutiotarinaa molekyylibiologian oppikurssiin ja testasivat opiskelijoiden osaamista. Kokonaisen evoluutiotarinan sisäistäneet opiskelijat osasivat paremmin selittää evoluution toimintaa.

Tieteellinen tieto on taas lisääntynyt. Nyt me tiedämme kuinka evoluutiota pitäisi opettaa, jotta opiskelijat oppisivat sen paremmin. Mutta lisääkö tämä myös evoluutioon uskovien ihmisten määrää?

Entä kuinka paljon evoluution oppimiseen vaikuttaa se uskooko siihen vai ei? Karvakuono on kuullut erittäin hyvin biologiassa menestyneistä oppilaista, jotka eivät ole siihen uskoneet. Tämä olisi ihan mielenkiintoinen tutkimusaihe.


Lähde:

http://esciencenews.com/articles/2013/06/15/teaching.complete.evolutionary.stories.increases.learning

Koiran kesyttämisestä kiistaa


Tutkijoilla on erimielisyyttä siitä missä ja koska koiran kesyttäminen tapahtui.

Tulkintaeroista johtuvat erimielisyydet ovat yleisiä myös tieteen piirissä.

Viime kuukausina kolme kansainvälistä tutkimusryhmää on julkaissut tuloksensa koiran ja suden genomin vertailusta. Tutkimusryhmät ovat kutakuinkin yksimielisiä siitä kuinka koiran ja suden genomit eroavat toisistaan. Mutta niiden näkemykset koiran kesyttämisen paikasta, ajankohdasta ja perusteista poikkeavat huomattavasti toisistaan.

Tammikuussa Erik Axelsson ja Kerstin Lindblad-Toh Upsalan yliopistosta yhdessä kollegoineen raportoivat Naturessa, että tärkkelyksen hajottamiseen liittyvät geenit johtivat koiran eriytymiseen sudesta. Tutkimuksen mukaan maanviljelyksen kehittyminen Lähi-idässä 10 000 vuotta sitten oli alkusysäys kesyyntymiselle, kun sudet alkoivat pyöriä ihmisasutusten ympärillä.

Greger Larson Durhamin yliopistosta pitää tutkimusta kyseenalaisena ja hän väittää luulöytöjen perusteella kesyttämisen tapahtuneen paljon aikaisemmin.

Nature Communications-tiedelehdessä julkaistun toisen tutkimuksen mukaan koira kesytettiin 32 000 vuotta sitten eteläisessä Kiinassa. Kiinalaistutkijat päätyivät tällaiseen tulokseen tarkastelemalla harmaasuden sekä eurooppalaisten ja kiinalaisten koirien perimää.

Larsonin mukaan susia ei kuitenkaan elänyt tuolloin Kiinassa. Jean-Denis Vigne Ranskan kansallisesta eläintieteenmuseosta yhtyy Larsonin kritiikkiin ja huomauttaa, että kiinalaisten tutkimusryhmä on jättänyt huomiotta useita alan julkaisuja, jopa genetiikan piiristä.

Kiinalaisten tutkimusryhmään kuulunut Peter Savolainen (Tukholman teknillinen yliopisto) myöntää, että hänen ryhmänsä ilmoittama ajoitus - kuten kaikki molekulaariset ajoitukset - perustuu useisiin oletuksiin,  kuten sukupolvessa syntyvien uusien mutaatioiden määrään.

Kolmannen tutkimuksen mukaan koiran kesyttäminen tapahtui todennäköisimmin 11 000 - 16 000 vuotta sitten. Tämäkin arXiv-serverille lähetetty tutkimus perustuu suden ja koiran genomien vertailuun. Tutkimuksessä väitetään kuitenkin, että koira ja susi lisääntyivät keskenään vielä pitkään koiran kesyttämisen jälkeen ja että koiran tuottanut susipopulaatio on kuollut sukupuuttoon.

Tutkijat onnistuvat tekemään hyvin erilaisia tulkintoja periaatteessa samasta havaintoaineistosta. Kuinkahan luotettavia ovat esimerkiksi ihmisen ja apinan viimeisestä yhteisestä esi-isästä tehdyt ajoitusarviot? Jos nyt polveutumisoppiin sattuu uskomaan.


Lähde:

http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=dog-genetics-spur-scientific-spat


perjantai 28. kesäkuuta 2013

Uutta tietoa proteiinisynteesistä


Californian yliopiston (Santa Cruz) tutkijat ovat onnistuneet ensimmäistä kertaa havaitsemaan ribosomissa tapahtuvan proteiinisynteesin keskeisen vaiheen, jossa ribosomi suorittaa tarkkoja mekaanisia liikkeitä geneettisen koodin kääntämiseksi proteiiniksi. Tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä.

Kuvassa näkyvät geenien translaatioon osallistuvat molekyylit: ribosomi (läpinäkyvänä), mRNA (vihreä), elongatiotekijä EF-G (ruskea), ja siirtäjä-RNA:n neljä peräkkäistä positiota sen liikkuessa oikealta vasemmalle translokaation aikana (tumman sininen, vaalean sininen ja harmaa). Siirtäjä-RNA:n positiot ovat kuin neljä molekulaarisen elokuvan pysäytyskuvaa, jotka kuvaavat sen liikkumista ribosomin läpi proteiinisynteesin aikana. (Kuva: H. Noller). 

"Tämä on jotain, mitä alan tutkijayhteisö on yrittänyt selvittää kuluneen vuosikymmenen aikana," kertoo professori Harry Noller. "Olemme onnistuneet kuvantamaan ribosomin toiminnan translokaation aikana, joka on kaikkein monimutkaisin ja olennaisin ribosomin suorittama toiminto."

"Suuri kysymys on ollut se kuinka viestinviejä-RNA (mRNA) ja siirtäjä-RNA (tRNA) liikkuvat samanaikaisesti ribosomin läpi, kun viestienviejä-RNA käännetään proteiiniksi," Noller sanoo. "Siirtäjä-RNAt ovat suurikokoisia makromolekyylejä, joita ribosomissa olevat liikkuvat osat siirtävät nopeasti ja tarkasti 20 kappaletta sekunnissa."

Proteiinisynteesin keskeisin vaihe on translokaatio, joka tapahtuu kun uusi aminohappo on liitetty kasvavaan aminohappoketjuun (valmistumassa oleva proteiini). Siirtäjä-RNA jättää silloin tämän aminohapon taakseen ja siirtyy yhdessä viestinviejä-RNA:n kanssa seuraavaan kohtaan ribosomissa, jossa seuraava kodoni ja siihen liityvä aminohappo voidaan liittää ketjuun. Uusi tutkimus näyttää ribosomin juuri tämän avainvaiheen aikana.

"Me voimme nähdä kuinka ribosomi tekee tämän pyörittämällä pienempää alayksikköä ja me näemme räikän salpamekanismia muistuttavan rakenteen, joka lukitsee translaatiossa olevan lukukehyksen tarkasti paikoilleen."

Translokaatio on kaksivaiheinen, jonka Nollerin laboratorio osoitti vuonna 1989. Ensimmäinen vaihe on siirtäjä-RNA:n vastaanottajapään (johon sen kuljettama aminohappo on kiinnittynyt) siirtyminen. Tämä johtaa hybridi-tilaan, jossa tRNA:n kaksi eri päätä on sitoutunut eri kohtiin ribosomissa: antikodonipää on linjassa yhteensopivan mRNA:n kodonin kanssa yhdessä kohdassa, kun vastaanottajapää on siirtynyt seuraavaan kohtaan. Toisessa vaiheessa tRNA:n antikodonipää siirtyy yhdessä mRNA:n kanssa eteenpäin yhden kodonin verran. Toinen vaihe vaatii katalyytikseen elongaatiotekijä EF-G:n.

Uusi tutkimus näyttää ribosomin näiden kahden vaiheen keskellä; EF-G:n siihen sitoutuneena ja tRNA:n puolimatkassa hybriditilan ja lopputilan välillä.

Noller on käyttänyt vuosikymmeniä ribosomin toiminnan tutkimiseen. Oli hyvin jännittävää nähdä kuinka se liikkuu, hän kertoo.

"Tämä eräs biologian merkittävimmistä [mekaanisista] liikkeistä on geneettisen informaation kääntämisen ytimessä ja nyt me ymmärrämme sen aina molekyylitasolle asti," Noller kertoo.

"Tämän mekanismin on täytynyt olla olemassa heti elämän alusta lähtien."

Professori Nollerin lisäksi tutkimukseen osallistuivat tutkijatohtorit Jie Zhou ja Laura Lancaster, sekä erikoistutkija John Paul Donohue.

Karvakuonolla ei ole tähän paljon lisättävää. Salpamekanismilla varustetun räikän on täytynyt olla olemassa heti elämän alusta lähtien, jotta geneettistä informaatiota on voitu käyttää hyödyksi proteiinien valmistamiseksi.  Myös informaation on täytynyt olla olemassa heti alussa. Samoin informaation lähteen.

Raamatun mukaan alussa oli sana (logos).


Lähde:

http://news.ucsc.edu/2013/06/ribosome.html

torstai 27. kesäkuuta 2013

Geenien ulkopuoliset DNA:n osat ovat tärkeitä


Californian  yliopistossa (San Francisco) tehdyssä tutkimuksessa on tunnistettu tuhansia aikaisemmin tuntemattomia RNA-molekyylejä. Tämä uusi löytö korostaa ihmisen geenien ulkopuolelle jäävän DNA:n valtaosan potentiaalista merkitystä. Tutkimus on julkaistu PLOS Genetics-verkkolehdessä.


RNA-asiantuntija apulaisprofessori Michael McManus.

Tutkijat havaitsivat, että 85 % tästä DNA:n osasta valmistaa RNA:ta, jonka on lisääntyvässä määrin havaittu olevan tärkeässä roolissa solun toiminnoissa. Näiden DNA:n osien merkitystä solun hyvinvoinnille korostaa se havainto, että ne liittyvät muita geenien ulkopuolisia DNA:n osia useammin perinnöllisiin sairauksiin.

"Nyt kun tiedämme näiden RNA-molekyylien olemassaolon ja olemme tunnistaneet ne, niin seuraavaksi meidän on selvitettävä millä niistä on tarkeä tehtävä solussa. Siiden voi mennä vuosikymmeniä," sanoo mikrobiologian ja immunologian apulaisprofessori Michael McManus.

Geenien ulkopuolista DNA:ta ei aikaisemmin uskottu käännettävän RNA:ksi ja sitä kutsuttiin roska-DNA:ksi (junk DNA). Sen oletettiin olevan evoluution kuluessa perimään kertynyttä hyödytöntä roskaa.

Nykyään tutkijat arvioivat, että vain 1,5 % genomista on [proteiineja koodaavia] geenejä, McManus kertoo. Mutta viimeisen kahden vuosikymmenen aikana tutkijat ovat tunnistaneet uudenlaisia RNA-molekyylejä (lincRNA) (yleisesti tunnetun mRNA:n lisäksi), jotka on käännetty geenien ulkopuolisesta DNA:n osasta. Tutkijoilla on vain erimielisyyttä siitä, kuinka suuri osa niistä on solulle tärkeitä.

Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että lincRNA:lla on hyvin erilaisia toimintoja. Jotkut säätävät proteiineja koodaavien geenien aktiivisuutta ja toiset ohjaavat proteiinien tuotantoa muilla tavoin.

"RNA on solun monitoimityökalu, koska sillä voi olla niin monia eri funktioita," McManus sanoo.

Uuden tutkimuksen havainnot ovat sopusoinnussa ENCODE-projektin havaintojen kanssa, vaikka ENCODE-projektissa käytettiin paljon laboratoriossa kasvatettuja soluja ja syöpäsoluja. Tässä uudessa tutkimuksessa käytettiin terveen ihmisen soluja.

Tämä tutkimus siis edelleen vahvistaa sen, että "roska-DNA" ei ole roskaa vaan tärkeä osa perinnöllistä informaatiota, jonka alkuperää ei vallitsevassa tieteellisessä konsensuksessa juurikaan pohdita.

Todennäköisesti myös väittely lincRNA:n tärkeydestä osoittautuu turhanpäiväiseksi nokitteluksi, vaikka molekyylien välisiä eroja varmasti onkin. (Eihän kännykässäkään ö-näppäimen toimimattomuus ole niin fataalia kuin mykkyys [oma kännykkä on välillä ollut mykkä, vaikka kaveri kuulikin höpinät].  Hyödyllisempää olisi käyttää sekin energia lincRNA:n toimintojen tutkimiseen.


Lähde:

http://www.newswise.com/articles/dna-found-outside-genes-plays-largely-unknown-potentially-vital-roles

keskiviikko 26. kesäkuuta 2013

Tutkijat ovat selvittäneet kalojen uintitekniikkaa


Kuinka kalat uivat? Yksinkertainen kysymys, mutta siihen ei ole yksinkertaista vastausta. Northwestern yliopiston tutkijat ovat selvittäneet joitain kalojen mekaanisia ominaisuuksia, joiden ansiosta ne kykenevät suorittamaan monimutkaisia uintiliikkeitä. Tutkimusraportti on julkaistu PLOS Computational Biology-tiedelehdessä.

Kalan pyörteinen uintivana vedessä.  (Kuva: Namrata Patel)

"Mikäli me voisimme leikkiä Jumalaa ja luoda aaltomaisesti uivan uimarin, niin kuinka jäykkä sen kehon tulisi olla? Kuinka nopeasti sen kehon tulisi aaltoilla, jotta se liikkuisi maksiminopeudella? Kuinka sen aivot ohjaisivat liikettä?", kysyy koneensuunnittelun professori Neelesh Patankar.

Tietokonemallinnuksen avulla tutkijat selvittivät uimarin tukirangan lujuuden ja lihaksiston optimaaliset ominaisuudet. Tämän perusteella tutkijat tekivät kehitysopillisen päätelmän, jonka mukaan "selkärangan esiaste on johtanut sopivan jäykän kehon kehittymiseen".

"Tämä olisi ollut mekaanisesti hyödyllistä uivien selkärankaisten evolutiiviselle ilmaantumiselle," Patankar sanoo.

Tutkijoiden mukaan kaloissa saa tapahtua vain pieniä muutoksia sukupolvien välillä. Vaikka uintikyky on riippuvainen tietyistä mekaanisista parametreista, niin niiden pienet muutokset eivät vaikuta uintikykyyn, kunhan kehon jäykkyys pysyy tietyn raja-arvon yläpuolella.

Lopuksi tutkijat toteavat, että kala tarvitsee vain yksinkertaisen hermostollisen ohjauksen aaltomaisen uintiliikkeen aikaansaamiseksi.

Tutkijat havaitsivat, että kala voi olla kala vain mikäli sen kehon mekaaniset ominaisuudet ovat tiettyjen raja-arvojen sisällä. Suuret muutokset eivät ole mahdollisia. Koska kehitysopin mukaan kalan esi-isä oli joku ei-kala, niin sen on täytynyt olla kehno uimari ja varmasti muutenkin kovin epäkelpo kalana. Kalan kannalta on onnellista, että tämä kelvoton esi-isä sattui kehittymään juuri siihen suuntaan, joka johti [optimaaliseen] kalaan.

Tutkijat havaitsivat, että heillä täytyisi olla Jumalan ominaisuuksia, jotta he voisivat luoda kalan tavoin uivan uimarin. Heidän täytyisi siis olla vähintäänkin erittäin älykkäitä suunnittelijoita.

Robotic-fish-verkkosivulla todetaan, että kalan aaltomainen uintiliike tuottaa suuremman työntövoiman kuin potkuri. Samalla myönnetään kalan ominaisuuksien jäljittelyn vaikeus.



Lähteet:

http://www.mccormick.northwestern.edu/news/articles/2013/06/how-fish-swim-mccormick-researchers-examine-mechanical-bases-for-the-emergence-of-undulatory-swimmers.html

http://www.robotic-fish.net/

sunnuntai 23. kesäkuuta 2013

Kasvit hallitsevat myös matematiikan


Kasvit ovat ihmistä parempia kvanttimekaniikassa, mutta sen lisäksi ne hallitsevat myös matematiikan. Brittitutkijat ovat havainneet, että kasvit kykenevät suorittamaan monimutkaisia aritmeettisia laskutoimituksia. Tutkimus on julkaistu eLife-tiedelehdessä.

(criblets-bleets.blogspot.com)

Kasvit osaavat laskea paljonko ruokaa ne tarvitsevat selviytyäkseen yöstä. Tutkijoiden mukaan kasvit osaavat säädellä tärkkelyksen kulutuksensa sellaiseksi, että se riittää yöksi, kun auringonvaloa ei ole käytettävissä energian lähteeksi. Ne osaavat jopa kompensoida odottamattoman aikaisen pimeän tulon.

"Tämä on ensimmäinen konkreettinen esimerkki monimutkaisesta matematiikasta biologisessa prosessissa," matemaatikko Martin Howard sanoo.

Yöllä kasvin lehdessä oleva mekanismi mittaa tärkkelysvaraston määrän ja arvioi ajan aamuun asti. Aikatiedon kasvi saa samankaltaisesta sisäisestä kellosta, jollainen on myös ihmisellä.

"Matemaattinen kyky on elintärkeä kasville," biologi Alison Smith toteaa.

Minkähänlainen tämä laskutoimituksia suorittava "mekanismi" kasvin lehdessä oikein on ja missä se tarkalleen ottaen sijaitsee? Onko se osannut laskea oikein alusta lähtien vai onko evoluutio vain hylännyt reputtaneet?

Monet ovat pitäneet kasveja hieman yksinkertaisina eliöinä, jotka kelpaavat ehkä karjan rehuksi, mutta ei sitten paljon muuhun. Tämä uusi tutkimus osoittaa, että meidän on kenties suhtauduttava kasveihin hieman kunnioittavammin. Nehän saattavat olla parempia matematiikassa kuin monet meistä?!


Lähde:

lauantai 22. kesäkuuta 2013

Fotosynteesin kvanttimekanismin jäljillä


Fotosynteesissä valon (fotonien) energia otetaan talteen erittäin tehokkaasti. Muutamassa triljoonasosa (miljoonan 3. potenssi) sekunnissa 95% valoenergiasta on siirretty eteenpäin solun aineenvaihdunnan käyttöön. Nykyiset aurinkopanelit kykenevät ottamaan talteen vain 20 % valoenergiasta. Miksi fotosynteesi on niin tehokas?

Fotosynteesissä fotonien energian ottaa talteen ja siirtää eteenpäin erityiset antenniproteiinit.  Nämä hämmästyttävät proteiinit toimivat kvanttikoneina ja ne käyttävät kvanttimekaniikkaa myös energian siirtoon reaktiokeskuksiin.

Useat tutkimusryhmät ovat havainneet, että tämä erittäin tehokas energian talteenotto ja siirto perustuu kvanttimekaniikkaan. Tähän mennessä kukaan ei kuitenkaan ole suoraan havainnut tämän kvanttimekanismin vaikutuksia huoneen lämpötilassa.

ICFO:n (Institute of Photonic Sciences, Barcelona) ja Glasgow:n yliopiston tutkijat ovat ensimmäistä kertaa kyenneet osoittamaan, että fotosynteesin kvanttimekanismi tekee siitä ympäristön häiriöitä paremmin sietävän energiansiirtomekanismin. Valoenergiaa talteenottavissa ja sitä siirtävissä antenniproteiineissa tapahtuu koherenssiksi kutsuttu kvanttimekaaninen ilmiö. Havainnosta kertova tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä.

Professori Niek van Hulstin johtama tutkimusryhmä kehitti täysin uuden havaintomenetelmän, koska energiansiirto fotosynteesissä on erittäin nopeaa ja se tapahtuu molekyylitasolla. Tutkijat käyttivät räätälöityä huippunopeaa spektroskopiaa, jonka avulla he kykenivät havaitsemaan yksittäisten antenniproteiinien tiloja fotonin energian talteenoton jälkeen.

"Me olemme kyenneet havaitsemaan ennennäkemättömällä tarkkuudella kuinka energia siirtyy fotosynteesijärjestelmässä. Tämän ansiosta saatoimme havaita kvanttiefektien merkittävän roolin fotosynteesissä," kertoo tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Richard Hildner.

Van Hulstin tutkimusryhmä on osoittanut, että kemiallisesti identtiset erilliset antenniproteiinit käyttävät erilaisia energiansiirto reittejä. Hämmästyttävin havainto oli se, että sama proteiini käytti erilaisia reittejä ympäristöolosuhteiden mukaan, ilmeisesti tehokkuuden optimoimiseksi.

"Nämä havainnot osoittavat, että fotosynteettisten järjestelmien tehokkuus perustuu kvanttikoherenssiin, vaikka ne lisäksi kykenevät optimoimaan energiansiirtoaan ympäristöolosuhteiden mukaan," van Hulst toteaa.

Uutistekstin mukaan nämä tulokset herättävät mielenkiintoisia kysymyksiä. Onko evoluutio tuottanut kvanttiefektin fotosynteesiin tehokkuuden maksimoiseksi eli valikoituiko kvanttiefekti muiden mekanismien joukosta? Ja onko luonnossa muita kvanttimekaniikkaan perustuvia ilmiöitä?

Fotosynteettisten antenniproteiinien kvanttimekaniikkaan perustuva toiminta tarjoaa äärimmäisen tehokkuuden yhdistettynä toimintaympäristön mukaiseen optimointiin. Tämä havainto saattaa myös auttaa insinöörejä kehittämään entistä tehokkaampia luonnon kvanttiefektiä jäljitteleviä aurinkopaneeleja.

Tämä uusi tutkimustulos todellakin herättää mielenkiintoisen kysymyksen. Onko sattumaan perustuva evoluutio todellakin voinut tuottaa huipputehokkaan ja erilaisiin ympäristölosuhteisiin mukautuvan kvanttimekaanisen valoenenergian talteenottotavan? Evoluutioteorian mukaan [parhaiten menestyvät] eliöt sopeutuvat uusiin ympäristöolosuhteisiin. Fotosynteesissä ympäristöolosuhteet on jo huomioitu. Mitään ei ole jätetty sattuman (ja luonnonvalinnan) varaan. Tällaista kaukonäköisyyttä voisi odottaa hyvältä suunnittelijalta.

Fotosynteesi päihittää tehokkuudessaan kaikki etevimpienkin insinööriemme aivoitusten tuotokset ja insinöörien on pakko kääntää katseensa luontoon, mikäli he haluavat päästä edes lähelle fotosynteesin energiatehokkuutta. Voiko tällainen järjestelmä, jonka tuottaminen on vain haavekuva insinööreille, olla sattuman ja luonnonvalinnan tulosta?

Ja luonnossa on muitakin kvanttimekaniikkaan perustuvia ilmiöitä.




Lähde:

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-06/iiop-uqs061813.php


sunnuntai 16. kesäkuuta 2013

Muurahaisten sukupuu nauratti


Myrmecos-niminen blogi kertoo tarinan vakavasta fylogeneettisestä konfliktista, joka liittyy tropiikissa elävän Pachycondula-suvun muurahaisiin.

Muurahaisten fylogeneettinen evoluutiopuu, jonka muurahaistutkija Chris Schmidt esitti eräässä alan konferenssissa.

Myrmecos kirjoittaa:

"Pachycondula, joka on eräs yleisimmistä tropiikin muurahaissuvuista, näyttää olevan kirjava kokoelma lajeista, jotka eivät ole toisilleen sukua. Vaikka maailman n. 12000 muurahaislajin taksonominen luokittelu onkin vielä kesken, niin en usko, että kukaan meistä on nähnyt tapausta, jossa muurahaisten sukupuu osoittaa sellaista sekavuutta. Me tiesimme ennestään, että Pachycondula ei ole luonnollinen ryhmä, mutta entä tämä? Tämä on paha juttu."

Tämä "paha juttu" on kaavio, jonka muurahaistutkija Chris Schmidt esitti eräässä muurahaiskonferenssissa. Kaavio esittää muurahaisten DNA-sekvensseihin perustuvan fylogeneettisen sukupuun, johon Pachycondula-suvun muurahaiset on merkitty punaisella.

Myrmecosin mukaan yleisö repesi, kun kaavio esitettiin. Mutta mikä ihmisiä nauratti? Kuten kaaviosta käy ilmi, niin muurahaislajit, joiden aikaisemmin uskottiin kuuluvan Pachycondula-sukuun, onkin DNA-sekvenssien perusteella sijoitettu muihin kaukaisempaa sukua oleviin ryhmiin. Evoluutiobiologit eivät olisi odottaneet, että nämä kertaalleen yhteen sukuun kootut muurahaiset leviäisivät kuin Jokisen eväät "sekavaksi kokoelmaksi lajeja, jotka eivät ole toisilleen sukua" (kuten Myrmecos asian ilmaisi).

Tämä on vain yksi esimerkki fylogeneettisten evoluutiopuiden rakentamisen ongelmista. Eikä se ole mikään uusi juttu, että polveutumista kuvaavien evoluutiopuiden rakentaminen ei mene niinkuin strömsössä. Olisiko syytä jo uskoa, että ihmisen mielikuvitus on kehnonlainen tieteellisen tiedon tuottaja?

Pachycondula striata. (Kuva: Alexander Wild)

Lähde:

http://www.evolutionnews.org/2013/06/dna_study_turns072951.html


lauantai 15. kesäkuuta 2013

Vastine Valtaojan viimeiseen


Vastineeni Valtaojan viimeiseen viestiin.

Huomaan, että olen siis epäonnistunut kahden hyvin erilaisen maailmankatsomuksellisen ideologian välisessä ajatustenvaihdossa, johon todellakin pyrin, kuten professori Valtaojakin arveli. Olen johdatellut keskustelua määrittelemällä sanat ja niiden merkitykset sekä olen ollut huono kuuntelija. Rakentavaa ja molempia osapuolia kunnioittavaa keskustelua sellainen käytös ei ainakaan edistä.

En ole kuitenkaan tarkoituksellisesti toiminut Valtaojan kokemalla tavalla. Mikäli Valtaojan kokemus on myös objektiivinen totuus, niin silloin jostain syystä keskustelu on ajautunut kiville. En osaa varmuudella sanoa mistä tämä johtuu. Arvelen kuitenkin, että taustalla ovat keskustelijoiden syvät näkemyserot todellisuuden perimmäisestä luonteesta. Uskon myös, että molemmat keskustelijat ovat varsin vakuuttuneita siitä, että juuri heidän näkemyksensä on se, joka on lähinnä totuutta. (Voimme kaiketi olettaa, että tässäkin asiassa on olemassa muuttumaton totuus, jota ainakin jotkut ihmiset kovasti yrittävät tavoitella tai kokevat jopa löytäneensä sen). Kysymys todellisuuden perimmäisestä luonteesta ei ole mikä tahansa "tietovisailu", vaan varmasti merkittävin älyllinen ongelma, jonka eteen ihminen voi joutua. Voiko tämän ongelman ratkaista pelkästään järjen ja logiikan avulla? Vaikka se olisi mahdollista, niin voiko vastaus olla vaikuttamatta ihmisen tunteisiin eli tietoisuuden niihin alueisiin, jotka jäävät järjen ja logiikan ulkopuolelle? Uskon, että tämä vastaus vaikuttaa ihmiseen hyvin kokonaisvaltaisesti, jolloin ihmisen toiminta tähän kysymykseen liittyvissä vuorovaikutustilanteissa saattaa saada sellaisia piirteitä, jotka muissa ns. triviaaliyhteyksissä (kassajonon vetävyyden arviointi, joka aina menee pieleen!) eivät ilmene. On siis mahdollista, että oma käsitykseni todellisuudesta on vaikuttanut tapaani käydä tätä keskustelua. Tällöin täytyy kuitenkin olla mahdollista, että myös professori Valtaojan käsitykset todellisuudesta ovat vaikuttaneet hänen kokemukseensa tämän keskustelun luonteesta.

Olipa syyt tai syyllisyydet kuinka tahansa, niin tämä kokemus on opettanut ainakin sen, että keskustelu todellisuuden perimmäisestä luonteesta on varsin hankalaa silloin kun keskustelijoiden näkemykset ovat kaukana toisistaan.

Yritin vastauksessani selvittää mitä tarkoitan "potentiaalierolla". Tarkoitan sillä siis minkä tahansa fysikaalisten suureiden välistä eroa, joka 1) pyrkii tasoittumaan (termodynamiikan toisen päässäännön mukaisesti), ja joka siis 2) aiheuttaa havaittavan luonnollisen prosessin. (Tämä prosessi etenee aina tiettyyn suuntaan, jonka toinen pääsääntö ennustaa). Tämän perusteella lämpötilaero on "potentiaaliero", koska havaitsemme lämmön (energian) siirtyvän korkeammasta lämpötilasta alhaisempaan. (Tämä on eräs niistä kokemusperäisistä havainnoista, joiden perusteella toinen pääsääntö on muotoiltu). Yleisesti voidaan siis sanoa, että maailmassa erilaiset potentiaalierot pyrkivät tasoittumaan eli potentiaalieroja sisältävät systeemit kehittyvät kohti tasapainotilaa (jossa potentiaalieroja ei ole). Tämä voidaan nähdä myös maailman kehittymisenä yksinkertaisemmaksi. Kaksi eri lämpötilassa olevaa kappaletta on monimutkaisempi järjestelmä kuin samassa
lämpötilassa olevat kappaleet.

En näe, että määrittelisin tässä asioita omaan maailmankuvaani sopiviksi, vaan koen vain kuvaavani maailmaa sellaisena, kuin sen havaitsen.

Termodynamiikan sulkeminen pois jostain havaittavan maailman osasta on mielestäni ainakin rohkea ja hyvin epätavallinen idea. Termodynamiikka on osa fysiikkaa ja samalla osa fysiikan lakeja.  Julistamalla joku osa maailmankaikkeudesta termodynamiikasta vapaaksi vyöhykkeeksi on sama kuin julistaisi osan maailmankaikkeutta fysiikan laeista vapaaksi vyöhykkeeksi. Mihin tämä johtaa? Koska meillä on fysiikan laeista vapaa vvyöhyke, niin silloin meillä täydellinen valta käyttää mielikuvitustamme selittämään tämän vyöhykkeen tapahtumia ja ominaisuuksia. Mieleisen maailmankuvan muodostamisen kannalta tilanne on tietenkin varsin optimaalinen, mutta mikäli joku uskoo fysiikan lakien olevan läsnä kaikkialla ja jatkuvasti, niin hänellä on varmasti vaikeuksia hyväksyä tällaista ajatusta.

Tähden synty on ongelmana. Tähden synnyn (tai syntyprosessin käynnistymisen) selittäminen tähdellä kuulostaa itsensä nostamiselta vetämällä itseään tukasta. Väistämätön kvanttifluktuaatio kuulostaa hienolta ja uppoaa varmasti kansaan kuin kuuma veitsi voihin, mutta miksi meillä olisi tämä väistämätön kvanttifluktuaatio (tasapainosta pois siirtyminen)? Tähti on huomattavan paljon pois tasapainosta keskivertoavaruuden kanssa. Tasapainosta pois siirtyminen (kvanttifluktuaatio) selittää suuren epätasapainon syntymisen. Epätasapaino ruokkii epätasapainoa, vaikka arkikokemuksen mukaan epätasapaino johtaa tasapainoon.

Professori Valtaoja näyttää pitävän kylähulluina niitä, jotka eivät ole samaa mieltä hänen kanssaan maailman perimmäistä luonnetta koskevissa kysymyksissä. Tämä tuntuu hieman omituiselta. Tiedettä kuvataan usein instituutioksi, jonka piirissä ei ole muuttumattomia totuuksia. Tiede ainakin joidenkin havaitsijoiden mielestä kylläkin pyrkii etsimään totuutta, mutta tieteellinen totuus on vain hyvin perusteltu uskomus, jota voidaan aina tarpeen tullen muuttaa. Käytännössä tämän pitäisi merkitä sitä, että tieteellisestä totuudesta voi yhtä aikaa olla olemassa erilaisia versioita, jotka kilpailevat keskenään. Kilpailevien versioiden kannattajilla ei pitäisi olla mitään syytä tehdä arvioita toistensa persoonan ominaisuuksista. Arvioita pitäisi tehdä vain erilaisten tulkintojen ja argumenttien uskottavuudesta.

Valtaojan persoonaan kohdistuvan arvioinnin voisi tulkita merkitsevän sitä, että Valtaoja tietää mikä on totuus. Ja koska järkevän ja riittävästi tietoa omaavan ihmisen ainoa looginen mahdollisuus on uskoa Valtaojan totuuteen, niin silloin niiden, jotka eivät siihen usko, täytyy olla hulluja.

Valtaojan ajattelu on loogista. Vain hullu voi kieltää tai jättää huomiotta tieteelliset havainnot ja tulkinnat. Mutta pitämällä toisinajattelijoita hulluina, Valtaojan on ensin täytynyt nostaa itsensä norsunluutorniin tieteellisen tulkinta-avaruuden yläpuolelle. Norsunluutornistaan hän julistaa löytämäänsä totuutta ja arvioi siinä samalla muita ihmisiä (alamaisiaan).

Rakentavan keskustelun kannalta ongelmallista on norsunluutornin korkeus. Sieltä käsin on hieman hankalaa käydä dialogia alamaisten kanssa. Kuuluvuus on perin huono.


keskiviikko 12. kesäkuuta 2013

Tieteen rakkikoira analyysissä, osa 3


Keskustelu professori Esko Valtaojan kanssa jatkui hieman yllättäen.


Yritänpä nyt vielä kerran, aivan pelkästä psykologiapainotteisesta uteliaisuudesta...

Tähtien synnyllä ei ole juurikaan tekemistä termodynamiikan kanssa (enkä myöskään ymmärrä mitä "potentiaalierot" ilmeisesti ihan ikiomassa termodynamiikassasi mahtavat tarkoittaa).

Potentiaalierot ovat mitä tahansa eroja kahden eri systeemin tilaa kuvaavissa fysikaalisissa suureissa. Näitä suureita ovat esimerkiksi lämpötila, paine, pitoisuus (kemiallinen/sähkökemiallinen potentiaali). Käytännössä tämä potentiaali on vapaata energiaa eli systeemin kykyä tehdä työtä ja samalla tuottaa joku havaittava prosessi (muutos systeemissä tai systeemin ja ympäristön muodostamassa tilakokonaisuudessa).

Ilman näitä potentiaalieroja me emme olisi voineet muotoilla termodynamiikan toista pääsääntöä: esim. Lämpö siirtyy korkeammasta lämpötilasta matalampaan.

Me siis havaitsemme, että maailmassa olevat erilaiset potentiaalierot pyrkivät tasoittumaan eli systeemit pyrkivät kohti tasapainotilaa. Mikäli me pidämme näitä potentiaalieroja osoituksena monimutkaisuudesta, niin silloin maailma pyrkii spontaanisti kehittymään yksinkertaisemmaksi eli vähemmän potentiaalieroja (vapaata energiaa) sisältäväksi.

Meidän on myös aina tehtävä työtä näiden potentiaalierojen lisäämiseksi. (Jääkaapin sisälämpötilan pitäminen huoneenlämpötilaa alhaisempana vaatii työtä [lämmön siirtämistä pois jääkaapin sisältä]).

Hyvä esimerkki biologiasta on solun polttoaine ATP. ATP-syntaasi niminen huippuhieno protonigradientin avulla toimiva pyörintämoottori valmistaa ATP:ta liittämällä epäorgaanisen fosfaattiryhmän ADP:hen. ATP on runsaasti vapaata energiaa sisältävä molekyyli, joka on välttämätön solun toiminnoille. ATP-syntaasi tekee työtä vapaan energian (potentiaalieron) kasvattamiseksi. Fosfaattiryhmien välisiin sidoksiin sitoutunut energia vapautuu sidosten purkautuessa ja tätä energiaa solu käyttää hyväksi. ATP:ta on verrattu ladattavaan akkuun ja ATP-syntaasia dynamoon. Jotkut biologit ovat kutsuneet ATP-syntaasia "ihmeelliseksi laitteeksi" ("marvellous device").

Mutta tässä tähden synty askel askeleelta, havaintojen ja teorian perusteella:

1) Avaruudessa on kaasupilviä. Joitain niistä voi nähdä jopa paljain silmin, kuten Orionin suuren kaasupilven.

- kiistätkö tämän?

En. 

2) Jos ajattelemme täysin tasaisesti jakautunutta kaasua tms. ainetta, niin se pysyy tasapainotilassa vain jos siihen kohdistuva häiriö ei pysty järkyttämään tasapainotilaa. Tasapainotilan käsite on toki arjestakin tuttu. Jo Newton aikanaan pohti, miksi koko maailmankaikkeus ei luhistu kasaan, jos se on ääretön ja siinä on tasaisesti jakautuneena tähtiä. (Hänen vastauksensa oli, että Jumala estää kosmosta luhistumassa.)

- kiistätkö tämän?

Esitätte tämän asian mielestäni epäselvällä tavalla. Kaasusta tms.aineesta koostuva systeemi pysyy tasapainotilassa tietysti itsekseen ja on saavuttanut tasapainotilan itsekseen eli spontaanisti. Mutta mikäli systeemi halutaan siirtää pois tasapainotilasta, on tehtävä työtä (aiheutettava häiriö).

3) Jos tarkastelemme erikoistapausta, jossa avaruudessa leijuu kaasupilvi, tasatiheyksinen tai ei, perusfysiikalla on helppo osoittaa, että se on stabiili vain tietyissä olosuhteissa - jos joko kaasun sisäinen paine tai sen pyöriminen pystyvät vastustamaan häiriötä. Jos näin ei ole, pieninkin häiriö saa aikaan gravitaatioluhistumisen. Nämä ehdot johti ensimmäisenä astrofyysikko James Jeans, jonka vuoksi niitä yleensä sanotaan Jeansin kriteereiksi. Se mitä tapahtuu, on siis se, että kaasupilvi luhistuu häiriön vaikutuksesta oman painonsa (niinsanotun itsegravitaationsa) alla. Yksinkertainen fysikaalinen johto löytyy vaikkapa wikipediasta:
http://en.wikipedia.org/wiki/Jeans_instability

- kiistätkö tämän?

Jeansin teorian olemassaoloa en kiistä. Se voi toimia paperilla, mutta entä käytännössä? Ainakaan laboratoriossa sitä ei ole voitu kokeellisesti vahvistaa. Usein tieteen erinomaisuutta tiedon tuottajana perustellaan tieteen kokeellisuudella ja todetaan samalla, että Jumalaa ei voi laittaa koeputkeen. Avaruuden molekyylipilviäkään ei voida laittaa koeputkeen ja katsoa mitä todella tapahtuu.

Wikipedian artikkelin mukaan myös jotkut astofyysikot ovat kritisoineet Jeansia...

Jeans mass: "Imagine that we compress the region slightly..." 
Entäpä jos minulla on huono mielikuvitus...?



4) Näemme avaruudessa eri vaiheissa olevia luhistuvia kaasupilviä. Voimme mitata niiden fysikaaliset ominaisuudet, erityisesti massan, tiheyden ja lämpötilan, ja todeta niiden olevan poissa tasapainosta.

- kiistätkö tämän?

Avaruudessa on erilaisia kohteita. Tasapainosta poissaolo ei todista mitään. Maailmankaikkeus kokonaisuudessaan on "poissa tasapainosta". Mutta miksi? Onko se poistunut tasapainosta spontaanisti vai suunnitellusti. Maailmassa olevien epätodennäköisten ja poissa tasapainosta olevien rakenteiden alkuperähän meidän pitäisi juuri selvittää. Meitä ei välttämättä auta se, että on olemassa molekyylipilviä tai elävä solu.

Ovatko kaasupilvet todella luhistumassa ja muodostumassa tähdiksi, vai onko erilaiset havainnot tulkittu kehitysopillisessa viitekehyksessä?


5) Luhistuminen pysähtyy vain, jos jostain syntyy riittävän suuri ainetta kohti keskustaa vetävää gravitaatiota vastustava voima. Kun kaasu tiivistyy luhistuessaan, se myös kuumenee, sekä arkikokemuksen että termodynaamiikan peruslakien mukaan.

- kiistätkö tämän?

Termodynamiikan ensimmäisen pääsäännön mukaan systeemin sisäenergian muutos on tuotu työ + tuotu lämpö (dU = dW + dQ). Systeemin sisäenergiaan voidaan vaikuttaa puristamalla systeemiä kokoon (jolloin on tehtävä työtä).  Termodynamiikan peruslaki ei siis tue ajatusta, että systeemi voisi itsekseen puristua kasaan ja kuumeta. Tämä voidaan milloin tahansa osoittaa laboratoriokokeella. 


6) Paine ja lämpötila siis kasvavat luhistuvan kaasupilven sisässä. Jos luhistuminen jatkuu niin pitkälle, että lämpötila nousee miljooniin asteisiin, alkaa tapahtua alkuaineiden fuusiota, ensiksi vedystä heliumiksi, ja fuusioreaktioiden seurauksena kaasun keskusta alkaa säteillä energiaa. Nyt kaasun paine (lämpötila, tiheys) ja säteilypaine (ydinreaktiot) yhdessä ovat kasvaneet niin suuriksi, että luhistuminen pysähtyy. (Tai ellei se pysähdy, kuten joskus on asian laita, lopputuloksena on musta aukko.)

- kiistätkö tämän?

Nyt siis pitäisi uskoa siihen, että vastoin termodynamiikan peruslakia ja nimenomaan arkikokemusta (johon vetositte edellisessä kohdassa) tapahtuisi jonkinlainen ihme ja kaasupilvi käyttäytyisi omapäisesti.
Meidän olisi siis oletettava, että avaruudessa tapahtuu sellaista, mikä maan pinnalla on vastoin fysiikan lakeja. Onko meidän pakko uskoa , että näin todella taphtuu vai voimmeko luottaa "arkikokemukseemme" maan pinnalta ja olla uskomatta siihen. Ainakin siihen asti, kunnes se on varmasti luotettavin havainnoin vahvistettu.

7) Näemme avaruudessa juuri syntymässä olevia ja vastasyntyneitä tähtiä, tilassa jossa lämpötila on juuri nousemassa tai noussut niin suureksi, että ydinreaktiot käynnistyvät. Tunentuimpia esimerkkejä ovat Hubble-avaruusteleskoopin kuvat, joissa näkyvät kaikki yllä kuvatut syntyvaiheet eri osissa vaikkapa Orionin suurta kaasupilveä.

- kiistätkö tämän?

Näemme erilaisia kohteita. Ydinreaktioiden käynnistystä ei ole havaittu, eikä sitä voida havaita. Ns. prototähti (ei vielä ydinvoimaa) ei siis ulkoisesti mitenkään poikkea valmiista tähdestä. Tarvitaan siis uskoa erottelemaan prototähdet varsinaisista tähdistä. Tähden syntyä (uusi itsevalaiseva kohde avaruudessa) ei myöskään koskaan ole havaittu. 

Kehitysopilliseen tarinointiin kuuluvat erilaiset "välimuodot", joiden välillä oletetaan olevan kehitysopillinen jatkumo. Lisäksi kehityksen kerrotaan tapahtuvan niin hitaasti, että sitä on mahdoton havaita.

8) Lopputulos: avaruuteen on syntynyt kuumia kappaleita varsin viileään ympäristöön. Niitä on tapana sanoa tähdiksi.

- kiistätkö tämän?

En kiistä sitä, että avaruuteen on syntynyt tähtiä. Epäilen vain esittämäänne syntytapaa, enkä pidä sitä uskottavana. 
Tähtien kuolemia on havaittu. Miksi emme milloinkaan havaitse uuden tähden syntymää?

Kun Richard Feynman oli kirjassaan kertonut tämän (oppimansa) tarinan tähtien synnystä, elämästä ja kuolemasta ja edelleen uusien tähtisukupolvien synnystä, niin hän totesi lopuksi: "Tämä kuulostaa ihan ikiliikkujalta." Me tiedämme, että mikäli ikiliikkuja liitetään tai voidaan liittää johonkin fysikaaliseen järjestelmään, niin silloin ollaan heikoilla jäillä.

Itse näen Feynmanin tavoin tähtien kehitystarinassa ikiliikkujamaisia piirteitä. Kaasupilvi alkaa jostain syystä "luhistua" kasaan, se kuumenee ja lopulta siitä syntyy uusi tähti. Tähti loistaa aikansa ja räjähtää lopulta singoten molekyylinsä uusien kaasupilvien rakennusaineeksi, josta joskus syntyy uusi tähtisukupolvi. 
(Tähtien räjähdystä on myös esitetty alkusyyksi kaasupilven luhistumiselle. Tämä vaikuttaa vahvasti kehäpäättelyltä: Tähti saa aikaan uuden tähden syntymän.)

Termodynamiikassa käytetään usein kiertoprosesseja kuvaamaan systeemin tilaa eri vaiheissa. Oleellinen asia on se, että termodynaaminen kiertoprosessi voi spontaanisti edetä kahden tilapisteen välillä vain yhteen suuntaan. Eli termodynamiikka ei tunne spontaania kiertoprosessia. Esimerkiksi kuuluisa Carnot'n koneen kiertoprosessikuva ei siis kuvaa spontaania prosessia.

Kun tähtien kerrotaan syntyvän, kuolevan ja syntyvän taas uudestaan, niin tällöin ollaan hyvin lähellä termodynaamista kiertoprosessia. Mikäli voidaan osoittaa, että tähden (kerrottu) elämänkaari kaikkine vaiheineen kulkee vähintään kahden erilaisen termodynaamisen tilapisteen kautta, niin silloin on selvää, että tämä kertomus ei vastaa todellisuutta, vaan se perustuu uskoon.

Charles Lada on todennut:

 Huolimatta menestyksestä tähtien elämän ja kuoleman selittäjänä, kosminen evoluutio epäonnistuu eräässä perustavassa kysymyksessä. Se ei kykene selittämään tähtien alkuperää. 

 Lada, Charles J. (2004): Star Formation in the Galaxy, An Observational Overview, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge.

Kirjoitin ylläolevan aivan vain koettaakseni osoittaa mahdollisimman yksityiskohtaisesti, miksi en kerta kaikkiaan pysty ymmärtämään tapaasi kieltää todellisuus, sekä testattu perusteoria että havainnot. Omalta kannaltani tilanne on aivan samankaltainen kuin jos yrittäisin keskustella henkilön kanssa, joka lujasti ja vankkumattomasti uskoo, että maapallo on litteä - kaikesta todistusaineistosta ja valokuvista huolimatta. Sellaisiakin ihmisiä on. Miten sinä itse suhtautuisit keskusteluun sellaisen henkilön kanssa, ja miten hänen sieluntilaansa luonnehtisit? Kokisitko mielekkääksi yrittää "väitellä" hänen kanssaan?

Pitäisin kyseistä henkilöä vähintäänkin hyvin erikoisena tapauksena. En usko, että kokisin mielekkääksi väitellä hänen kanssaan maapallon muodosta. Mutta henkilön persoonallisuudesta riippuen "väittely" hänen kanssaan voisi olla parhaimmillaan olla jopa viihdyttävää.


Koska olet jo lupaa kysymättä laittanut aikaisempia yksityiseksi tarkoitettuja sähköpostejani blogiisi, laita tämäkin. (On totta, että kirjeen vastaanottajalla on oikeus julkaista saamansa kirje, mutta on myös olemassa sellainen asia kuin hyvät tavat.)

On totta, että olen tässä käyttänyt lain minulle sallimia keinoja tämän keskustelun saattamiksi yleiseen tietoon. Katson, että 1) alkuperäkysymys on erittäin tärkeä ja mielenkiintoinen ongelma ja että 2) asemanne vuoksi lausunnoillanne on yleistä mielenkiintoa.

Tässä kirjeenvaihdossa on käyty vain tiede (ja usko) keskustelua. Mikäli se olisi sisältänyt tietoja henkilökohtaisista asioistanne, niin niitä en olisi julkaissut.

Myönnän, että en välttämättä ole toiminut hyvien tapojen mukaisesti. Toisaalta persoonaani on internetissä arvioitu nimimerkkien takaa tavalla, joka ilmeisesti täyttäisi herjauksen tai kunnianloukkauksen tuntomerkit. Voi olla, että tämä on vaikuttanut myös omaan toimintatapaani.

Toisaalta sanotaan, että sodassa ja rakkaudessa kaikki keinot ovat sallittuja. Tämä on kuitenkin jonkinlaista ideologista sotaa.

Nyt vaikenen, sat sapienti.

Kiitos tästä mahdollisuudesta keskusteluun kanssanne.
Raimo Lonka 
Esko Valtaoja

Päivitys 13.6:

Sen verran vielä lyhyesti, että tämä "kirjeenvaihto" osoittaa kyllä mielestäni jokaiselle sen lukijalle, miksi keskustelussa ei ole mitään mieltä. Jos itse määrittelet sanat ja niiden merkitykset, etkä edes yritä kuunnella, mitä toinen sanoo, ei voi myöskään tapahtua sellaista ajatustenvaihtoa, mihin ainakin väität pyrkiväsi.

Pari konkreettista esimerkkiä. "Potentiaali" ja "potentiaaliero" ovat aivan tarkkaan määriteltyjä käsitteitä, mikä tahansa suureen vaihtelu ei ole potentiaaliero missään muualla kuin omissa kuvitelmissasi! Esimerkiksi termodynamiikassa on erilaisia potentiaaleja, mutta lämpötilaero EI ole "potentiaaliero". Kuinka kukaan voi edes yrittää keskustella kanssasi termodynamiikasta, jos kieltäydyt hyväksymästä sitä, mitä erilaiset termit tarkoittavat?

Yritin myös mahdollisimman yksityiskohtaisesti selittää, että gravitaatioinstabiliteetilla ja -luhistumisella ei ole yhtikäs mitään tekemistä termodynamiikan ja sen pääsääntöjen kanssa. Kyse on aivan yksinkertaisesti perusmekaniikasta, kuten voit havaita jos edes yrität perehtyä asiaan. Gravitaatioluhistumisen yksinkertainen teoria pätee aivan samalla tavalla myös tähtijoukkoihin tai mihin tahansa massapisteisiin, joiden välillä vaikuttava voima on gravitaatio. Jos meillä on Jeansin kriteerit ylittävä kaasupilvi, tai tähtijoukko, ja siihe kohdistuu pieninkin häiriö, se alkaa luhistua aivan ilman termodynamiikkaa. Häiriö voi olla vaikkapa satunnaisesti läheltä ohi kulkeva tähti, supernovaräjähdys, tai periaatteessa jopa infinitesimaalisen pieni, väiastämätön kvanttifluktuaatio.

Tällä kaikella ei ole niin mitään tekemistä lämpötilaerojen, solun ATP:n, maailmankaikkeuden, laboratoriokokeiden tai minkään muunkaan kanssa. Sinulla on järjetön pakkomielle termodynamiikan toisesta pääsäännöstä (jota sitäkään et tunnu ymmärtävän), aivan samalla tavalla kuin muuten täysijärkisellä ihmisellä voi olla pakkomielle litteästä maapallosta, salaliitosta tai jostain muusta. Jos sinulle osoitetaan, että olet väärässä jossain asiassa, vastaat vain, että "se ei todista mitään" ja vaihdat sujuvasti puheenaihetta.

Kylähullujen kanssa väitteleminen ei minusta ole sen koommin hauskaa kuin hyödyllistäkään ajanvietettä. Siksi en enää vastaa tulevaisuudessa mahdollisiin kyselyihisi.

Esko


Hyvä professori,

Kiitos viestistänne ja ajastanne, jota olette käyttänyt tähän ilmeisen hyödyttömään ajatustenvaihtoon. Toisaalta on varmasti erittäin epätodennäköistä, että luomiseen uskova ja maailman itsesyntyyn uskova voisivat päästä yksimielisyyteen olevaisuutta koskevissa kysymyksissä tai edes ymmärtää toisiaan.

Terveisin,

Raimo Lonka