lauantai 30. maaliskuuta 2013

Geenejä ilman mallia


Pitkään vallinneen kehitysopillisen käsityksen mukaan uusia geenejä syntyy vanhojen geenien kopioista, jotka sitten sopeutuvat uuteen tehtävään. Max Planck Instituutissa tehdyn tutkimuksen mukaan monet geenit ovat täysin uusia luomuksia, eivätkä vain vanhojen muunneltuja kopioita.

Geeni. (Wikipedia).

Uudet geenit ovat usein lyhyempiä ja yksinkertaisempia kuin vanhat. Uusia geenejä voi syntyä myös niistä genomin alueista, joita ei aiemmin ole luettu. Lisäksi uudet geenit käyttävät usein olemassa olevia säätelyalueita, ennenkuin ne luovat omansa.

Yleisen kehitysopillisen käsityksen mukaan uusia geenejä syntyy vanhojen kopiosta, joita evoluutio voi käyttää kokeiluihinsa samaan aikaan, kun alkuperäinen geeni jatkaa tehtäväänsä. Rafik Neme ja Diethard Tautz ovat kumonneet tämä käsityksen. He analysoivat yli 20 000 hiiren geeniä ja jäjittivät niiden alkuperän. Geenit, joiden oletetaan olevan nuorempia, olivat lyhyempiä sekä sisälsivät vähemmän eksoneja ja introneja.

"Mikäli uudet geenit ovat vanhojen kopioita, tällaista korrelaatiota iän ja pituuden välillä ei pitäisi olla," Rafik Neme kertoo.

Max Planck Instituutin mukaan "60 % geeneistä on peräisin yksisoluisilta esi-isiltämme evoluution varhaiselta ajalta. Suuri määrä uusia geenejä lisättiin erityisesti uusien evolutiivisten keksintöjen yhteydessä: esimerkiksi siirryttäessä yksisoluisista monisoluisiin ja selkärankaisten ilmaantuessa. Erityisen suuri määrä uusia geenejä syntyi hiiren erkaantuessa muista jyrsijöistä. Uudet geenit syntyvät tyhjästä (from scratch) evoluution kuluessa. Ne syntyvät genomin geenivapaista kohdista, joita on vanhojen geenien välissä. Tällöin tarvitaan vain vähäisiä muutoksia."

Tämä mielenkiintoinen uusi tutkimus on jälleen osoittanut yhden kehitysopillisen uskomuksen toiveajatteluksi. Uusia geenejä ei synny vanhojen kopioista, vaan olemassaolevista DNA:n osista. Kehitysopin kannalta tämä tutkimustulos on hieman ongelmallinen. Miksi DNA:ssa olisi valmiina koodia, jota voi ottaa tarvittaessa käyttöön uusia geenejä varten? Evoluutiolla ei pitäisi olla mitään ennakkotietoa siitä, millaisia uusia geenejä se mahdollisesti tarvitsee tulevaisuudessa.

Rakkikoiruli kysyi Rafik Nemeltä, että tarkoittaako tämä tulos sitä, että jo varhaisilla elävillä soluilla oli genomissaan valmiudet kaikkiin uusiin geeneihin, joita evoluutio tulevaisuudessa tulisi tarvitsemaan. Neme vastasi: "Ei ole järkevää ajatella, että jo ensimmäinen elävä solu sisälsi tällaista materiaalia. Geenien väliset (intergenic) alueet ovat yleisiä eukaryooteilla, mutta harvinaisia prokaryooteilla. Siksi, havaintomme on pääasiassa sovellettavissa eukaryootteihin."

Nemen mukaan tutkimustulosta voidaan pääasissa soveltaa vain eukaryootteihin, mutta se ei poista havaintoamme tutkimuksen kehitysopille aiheuttamasta ongelmasta. Varhaisen tai varhaisemman eukaryoottisolun DNA:ssa on valmiina koodialueet, joista evoluution tarvitsemat uudet geenit syntyvät. Evoluutio on siis ollut kaukaa viisas ja koodannut kaiken tarvittavan valmiiksi heti alussa.

Tämä kyllä kuulostaa ihan luomiselta. Rafik Neme kertoi jatkavansa tutkimusta geenien alkuperästä ja sanoi ettei voi tällä hetkellä kertoa siitä enempää.

Tieteen rakkikoira kiittää Rafik Nemeä tarkentavasta lisäinformaatiosta. Tieteen rakkikoira thanks Rafik Neme for clarifying information.


Lähde:



torstai 28. maaliskuuta 2013

Tieteen rakkikoira taas Helsingin Sanomissa


Helsingin Sanomat julkaisi 28.3. rakkikoirulin mielipidekirjoituksen otsikolla "Evoluutio tarvitsee myös muuntelua." Kirjoitus on kehitysoppiparodia Matti Mielosen artikkelista "Kohti täydellistä ihmistä" (HS Ulkomaat 24.3.).

Kuvan karvakuonolla (Ransu) ei ole mitään tekemistä  sen karvakuonon kanssa, joka  sanailee tätä blogia.  Kaikki mahdolliset yhtäläisyydet ovat vain sattumaa.

Karvakuono on todella iloinen siitä, että Helsingin Sanomat julkaisee kirjoituksia myös sellaisilta individualisteilta, jotka eivät tässä ateismin kyllästämässä maailmankaikkeudessa usko kehitysoppiin ja kertovat sen avoimesti. Mutta mikä pahinta, nämä koiranleuat tekevät tästä tieteellisestä biologian kulmakivestä parodiaa. Ja nauravat partaansa/karvojansa, joiden olemassaolon toteaminen tosin vaatii hieman mielikuvitusta.

Viime syksynä Helsingin Sanomat julkaisi kaksi karvakuonon koiran jalostusta evoluution todisteena käsittelevää kirjoitusta. Tuolloin professori Hannes Lohi osallistui keskusteluun.

maanantai 25. maaliskuuta 2013

Uutta tietoa elämän varhaisesta alkuperästä


Georgian yliopiston (UGA) tutkijat kertovat löytäneensä merkittäviä geneettisiä johtolankoja arkkibakteerien historiasta ja elämän alkuperästä. Tulokset on julkaistu PNAS-tiedelehdessä.

(microbiologyonline.org.uk)

"Arkit ovat hyvin vanha elämänmuoto ja kaikki mitä voimme niistä oppia, saattaa auttaa meitä vastaamaan elämän alkuperäkysymykseen," sanoo professori William Whitman.

Felipe Sarmiento tarkasteli 1779:ää geeniä Methanococcus maripaludis-arkissa. Hän havaitsi, että n. kolmannes eli 529 geeniä oli erittäin tarpeellisia (essential) eli tärkeimpiä solun toiminnan kannalta. Arkkien geneettinen järjestelmä on hyvin samankaltainen kuin eukaryooteilla ja sen vuoksi monet tiedemiehet uskovat eukaryoottien kehittyneen arkeista.

Koska DNA muodostaa elävän organismin perustan, niin DNA-synteesin on uskottu olevan peräisin hyvin varhaiselta ajalta elämän historiassa. Tämän vuoksi tutkijat yllättyivät havaitessaan, että arkeilla onkin erilainen DNA-synteesi. Whitmanin mukaan tämä tarkoittaa sitä, että DNA-synteesi syntyikin myöhään elämän kehityshistoriassa.

Whitmanin päätelmä on outo. Syntyivätkö elämän rakennuspalikat ensin ja vasta sitten niiden rakennusohjeet ja ohjeen kopiointijärjestelmä?

Whitman kertoo, että tutkimus voi mahdollisesti auttaa valmistamaan metaania tehokkaammin. M. maripaludis käyttää vetyä (energianlähteenään) hiilidioksidin pelkistämiseen metaaniksi.

"Alamme saada uusia näkökulmia siihen, kuinka tämä eliö alunperin syntyi," Sarmiento sanoo.

Tämänkin tiedeuutisen otsikko lupasi aika paljon. Lopulta käteen ei jäänyt juurikaan mitään, mikä olisi auttanut meitä ymmärtämään, kuinka elämä on syntynyt itsestään. Hyvin "varhainenkin" ja "yksinkertainen" organismi on käytännössä yhtä monimutkainen kuin meidän solumme ja se sisältää satoja geenejä, joiden alkuperää tämä tutkimus ei tippaakaan valaissut.


Lähde:

http://news.uga.edu/releases/article/uga-researchers-shed-light-on-ancient-origin-of-life/

Makroevoluutio on osoitettu koisokasveilla


Kehitysoppiin kriittisesti suhtautuvat väittävät, että makroevoluutiota ei ole koskaan havaittu. Cornellin yliopistossa tehty uusi tutkimus asettaa tämän väitteen kyseenalaiseksi, sillä tutkimuksen mukaan kasvien lisääntymiskäyttäytyminen ajaa niiden puolustusmekanismien makroevoluutiota. Tutkimus on julkaistu PNAS-tiedelehdessä.

Tomaatti (Solanum lycopersicum) kuuluu koisokasveihin (Solanaceae). (Kuva: Wikipedia)

Kehitysopin uskottavuuden ja kehitysoppiin uskovien kannalta tämä tiedeuutinen on hyvä asia, joten on syytä tarkemmin katsoa millaista makroevoluutiota Cornellin yliopiston tutkijat havaitsivat.

Tutkimuksen mukaan kasvien lisääntynyt sisäsiittoisuus lisäsi puolustusmekanismin geenisäätelyä siten, että kasvi lakkasi ilmentämästä puolustuksen kannalta tarpeettomia geenejä. Kasvi siis reagoi ympäristöolosuhteisiin ilmentämällä vain niitä geenejä, joista oli sille hyötyä.

Cornellin yliopiston tutkijoiden makroevoluutioksi nimeämällä ilmiöllä ei ole mitään tekemistä uusien geenien, toimintojen tai rakenteiden syntymisen kanssa. Tutkijat havaitsivat vain kasvien säätelevän olemassa olevien geenien ilmentymistä. Jäämme siis edelleen odottamaan havaintoa makroevoluutiosta, jossa todella syntyy jotakin merkittävää uutta.

Tämän tutkimuksen havainnot ovat yhtäläisiä samaisen yliopiston Iltahelokilla tehdyn tutkimuksen, sekä Salk instituutin tutkimuksen kanssa.


Lähteet:

http://phys.org/news/2013-03-dont-daisies-macroevolution-alternate-defense.html

sunnuntai 24. maaliskuuta 2013

Yksi geeni, kaksi toimintoa


Ajatus geenin liittymisestä vain yhteen proteiiniin on viime vuosina tullut kyseenalaiseksi, vaikka useampia kuin yhtä proteiinia koodavien geenien vaikutuksia ei olekaan tunnettu kovin hyvin. Nyt tutkijat ovat tunnistaneet kasvissa geenin - ZIFL1- joka tuottaa kahta erilaista proteiinia, jotka vaikuttavat täysin eri tavalla ja eri osissa kasvia. Tutkimus on julkaistu Plant Cell Journal-tiedelehdessä.

ZIFL1-geenin ilmentyminen kasvin juuressa (vasen kuva) ja kasvin lehdessä (oikea kuva). (Kuva: Estelle Remy, IGC)

Tutkimus tehtiin Instituto Gubelkian de Ciência-tutkimuslaitoksessa Paula Duque:n johdolla. Tutkijat havaitsivat, että ZIFL1 koodaa proteiinia, jota tarvitaan auxin-hormonin kuljetukseen. Hormonia kasvi tarvitsee kasvuun ja kehitykseen. Mutta sama geeni koodaa myös kasvin lehdissä olevaa proteiinia, joka auttaa kasvia kestämään kuivuutta.

ZIFL1 on yksi harvoista geeneistä, joiden tiedetään koodaavan kahta eri tavalla toimivaa proteiinia. Se kuuluu transportterigeeneihin, joita tavataan kaikissa organismeissa. Useimpien tämän ryhmän geenien toimintaa ei kuitenkaan tunneta. Se tiedetään, että geenituotteet integroituvat solukalvoihin ja toimivat kuljetusportteina, joiden kautta kulkee molekyylejä sisään ja ulos.

Tutkijat hämmästyivät havaitessaan, että mutantti, joka ei kyennyt tuottamaan ZIFL1-transportteria, kärsi erilaisista toimintahäiriöistä ja vioista eri puolilla kasvia. Juurien kasvussa ja lehtien huokosten (stomata) säätelyssä oli häiriöitä.

Tämä havainto sai tutkijat tarkastelemaan ZIFL1-geenin toimintaa tarkemmin ja he havaitsivat että ns. vaihtoehtoisen silmukoinnin avulla geeni koodaa kaksi erilaista RNAta, jotka poikkeavat toisistaan vain kahdessa eri kohdassa. Tämä pieni poikkeama saa aikaan kuitenkin suuren eron proteiineissa, joista toinen on 67 aminohappoa lyhyempi.

Molempien proteiinien havaittiin toimivan kalium-ionien kuljettajina, mutta pidempi proteiini oli käytössä vain juurisoluissa ja lyhyempi vain lehtisoluissa. Lisäksi proteiinit kiinnittyivät eri tavalla solukalvoihin. Estelle Remyn mukaan soluissa näyttää olevan eritysiä tekijöitä, jotka vaikuttavat silmukointiin siten, että geeni tuottaa tarvittavaa proteiinia juuri oikeassa paikassa.

Tämä on taas yksi hyvä esimerkki solun hienosäädetystä ja monitasoisesta järjestyksestä. Kuinka ZIFL1-geenin mutaatiot voisivat tuottaa jonkin hyödyllisen ominaisuuden kasville, kun ne todennäköisemmin saavat aikaan vain haittaa useammassa kuin yhdessä paikassa?


Lähde:

http://www.igc.gulbenkian.pt/pages/article.php/A=275___collection=pressReleases___year=2013

lauantai 23. maaliskuuta 2013

Ulos Afrikasta vaelluksen ajankohta myöhentyi


Uusi tutkimus haastaa ihmisen evoluution merkittävän tapahtuman - ulos Afrikasta - ajankohdan. Mutaationopeuteen perustuvien uusien mittausten mukaan tämä vaellus tapahtui paljon myöhemmin kuin on tähän asti on oletettu. Tutkimus on julkaistu Current Biology-tiedelehdessä.

Kuvan henkilöt eivät liity tekstissä mainittuun kehitysopilliseen tarinaan. (Kuva: imdb.com)

Tübingenin yliopiston ja Max Planck instituutin tutkijoiden johtaman kansainvälisen tutkimusryhmän mukaan moderni ihminen vaelsi ulos Afrikasta n. 62 000 - 95 000 vuotta sitten. Tämä uusi tulos käytännössä puolittaa vanhat arviot ja siten siirtää tämän vaelluksen paljon lähemmäksi nykyaikaa. Aikaisempien arvioiden mukaan ensimmäiset nykyihmiset siirtyivät pois Afrikasta 90 000 - 180 000 vuotta sitten (Valste 1991).

Tutkijat laskivat myös, että kaikkien nykyisten ihmisten yhteinen esi-äiti eli n. 160 000 vuotta sitten.

Tämä on kyllä todella yllättävä havainto, sillä pitkiin ajanjaksoihin perustuva kehitysoppi on tässä tapauksessa joutunut käyttämään ykköstä pienempää kerrointa aikamääritysten korjaukseen. Tähän asti kertoimet ovat pääasiassa olleet ykköstä suurempia. Vieläköhän rahkeissa on varaa kerrointen rukkaamiseen?


Lähteet:

http://www.uni-tuebingen.de/en/landingpage/newsfullview-landingpage/article/erste-auswanderung-moderner-menschen-aus-afrika-vor-weniger-als-95000-jahren.html

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


perjantai 22. maaliskuuta 2013

Lymen sairautta aiheuttava bakteeri ei tarvitse rautaa vaan mangaania


Tutkijat ovat havainneet, että Lymen sairautta aiheuttava bakteeri, Borrelia burgdorferi, ei tarvitse rautaa proteiinien ja entsyymien valmistamiseen, niinkuin kaikki muut tunnetut organismit. Raudan sijaan bakteeri käyttää mangaania tärkeiden entsyymien valmistamiseen. Tämän vuoksi immuunijärjestelmän raudanpuutosta mikrobeissa aiheuttava mekanismi on tehoton sitä vastaan.

Lymen sairautta aiheuttava bakteeri, Borrelia burgdorferi ei tarvitse rautaa vaan mangaania  (sininen pallo), jota se käyttää sokkana tärkeissä entsyymisidoksissa (serve as linchpins bonded into key enzymes). Bakteeri tarvitsee paljon mangaania, jotta se kykenee aiheuttamaan sairauksia. Tätä tietoa voidaan käyttää hyväksi kehitettäessä lääkeaineita bakteeria vastaan.

Vuonna 2000 James Posey ja Frank Cherardini Georgian yliopistosta havaitsivat, että Borrelia burgdorferilla ei ole lainkaan geenejä, jotka koodaavat rautaa sisältäviä proteiineja.

Valeria Culotta ja Mak Saito havaitsivat, että raudan sijaan bakteeri käyttää mangaania - raudan vieruskaveria jaksollisessa järjestelmässä - tietyissä entsyymeissä.

Sairauksien aiheuttamista varten bakteeri tarvitsee paljon mangaania. Tämä havainto voi auttaa kehittämään uusia lääkkeitä bakteeria vastaan.

Tutkimukseen osallistui tutkijoita John Hopkins yliopistosta (JHU), Woods Hole merentutkimuslaitoksesta (WHOI) ja Texasin yliopistosta. Tutkimusraportti on julkaistu The Journal of Biological Chemistry-tiedelehdessä.

Tämä on hyvin mielenkiintoinen havainto. Borrelia burgdorferi kuuluu spirokeettoihin, jotka ovat Gramnegatiivisia bakteereita. Kaikista muista eliöistä poiketen B. burgdorferi käyttää kuitenkin raudan sijasta mangaania tärkeiden proteiinien valmistukseen. Tällä havainnolla pitäisi olla vaikutusta spirokeettojen (ja bakteerien) fylogeneettisten evoluutiopuiden rakenteeseen.

16S rRNA ja 16S rDNA sekvenssivertailujen mukaan spirokeetat muodostavat yhtenäisen fylogeneettisen  pääjakson (Paster & Dewhirst 2000).

Mikäli fylogeneettinen vertailu tehdäänkin proteiinien rakentamiseen käytetyn metallin (rauta / mangaani) perusteella, niin B. burgdorferia ei pitäisi voida sijoittaa mihinkään fylogeneettiseen puuhun muiden eliöiden kanssa.

Se, että fylogeneettiset rakennelmat ovat huteria ja kovin muuttuvaisia ei ole mikään uusi havainto.



Lähteet:

http://www.whoi.edu/page.do?pid=7545&tid=3622&cid=164869

Bruce J. Paster & Floyd E. Dewhirst (2000): Phylogenetic Foundation of Spirochetes, J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2(4): 341-344.

torstai 21. maaliskuuta 2013

Hyödylliset mutaatiot vaativat tarkan ajoituksen


Harvardin yliopistossa tehdyn tutkimuksen mukaan hyödylliset mutaatiot saattavat olla yleisempiä kuin on tähän asti luultu, mutta niiden täytyy syntyä juuri oikeaan aikaan ollakseen menestyviä. Tutkimus on julkaistu Genetics-tiedelehdessä.

  Eliö- ja evoluutiobiologian apulaisprofessori Christopher Marxin tutkimus osoittaa, että vaikka hyödylliset mutaatiot saattavat olla luultua yleisempiä, niin niiden täytyy syntyä juuri oikeaan aikaan ollakseen menestyviä. (Kuva: Stephanie Mitchell)

Eliö- ja evoluutiobiologian apulaisprofessori Christopher Marx sanoo, että hyödylliset mutaatiot saattavat olla yleisempiä kuin on uskottu, mutta useimmat niistä eivät jää populaatioon, koska ne eivät ilmaannu otollisella hetkellä.

"Paremmaksi tuleminen ei ole niin vaikeaa. Mutta, juju on siinä, että hyvänä oleminen ei vielä riitä," Marx kertoo. "Minkä tahansa mutaation fiksaatio (being a winner) on epätodennäköistä, koska se voi monella tapaa hävitä. Se on raakaa peliä."

Alun perin Marxi tarkoituksena oli tutkia, kuinka Methylobacterium extorquens on kehittänyt epätavallisen kykynsä syödä metanolia ja tuottaa formaldehydiä. Tätä varten Marx muokkasi geneettisesti bakteerin metaboliaa toisenlaiseksi.

Uusi metaboliareitti oli kuitenkin liian raskas bakteerille, jolloin bakteerin oli pakko kehittää keinoja vähentää tätä taakkaa. Tämä tapahtui vähentämällä uuden metaboliareitin geenien ilmentymistä tai uusien geenien määrää.

Kuitenkin kolmas vaihtoehto kiinnitti Marxin huomion. Marx oli siirtänyt uuden metaboliareitin geenit bakteeriin plasmidien avulla. Joissakin tapauksissa mutaatioiden seurauksena plasmidi liittyi osaksi bakteerin genomia.

Tutkimuksessa oli kahdeksan bakteeripopulaatiota, mutta plasmidin liittyminen genomiin tapahtui vain kolmessa populaatiossa. Tämä mutaatio kasvatti bakteerin kelpoisuutta (fitness) 20 %. Näissä populaatioissa tapahtui myös muita hyödyllisiä mutaatioita. Joissakin bakteerikannoissa nämä mutaatiot tapahtuivat aikaisemmin ja toisissa myöhemmin.

Marxin mukaan havainnot osoittavat, että hyödyllisten mutaatioiden on tapahduttava juuri oikeaan aikaan, jotta niistä tulisi menestyviä.

"Tämä menetelmä on vain yksi tapa estää näiden geenien ilmentyminen," Marx selittää. "Kun olet korjannut ongelman se ei enää vaivaa. Joissakin toisissa bakteerikannoissa bakteeri käytti erilaisia mutaatioita geenien vaimentamiseksi, niinpä sille ei olisi ollut hyötyä plasmidin liittämisestä genomiin. Useimmiten bakteerit käyttivät toisenlaista mutaatiota vieraan metaboliareitin pysäyttämiseen."

Toisissa tapauksissa mutaation menestys riippui siitä, olivatko ne yhteensopivia aikaisempien mutaatioiden kanssa. Yhteensopivuus lisäsi niiden menestystä. Mutta väärään aikaan tapahtuneet mutaatiot eivät menestyneet.

Marxin mukaan tutkimus antaa uutta tietoa luonnon valinnasta, koska se osoittaa, että harvinaisina pidettyjä hyödyllisiä mutaatioita tapahtuukin melko usein. Toisaalta ne voivat myös helposti hävitä.

"Miljardin bakteerin populaatiossa voi helposti olla satoja tai jota tuhansia hyödyllisiä mutaatioita, mutta me yleensä havaitsemme vain voittajat. Näiden mutaatioiden erikoislaatuisuus auttoi niiden löytämisessä... ja ymmärtämään, että nämä mutaatiot ovat paljon oletettua yleisempiä."

Kehitysopin kritisoijat, kuten vaikkapa karvakuono, eivät voi enää väittää, että hyödyllisiä mutaatioita ei ole tai että ne ovat harvinaisia. Tässä nimenomaisessa tapauksessa bakteerissa tapahtui useita erilaisia hyödyllisiä mutaatioita, joiden avulla se sai vaimennettua geenit, jotka aiheuttivat sille turhaa metabolista painolastia.

Pallo jalassa hidastaa etenemistä. Jos siitä pääsee mutaation avulla eroon, niin silloin mutaatio on hyödyllinen.

Tämä tutkimus ei kuitenkaan osoita, että hyödylliset mutaatiot voisivat tuottaa bakteerille uusia toimintoja tai rakenteita. Tai sitä, että palloa raahaava jalka voisi syntyä hyödyllisten mutaatioiden seurauksena.


Lähde:

http://news.harvard.edu/gazette/story/2013/03/when-timing-is-everything/

Maailmankaikkeus vanheni


Planck avaruusohjelma on julkaissut tähän mennessä tarkimman kartan maailmankaikkeuden mikroaaltotaustasäteilystä. Kartta osoittaa, että maailmankaikkeus laajenee hitaammin ja että se on vanhempi kuin on uskottu. Uudet havainnot vanhentivat maailmankaikkeutta 100 miljoonaa vuotta, joten maailmankaikkeuden uusi ikä on 13,8 miljardia vuotta.

Mikroaaltotaustasäteilyn sanotaan olevan maailmankaikkeuden vanhinta valoa. Sen uskotaan syntyneen 370 000 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. (Kuva: ESA / Planck)

Maailmankaikkeuden ikä, sisältö ja ominaispiirteet kuvataan kosmologian standardimallilla. Uudet havainnot ovat auttaneet tiedemiehiä tarkentamaan mallia. Kuitenkin samaan aikaan on olemassa joitain omituisia piirteitä, jotka eivät sovi mallin antamaan yksinkertaiseen kuvaan. Mallin mukaan taivaan pitäisi olla samanlainen kaikkialla, mutta säteily on jakautunut epäsymmetrisesti taivaan eri puoliskoille. Lisäksi on olemassa odotettua laajempi poikkeama jakautumassa.

"Jotkut poikkeamat pakottavat meidät arvioimaan uudelleen perusolettamuksiamme," sanoo Jan Tauber ESAn Planck-ohjelmasta. "Uskomme, että Planck-havaintojen lisätutkimukset valaisevat näitä arvoituksia."

Planck-tulokset ovat myös hiukan muuttaneet tavallisen aineen ja pimeän aineen ja energian määräsuhteita.



Lähde:

keskiviikko 20. maaliskuuta 2013

Herschel löysi nuorimmat tähdet


Tähtitieteilijät ovat löytäneet Herschel-avaruuskaukoputken avulla nuorimmat tähän mennessä havaitut tähdet.

Nuoret prototähdet sijaitsevat tiheän kaasupilven keskellä, minkä vuoksi niiden havaitseminen on ollut tähän asti vaikeaa. (Kuva: NASA/ESA/ESO/JPL-Caltech/Max-Planck)

Kehitysopin mukaan nuoret prototähdet sijaitsevat tiheän kaasupilven keskellä, minkä vuoksi niiden havaitseminen on vaikeaa. Yllättäen tutkijat löysivät 15 uutta prototähteä Orionin tähdistöstä. Löydön uskotaan antavan tähtitieteilijöille uutta tietoa tähtien synnyn huonosti tunnetuista varhaisvaiheista.

"Näiden havaintojen ansiosta olemme entistä lähempänä todistamassa hetkeä, jolloin uusi tähti alkaa muodostua," kertoo tutkimuksen johtaja Amelia Stutz.

Tähtien syntyvaiheen, jolloin kylmä kaasupilvi muuttuu kuumaksi plasmapalloksi, uskotaan olevan hyvin lyhyt kosmisessa aikaskaalassa, vain muutamia satoja tuhansia vuosia. Prototähden löytäminen mahdollisimman varhaisessa ja himmeässä kehitysvaiheessa on haasteellista.

Herschel havaitsi tähtien infrapunasäteilyä, joka on pitkäaaltoisempaa ja läpitunkevampaa kuin näkyvä valo.

"Olemme havainneet prototähden, joka on juuri alkanut hehkua infrapunasäteilyä," sanoo tutkijatohtori Elise Furlan.

Tähtitieteilijät toivovat voivansa dokumentoida tähtien koko elämänkaaren, ajalta ennen syntymää varhaislapsuuteen, jolloin planeetat muodostuvat.

"Näiden havaintojen myötä olemme voineet liittää tärkeän puuttuvan valokuvan tähtien kehityksen perhealbumiin," sanoo Herschelohjelman tutkija Glenn Wahlgren NASAn päämajasta.

Tämä mielenkiintoinen uusi havainto ei kuitenkaan todista sitä, että tähtiä syntyisi avaruudessa itsestään. Tähtitieteilijät ovat vain löytäneet uusia tähtiä parempien havaintovälineidensä ansiosta. Tähtien kehityksen perhealbumista puuttuu edelleen havainto "ajalta ennen syntymää - syntymä" eli uuden itsevalaisevan kohteen löytäminen ennestään pimeästä kohdasta avaruutta. Sitä odotellessa joudumme tyytymään näihin kehitysopillisiin kertomuksiin "juuri syntyneistä" tähdistä.


Lähde:


maanantai 18. maaliskuuta 2013

Epigenetiikka auttaa kasveja sopeutumaan


Salk instituutin tutkijat ovat tunnistaneet epigeneettisiä toimintoja, jotka auttavat kasveja sopeutumaan erilaisiin kasvuympäristöihin. Lisäksi löydöt voivat edistää kasvinviljelyä ja ihmisen terveystietoutta. Tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä.

Kuvassa on Arabidopsis thaliana- kasvin erilaisia kasvupaikkoja maapallolla. Tätä kasvikokoelmaa käytettiin epigenetikkatutkimuksessa. (Kuvat: Patrick Gooden, Kathleen Donohue ja @2011 Google. Grafiikkasuunnittelu: Jamie Simon, Salk Institute for Biological Studies)

Tutkimuksen mukaan kasvien geneettisen monimuotoisuuden lisäksi myös niiden epigeneettinen monimuotoisuus vaihtelee kasvuympäristön mukaan. Kasvien epigeneettiset erot voivat auttaa niitä nopeasti sopeutumaan uuteen ympäristöön.

Epigeneettiset muutokset vaikuttavat geenien ilmentymisen, mutta ne eivät muuta geenien rakennetta (aminohappokoostumusta). Ne muodostavat  geenien hienosäätömekanismin, jolla solun koneiston toiminto optimoidaan. Epigeneettisiä muutoksia tapahtuu myös ihmissoluissa.

"Tarkastelimme eri puolilta maapalloa kerättyjä kasveja ja havaitsimme niiden epigenomien olevan hämmästyttävän erilaisia," professori Joseph R Ecker kertoo. "Tämä epigeneettinen monimuotoisuus auttaa kasveja nopeasti sopeutumaan erilaisiin ympäristöihin, ilman aikaavieviä DNA-muutoksia."

Epigeneettisten vaikutusten ymmärtäminen voi auttaa kasvinjalostajia ja biopolttoaineen kehittäjiä luomaan kestävämpiä ja/tai satoisampia kasveja sekä kehittämään uusia syöpähoitoja.

Epigeneettiset muutokset eivät ole yhtä pysyviä kuin mutaatioihin perustuvat DNA:n muutokset, eivätkä ne selitä kehitysopin edellyttämiä uusien toimintojen, rakenteiden tai lajien syntyä.



Lähde:

http://www.salk.edu/news/pressrelease_details.php?press_id=600





sunnuntai 17. maaliskuuta 2013

Elämän alkuperää selvittämässä


Yhdysvaltalaiset ja saksalaiset tutkijat ovat bioinformatiikan keinoin tarkastelleet proteiineja etsiessään vastauksia elämän alkuperäkysymykseen.


Proteiinit rakentuvat aminohappoketjuista, jotka laskostuvat kolmiulotteiseen - toiminnalliseen - muotoon. Professori Gustavo Caetano-Anollésin mukaan proteiinien laskostumisen evoluutiosta tiedetään hyvin vähän.

Ensimmäisten proteiinien oletaan ilmaantuneen n. 3,8 miljardia vuotta sitten ja tutkijat yrittävät selvittää, kuinka proteiinien laskostumisnopeus on muuttunut ajan kuluessa. Tähän käytetään hyväksi proteiinien rakennetietokantaa (SCOP) ja sen avulla konstruoitua proteiinien fylogeneettistä evoluutiopuuta.

Käyttäen bioinformatiikkaa tutkijat päättelivät ajankohdan, jolloin tietty proteiini tuli jonkun eliön osaksi.

Tutkijat havaitsivat, että proteiinien laskostuminen on hidasta laskostumisen alussa, mutta sitten se kiihtyy, kunnes saavutetaan ns. kriittinen piste, jonka jälkeen laskostuminen taas hidastuu.

Caetano-Anollés kutsuu kriittistä pistettä proteiinievoluution "alkuräjähdykseksi." Kehitysopin mukaan monimutkaiset proteiinit ilmaantuivat monisoluisten eliöiden mukana n.1,5 miljardia vuotta sitten. Aminohappoketjujen uskotaan myös lyhentyneen samaan aikaan.

Caetano-Anollés kertoo, että mikäli proteiini ei laskostu, se ei myöskään voi toimia oikein. Lisäksi proteiinien  nopeasta laskostumisesta on hyötyä solulle, koska se saa nopeammin proteiinin hyötykäyttöön.

Lisäksi hän toteaa, että tämä tutkimus auttaa meitä ymmärtämään molekyylien toimintaa. "Biologisten molekyylien monimutkaiset toiminnot tunnetaan vielä huonosti."

"Mikäli me yhdistämme molekyylidynamiikan molekyylien evoluutioon, me voimme määritellä mitkä sekvenssien ominaisuudet ovat tärkeitä molekyylidynamiikalle ja siten me voimme soveltaa niitä geeniteknologiassa ja synteettisessä biologiassa."

Tämän tiedeuutisen otsikon mukaan tutkijat olivat etsimässä vastauksia elämän alkuperään. Mutta kuinka paljon tämä tutkimus auttoi meitä löytämään vastauksia siihen? Valitettavasti kovin vähän. Tutkimus ei antanut minkäänlaista selitystä sille, kuinka ensimmäiset proteiinit olisivat voineet ilmaantua itsestään. Me tiedämme, että proteiinien olemassaolo perustuu geneettiseen informaatioon ja erityiseen luku- ja synteesikoneistoon. Tutkimus ei antanut minkäänlaista selitystä geneettisen informaation tai proteiinien synteesikoneiston (sisältää proteiineja) alkuperälle.

Caetano-Anollés kertoi kuinka tutkimus auttaa meitä ymmärtämään monimutkaisia biologisia toimintoja ja jäljittelemään niitä. Tutkimus ei auttanut meitä ymmärtämään kuinka nämä toiminnot olisivat voineet syntyä itsestään.


Lähde:

http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=129233&CultureCode=en


Feynmanin kaksoisrakokoe on toteutettu käytännössä


Richard Feynmanin ideoima kaksoisrakokoe - kvanttimekaniikan kulmakivi - jolla voidaan osoittaa elektronin hiukkas- ja aaltoluonne, on onnistuttu toteuttamaan ensimmäistä kertaa käytännössä.

Vaikka elektronien aaltohiukkasdualismi on osoitettu useilla eri tavoilla sen jälkeen, kun Richard Feynman esitti idean v. 1965, niin yhdessäkään kokeessa ei ole onnistuttu täysin toteuttamaan Feynmanin metodia, jonka hän esittää kirjassaan Lectures on Physics.

"Tekniikka tämän kokeen toteuttamiseksi on ollut olemassa jo parikymmentä vuotta, mutta elektronien mittaaminen vaatii osaamista ja se vienyt meiltä kolme vuotta," kertoo professori Herman Batelaan Nebraska-Lincoln yliopistosta.

"Aikaisemmat kaksoisrakokokeet ovat osoittaneet elektronien mystisen luonteen, mutta kukaan ei ole käyttänyt siihen Feynmanin metodia, erityisesti molempien rakojen ohjattua avaamista ja sulkemista sekä yksittäisten elektronien mittaamista."

"Akira Tonomuran nerokkaassa kokeessa käytettiin ohutta virtajohdinta jakamaan elektronit ja tuomaan ne uudelleen yhteen. Tietojeni mukaan Guilio Pozzin kokeet olivat ensimmäisiä, joissa käytettiin nanoteknologialla tuotettuja rakoja, joita ei kuitenkaan voitu avata ja sulkea ohjatusti."

Batelaan työryhmineen kohdisti elektronisuihkun kullalla päällystettyyn silikonikalvoon. Kalvossa oli kaksi 62 nm:n levyistä rakoa, joiden välinen etäisyys oli 272 nm. Lisäksi raot kyettiin sulkemaan pietsosähköisesti liikuteltavalla maskilla (4,5 µm x 10 µm).

"Me olemme luoneet koejärjestelyn, missä molemmat raot voidaan avata ja sulkea ohjatusti ja mikä tärkeistä, olemme yhdistäneet tämän kykyyn mitata yksittäisiä elektroneja."

"Olemme toteuttaneet Feynmanin ajatuskokeen ja havainnollistaneet kvanttimekaniikan perusolemuksen."


Feynmanin kaksoisrakokoe

Feynmanin kaksoisrakokokeessa [erityisiä] materiapartikkeleita ammutaan satunnaisesti kohti seinää, jossa on kaksi kapeaa rakoa. Raot voidaan sulkea ja avata ohjatusti. Riippuen siitä onko rako auki vai kiinni, osa materiasta pääsee seinän läpi ja osuu seinän takana oleviin tunnistimiin. Tunnistimien keräämien mittaustietojen perusteella voidaan päätellä käyttäytyykö läpi päässyt materia hiukkasen vai aallon tavoin.

Kun molemmat raot ovat auki, niin hiukkasen tavoin käyttäytyvä materia osuu vain tiettyihin kohtiin seinän takana. Sen sijaan aallon tavoin käyttäytyvän materian osumajakautumaan vaikuttaa interferenssi (eri raoista tuleva materia vuorovaikuttaa keskenään), jolloin seinän taakse muodostuu useita erilaisia osumakohtia eli ns. interferenssikuvio.

Vuonna 1965 Feynman esitti ajatuksen, että historiallisesti hiukkasina pidetyt elektronit muodostaisivat interferenssikuvion kaksoisrakokokeessa. Feynman korosti, että näin tapahtuisi, vaikka elektronit ammuttaisiin seinään yksi kerrallaan. Hän myös sanoi, että "tämä ilmiö on kvanttifysiikan ytimessä, mutta todellisuudessa se sisältää sen ainoan mysteerin."

Richard Feynman harrasti bongo-rumpujen soittamista. (futura-sciences.com)



Lähde:

http://www.iop.org/news/13/mar/page_59670.html



lauantai 16. maaliskuuta 2013

Universumin hienosäädön hienosäätö


North Carolina State-yliopiston tutkijat ovat havainneet, että elämälle sopivien hiilen ja hapen muodostuminen maailmankaikkeudessa on mahdollista vain erittäin pienellä toleranssilla.

Kevyen kvarkin massa määrittää hiilen ja hapen muodostumisen ja hiileen perustuvan elämän mahdollisuuden. (Kuvat: Dean Lee ja NASA.)

Hiiltä ja happea muodostuu, kun heliumi palaa punaisten jättiläistähtien ytimissä. Hiili-12, josta me olemme rakentuneet, voi syntyä vain mikäli 3 alfa-hiukkasta - helium-4 ydintä - yhdistyvät hyvin erikoisella tavalla. Avain siihen on hiili-12:n energiataso - Hoylen tila - joka on 379 keV (379000 eV) 3 alfa-hiukkasen yläpuolella. Happea muodostuu, kun eräs toinen alfa-hiukkanen yhdistyy hiileen.

Fyysikot ovat laskeneet, että vain pieni muutos alfa-hiukkasen eli kevyen kvarkin massassa muuttaisi Hoylen tilaa, mikä puolestaan vaikuttaisi hiilen ja hapen moudostumiseen tavalla, joka tekisi elämästä mahdotonta.

"Hiilen Hoylen tila on avain," sanoo fyysikko Dean Lee. "Mikäli Hoylen tila olisi 479 keV 3:n alfa-hiukkasen yläpuolella, niin silloin hiiltä syntyisi liian vähän elämää varten."

"Sama koske myös happea," Lee lisää. "Mikäli Hoylen tila olisi vain 279 keV 3:n alfa-hiukkasen yläpuolella, niin silloin olisi paljon hiiltä, koska helium palaisi tähdissä paljon nopeammin hiileksi. Mutta silloin tähdet eivät olisi tarpeeksi kuumia, jotta happea syntyisi tarpeeksi elämää varten. Laskujemme mukaan vain 2-3 % muutos kvarkin massassa johtaisi ongelmiin elämän kannalta."

Kehitysoppiin uskovien tehtävänä on antaa uskottava selitys näille havainnoille. Vai onko niin, että kun onni kerran potkaisee, niin silloin se potkaisee oikein nahka-anturalla, niinkuin Miinan ja Manun onkiretkellä.



Lähde:

http://news.ncsu.edu/releases/tpleeanthropic/


torstai 14. maaliskuuta 2013

Tähtitieteilijät ovat löytäneet varhaisen universumin tähtiä synnyttäviä galakseja


Tähtitieteilijät ovat löytäneet tähtiä synnyttäviä galakseja varhaiselta ajalta universumin historiassa. Tähän asti niitä ei uskottu olleen olemassa niin varhain [alkuräjähdyksen jälkeen]. Nyt löydettyjen galaksien uskotaan näyttävän samanlaisilta, kuin nykyajan massiiviset galaksit olivat tähtiä synnyttävässä nuoruudessaan. Tulokset julkaistaan Nature- ja Astrophysical Journal-tiedelehdissä.

Tämä kaavakuva esittää, kuinka lähempänä olevan galaksin gravitaatiokenttä vääristää gravitaatiolinssinä tunnetun ilmiön avulla kaukaisen galaksin valoa. Gravitaatiolinssin vuoksi kaukainen galaksi näyttää kirkkaammalta ja sen ympärille muodostuu tyypilliset valorenkaat - Einsteinin renkaat. Analyysi osoittaa, että jotkut kaukaiset tähtiä synnyttävät galaksit ovat yhtä kirkkaita kuin 40 triljoonaa Aurinkoa ja että gravitaatiolinssi on suurentaa ne 22-kertaisiksi. (Credit: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al.)

Havaintojen toivotaan auttavan tähtitieteilijöitä paremmin ymmärtämään milloin ja miten varhaiset massiiviset galaksit muodostuivat.

Tähtiä uskotaan syntyneen intensiivisimmin massiivisissa galakseissa varhaisen universumin aikana. Tuolloin tähtien syntynopeuden oletetaan olleen paljon suurempi kuin nykyisessä linnunradassamme. Kaksi nyt löydetyistä galakseista (yhteensä 18 kpl) ovat kaukaisimpia tähtiä synnyttäviä galakseja ja niiden sanotaan olevan peräisin ajalta, jolloin maailmankaikkeus oli  miljardin vuoden ikäinen Yllättäen tutkijat löysivät myös merkkejä vedestä näistä kaukaisista galakseista, mikä tekee niistä kaukaisimman paikan maailmankaikkeudessa, josta on löydetty vettä.

Nämä havainnot teki mahdolliseksi gravitaatiolinssinä tunnettu ilmiö, jossa lähempänä olevan galaksin gravitaatio kenttä vääristää ja suurentaa kaukaisemman galaksin valoa. Tässä tapauksessa gravitaatiolinssi aiheutti 22-kertaisen suurennoksen.

Tutkijat haluavat myös selvittää miksi ja miten nämä massiiviset galaksit synnyttävät uusi tähtiä niin suurella volyymillä.

Karvakuonosta tämä kuulostaa kehäpäätelmältä. Massiiviset galaksit synnyttävät massiivisella teholla uusia tähtiä. Massiivisia galakseja ei kuitenkaan olisi olemassa ilman tähtiä. Mikä siis synnytti ensimmäiset tähdet, kun massiivisia galakseja ei vielä ollut olemassa? Massiivinen kehitysopillinen mielikuvitus kenties?

Tämäkin uusi havainto on kehitysopin epätarkkuusperiaatteen mukainen. Mutta se ei olekaan mikään uusi havainto.


Lähde:

http://www.nrao.edu/pr/2013/highz/

keskiviikko 13. maaliskuuta 2013

Vanhin tähti näyttää maailmankaikkeutta vanhemmalta


Aikaisempien tutkimusten mukaan linnunradassa sijaitseva maailmankaikkeuden vanhin tähti on 16 miljardia vuotta vanha. Se olisi siis vanhempi kuin maailmankaikkeus, jonka uskotaan olevan n. 13,8 miljardin vuoden ikäinen. Korjatakseen tämän paradoksin tähtitieteilijät ovat määritelleet tähdelle uuden iän, joka on paremmin sopusoinnussa maailmankaikeuden iän kanssa.

Maailmankaikkeuden vanhin tähti, HD 140283, on n. 190 miljoonan valovuoden  etäisyydellä Maasta. Tähtitieteilijät määrittelivät sen uudeksi iäksi 14,5 +- 0,8 miljardia vuotta.

Tähtitieteilijät määrittelivät maailmankaikkeuden vanhimman tähden (HD 140283) iän uudelleen, käyttäen apuna tähden etäisyyttä, kirkkautta, koostumusta ja rakennetta. "Yhdistämällä kaikki nämä eri tekijät saamme tähden iäksi 14,5 +- 0,8 miljardia vuotta, mikä on sopusoinnussa maailmankaikkeuden iän kanssa," kertoo tutkimuksen johtaja Howard Bond. (H. Bond ei tiettävästi ole sukua J. Bondille).

Tähden absoluuttisen kirkkauden tarkka tunteminen on tärkeää iänmäärityksen kannalta. Lisäksi tutkijat käyttivät vallitsevia teorioita arvioidakseen tähden ydinreaktion nopeutta, koostumusta ja rakennetta, mikä myös auttoi tähden iän arviointia. Esimerkiksi tähdellä on suhteellisen korkea happi-rauta suhde, mikä alentaa tähden aikaisempia ikäarvioita.

Kuvassa tähden HD 140283 lähiympäristö. (Kuva: A.Fujii Z.Levay [STScl])

HD 140283 liikkuu avaruudessa suurella nopeudella ja tähtitieteilijöiden mukaan sen näennäinen paikka taivaalla muuttuu täydenkuun halkaisijan verran 1500 vuoden aikana.

Tutkimusraportti on julkaistu Astrophysical Journal Letters-tiedelehdessä.

Maailmankaikkeuden vanhin tähti on mittausten mukaan vähintään yhtä vanha (14,5 +- 0,8 miljardia vuotta) kuin maailmankaikkeus (13,8 miljardia vuotta). Mielenkiintoiseksi tämän arvion tekee se, että tähti sisältää happea ja rautaa (tutkijat ilmoittivat sille happi-rauta-suhteen). Kehitysopin mukaan maailmankaikkeuden ensimmäiset tähdet syntyivät vedystä ja heliumista, eivätkä ne sisältäneet lainkaan raskaampia alkuaineita. Happea ja rautaa uskotaan olevan vasta myöhemmissä tähtisukupolvissa. HD 140283 ei siis voi olla kehitysopin mukaisen ensimmäisen sukupolven tähti, vaikka sen ikä on mittaustarkkuuden rajoissa sama kuin maailmankaikkeuden ikä.

Tämä havainto on sopusoinnussa kehitysopin epätarkkuusperiaatteen kanssa.


Lähde:

http://www.space.com/20112-oldest-known-star-universe.html?cmpid=514630


tiistai 12. maaliskuuta 2013

Kazakstanilaistutkijat: DNA:ssa voidaan tunnistaa suunnittelu


Kazakstanilaisten tutkijoiden mukaan DNA:ssa voidaan tunnistaa suunnittelu. Tutkimusraportti on julkaistu Icarus-tiedelehdessä.


Matemaatikko Vladimir I. shCherbak ja astrobiologi Maxim A. Makukov kirjoittavat, että geneettistä koodia ei voida selittää ns. luonnollisella syyllä, olipa se sitten darwinistinen, lamarkistinen tai kemiallisenergeettinen.

"[Geneettinen koodi] edustaa poikkeuksellisen luotettavaa älykkään viestin tallennusmenetelmää. Koska elämän synty [maapallolla] on edelleen ratkaisematon kysymys, niin elämän tarkoituksellista synnyttämistä ei voida sulkea pois."

"[Sen] tarkka järjestäytyneisyys täyttää informaatiosignaalin vaatimukset. Rakenteiden tarkkuus ja systemaattisuus  näyttävät olevan ennemminkin logiikan kuin satunnaisprosessin tuottamia (nollahypoteesi eli satunnaisuuteen perustuva evolutiivinen prosessi hylätään p-arvolla 10-13). Koodi on helposti tunnistettavissa keinotekoiseksi."

Tutkijoiden mukaan geneettisessä koodissa voidaan tunnistaa älyn tuottamaa semantiikkaa.

"Kaiken kaikkiaan koodissa itsessään voidaan tunnistaa älykkäitä piirteitä... mutta sen lisäksi siihen viittaa toteuttamistapa. Kaikki nämä seikat yhdessä viittaavat koodin keinotekoiseen alkuperään."

Älykkään suunnittelun-teorian kannattajat ovat jo pitkään olleet sitä mieltä, että geneettisen koodin ominaisuudet ovat parhaiten selitettävissä älykkäällä syyllä. Nyt nämä näkemykset ovat levinneet myös ns. valtavirran tiedejulkaisuihin.

Tämä on yllättävä osoitus siitä, että tieteessä voi tapahtua kehitystä suuntaan, jota vallitseva naturalismiin sitoutunut tiedeyhteisö on kaikin keinoin pyrkinyt välttämään. Rakkikoiruli jää mielenkiinnolla seuraamaan sitä, miten kazakstanilaistutkijoiden päätelmät otetaan vastaan. Ehkä ne vain lakaistaan maton alle: hys, hys!




Lähde:

http://www.evolutionnews.org/2013/03/a_wow_signal_of069941.html

lauantai 2. maaliskuuta 2013

Resistenssiä ilman antibioottia


Tutkijat ovat havainneet, että Escherichia coli-bakteeri (E coli) voi kehittää antibioottiresistenssin ilman antibiootin läsnäoloa, mikäli kasvuympäristön lämpötila on normaalia korkeampi. Tämä viittaa siihen, että antibioottiresistenssin ylläpito ei välttämättä ole bakteerille kallista.

Escherichia coli. (ishbytes.blogspot.com)

Tähän asti bakteerien antibioottiresistenssiominaisuuden on uskottu valikoituvan antibioottia sisältävässä kasvuympäristössä, koska resistenssiä aiheuttavien mutaatioiden on oletettu alentavan bakteerien kelpoisuutta antibiootista vapaassa kasvuympäristössä.

Tutkijat osoittivat, että näin ei välttämättä aina ole. He kasvattivat 2000 E. coli sukupolvea korkeassa lämpötilassa (42,2 C) ja havaitsivat antibioottiresistenssiä aiheuttavien mutaatioiden fiksautuvan populaatioon, vaikka se ei koskaan ollut altistunut antibiootille.

Bakteerissa havaittiin rinnakkaisia mutaatioita rpoB-geenissä, joka koodaa RNA-polymeraasin β-alayksikköä. Nämä aminohappomuutokset aiheuttivat eri asteista resistenssiä rifampisiinille. Resistenssiä aiheuttavat mutaatiot ilmaantuivat ja fiksaantuivat yleensä kasvatuksen alkuvaiheessa. Mutaatioiden havaittiin olevan hyödyllisiä korkeassa lämpötilassa ja vähän glukoosia sisältävässä kasvuympäristössä. Lisäksi rpoB-geenin mutaatioilla havaittiin olevan erilaisia kelpoisuusvaikutuksia kolmessa geneettisesti erilaisissa populaatioissa ja kuudessa erilaisessa kasvuympäristössä.

Tutkijoiden mukaan antibioottiresistenssiä aiheuttavien mutaatioiden kelpoisuusvaikutus on riippuvainen kasvuympäristöstä ja geeniperimästä, mikä viittaa epistaasin ja pleiotropian vaikutukseen.

Tietyt mutaatiot auttavat bakteereita sopeutumaan kasvuympäristöön. Mutaatioilla näyttää olevan monenlaisia vaikutuksia bakteerin kelpoisuuteen. Sama mutaatio voi tuottaa antibioottiresistenssin ja korkean lämpötilan sietokyvyn. Bakteereilla on siis kyky jossain määrin säätää metaboliaansa kasvuympäristön asettamien vaatimusten mukaiseksi.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, bakteeri voisi kehittyä joksikin muuksi eliöksi tai että kehitysoppi olisi totta. Näistä mutaatioista huolimatta se on ja pysyy koli-bakteerina.


Lähde:

http://www.biomedcentral.com/1471-2148/13/50/abstract