tiistai 30. huhtikuuta 2013

Tutkijat tunnistivat geenin vaimentamiseen liittyvän tärkeän soluelimen


Californian yliopiston (Riverside, UCR) geneetikkojen johtama tutkimusryhmä on havainnut, että mikroRNA:n (miRNA) ohjaama geenin vaimentaminen tapahtuu endoplasmakalvostossa (endoplasmic reticulum). Arabidopsis-kasvilla tehty tutkimus on julkaistu Cell-tiedelehdessä.

Kuvan keskellä on normaali Arabidopsis-kasvi ja sen ympärillä on mutantteja, joissa  mikroRNA:n ohjaama geenin säätely on  ollut vajavaista. Kehityshäiriöt havainnollistavat mikroRNA:n ohjaaman geenisäätelyn tärkeyttä. Kuvan taustalla näkyy digitaalinen versio kasvin endoplasmakalvostosta. (Kuva: Chen Lab, UCR)

RNA-molekyylit tunnetaan parhaiten translaatiotuotteina, jotka siirtävät proteiinien valmistusohjeen ribosomeille. MikroRNA:t ovat lyhyitä RNA-sekvenssejä, joita on lähes kaikissa kasvi- ja eläinsoluissa. Ne toimivat geenien säätelijöinä vaikuttaen laaja-alaisesti solun toimintoihin, kehityksestä fysiologiaan ja stressireaktioihin.

"Tutkimuksemme osoitti ensimmäisen kerran, että mikroRNA:n ohjaama geenin vaimennus tapahtuu endoplasmakalvostossa," kertoo professori ja päätutkija Xuemei Chen. "Ymmärtääksemme kuinka miRNA:t vaimentavat geenejä, meidän on tiedettävä missä solun osassa ne toimivat. Tähän asti kukaan ei tiennyt, että nämä kalvostot ovat tärkeitä miRNA:n toiminnalle. Meidän työmme osoittaa, että vaimennuksen toiminta vaatii AMP1-kalvoproteiinin läsnäolon. Koska AMP1:llä on vastinproteiini eläinsoluissa, niin havainnollamme saattaa olla laajempaakin merkitystä."

MikroRNA:n tiedetään vaimentavan geenejä kahdella eri tavalla: ne tekevät RNA:sta epävakaan (destabilize) mikä johtaa RNA:n hajoamiseen tai sitten ne yksinkertaisesti estävät RNA:n translaation proteiiniksi. Jälkimmäistä tapaa kutsutaan translaation estämiseksi (translation inhibition). Tarkalleen ei tiedetä sitä, kuinka mikroRNA saa aikaan geenien vaimentamisen.

"Olimme yllättyneitä siitä, että mikroRNA tarvitsee endoplasmakalvostoa geenien vaimentamiseen," Chen sanoo. "Nyt tiedämme mihin meidän pitää kohdistaa tutkimuksemme [geenien vaimentamisesta]."

Seuraavaksi Chenin laboratorio aikoo selvittää mikroRNA:n aikaansaaman geenisäätelyn toimintamekanismin.

MikroRNA on ollut huomion kohteena myös Wienin eläinlääketieteen yliopistossa suoritetussa tutkimuksessa. Tässä tutkimuksessa mikroRNA:n havaittiin säätelevän banaanikärpäsen jalkojen karvojen kasvua. Hämmästyttävää tässä tapauksessa on se, että tutkijat onnistuivat yhdistämään mikroRNA:n evoluutioon. Tutkijat kertovat löytäneensä kokonaan "uuden mekanismin, jolla evoluutio voi muuttaa eliön ulkonäköä (karvoitusta)." Heidän mukaansa mikroRNA hienosäätää geenien ilmentymistä, joten "evolutiiviset muutokset mikroRNA:n tuotannossa olisivat hienostunut tapa vaikuttaa eliön morfologiaan."

Kalifornian yliopiston johtaman tutkimuksen mukaan mikroRNA toimii geenien vaimentajana. Ja vaikka se lisäisi  geenin ilmentymistä, niin silti meidän olisi kyettävä vastaamaan kysymykseen: Miten geenisäätely liittyy evoluutioon? MikroRNA ei tuota uutta geneettistä informaatiota, uusia metabolia reittejä tai uusia biologisia rakenteita. Mikäli se tuottaisi jotain näistä, niin siinä tapauksessa me kenties voisimme yhdistää mikroRNA:n evoluutioon.

Uudet mikroRNA:sta tehdyt havainnot osoittavat taas kerran, että "roska-DNA":lla on tärkeä säätelytehtävä solussa. Olemassa olevien geenien hienosäätö ei kuitenkaan selitä darwinistista evoluutiota. Mutta hienosäätö voidaan selittää älykkäällä suunnittelulla.


Lähteet:

http://ucrtoday.ucr.edu/14112

sunnuntai 28. huhtikuuta 2013

"Älykäs iho" jäljittelee ihmisen tuntoaistia


Yhdysvaltalaiset ja kiinalaiset suunnittelijat ovat valmistaneet keinotekoisen  ihon koekappaleen, joka jäljittelee ihmisen tuntoaistia.

Keinotekoisella iholla on "tuntoaisti." (Kuva: BBC)

Tämä uusi innovaatio saattaa nopeuttaa älykkään keinotekoisen ihon kehittämistä, joka voisi antaa roboteille tuntoaistin.

Suunnittelijat käyttivät sinkkioksidi nanojohtimia 8000 transistoria käsittävän mikropiirin rakentamiseen. Jokainen transistori kykenee tuottamaan sähköisen signaalin, mikäli se joutuu mekaanisen kuormituksen alaiseksi.

Kosketusherkät transsistorit - takselit (taxels) - ovat yhtä herkkiä kuin ihmisen sormen päät. Professori Zhong Lin Wang kertoo, että keinotekoisella iholla varustetut robotit olisivat älykkäämpiä, sillä ne voisivat tuntea liikkeidensä vaikutuksen.

Tuntoaistin jäljitteleminen keinotekoisesti on ollut haastavaa ja se voidaan saada aikaan mittaamalla resistanssimuutoksia, joita mekaaninen kuormitus aiheuttaa. (Tässä on siis sama periaate kuin venymäliuskoissa, joita käytetään metallirakenteiden kuormituksen mittauksissa).

Georgian Teknillisen yliopiston tutkijoiden kehittämässä menetelmässä sovelletaan kuitenkin toisenlaista fysikaalista ilmiötä - pieniä polarisaatiomuutoksia, joita syntyy, kun pietsosähköisiä kappaleita siirretään tai kuormitetaan mekaanisesti.

"Tämä uusi tekniikka auttaa meitä kontrolloimaan elektronisia laitteita suoraan mekaanisen kuormituksen perusteella," Wang lisää.

Keinotekoisen ihon valmistaminen on teknisesti haastavaa ja lopputuote on "älykäs iho." Kehitysopin mukaan tämän "älykkään ihon" malli ja esikuva on syntynyt älyttömän prosessin tuloksena. Koskahan tutkijat ryhtyvät soveltamaan älytöntä suunnittelua älykkäiden päämäärien saavuttamiseksi?


Lähde:

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-22302487

lauantai 27. huhtikuuta 2013

Dawkins tittelisateessa


Brittiläinen Prospect-lehti on nimennyt maailman tunnetuimman ateistin ja evoluutioteorian puolustajan Richard Dawkinsin "maailman johtavimmaksi ajattelijaksi" ("world's top thinker"). Samana päivänä maailman johtava tiedelehti Nature kritisoi tieteen popularisoijia evoluution julistamisesta selvitetyksi kysymykseksi. Lehti nimesi Richard Dawkinsin esimerkiksi No. 1, sellaisen yksinkertaistetun kuvan levittäjästä.

Professori Richard Dawkins on saanut uusia titteleitä. (Kuva: McMurdo McLeod/Guardian)

60 vuotta sitten DNA:n kaksoiskierteestä tuli modernin biologian ja evoluution ikoni. Meille kerrotaan, että DNA:ssa tapahtuvat mutaatiot muodostavat evoluution perustan, jotka yhdessä luonnonvalinnan kanssa ovat saaneet aikaiseksi biosfäärin henkeäsalpaavan monimuotoisuuden.

Koska vain 2 % DNA:sta koodaa proteiineja, niin 98% pidettiin pitkään hyödyttömänä roskana. Viime vuonna julkaistun ENCODE-projektin tulosten mukaan valtaosa tästä "roska-DNA":sta onkin toimivaa ja nyt on ilmeistä, että tämä DNA:n osa on eliöiden rakentamisessa yhtä tärkeää kuin proteiineja koodaava osa.

Tuoreimmassa Nature:n numerossa Philip Ball kirjoittaa:

"Me emme tiedä mitä suurin osa DNA:sta tekee, miten se tekee tai miten se vaikuttaa eliön ominaisuuksiin. Toisin sanoen me emme ymmärrä sitä, miten evoluutio toimii molekyylitasolla."

"Epäilemättä darwinistinen luonnonvalinta ajaa useimpia evolutiivisia muutoksia..  mutta tiedemiehet eivät ole yksimielisiä siitä, ajaako pääasiassa luonnonvalinta evoluutiota myös molekyylitasolla."

Kuitenkin tieteen popularisoijat jatkavat vanhaa tarinaansa, ikäänkuin kaikki olisi ennallaan. Ball kirjoittaa:

"Tuskin kuiskauksen omaisesti tämä kiihkeä väittely saavuttaa suuren yleisön. Esimerkiksi voisi ottaa Richard Dawkinsin viime vuonna Prospect-lehdessä tekemä kuvaus geenistä, joka Dawkinsin mukaan "on ainutlaatuinen ja itsenäinen kopioituja, johon darwinistinen luonnonvalinta kohdistuu, ilman vihjaustakaan siitä, että luonnonvalinta toimii kaikilla biologian tasoilla."

Ball arvelee, että evoluution populaaritarinat kiillotetaan sen vuoksi, etteivät kehitysoppikriitikot (karvakuono yms.) voisi käyttää hyväksi [todellisen] tilanteen epävarmuutta. Mutta hän toteaa, että "me olemme jo tarpeeksi vanhoja tietääkseemme tähän kysymykseen liittyvistä epäilyistä ja väittelyistä, jotka jättävät enemmän kysymyksiä kuin antavat vastauksia."

Niin, emmeköhän me ole jo tarpeeksi vanhoja sallimaan vapaan keskustelun alkuperäkysymyksessä, ilman että kenenkään tarvitsee näkemystensä vuoksi joutua pilkan, ivan tai painostuksen kohteeksi.

Ja tämän kunnioitettavan periaatteen vuoksi meidän on toki sallittava maailman suurimman ajattelijan jatkaa evoluution kiillotetun kuvan levittämistä.


Lähde:

http://www.evolutionnews.org/2013/04/worlds_leading_071641.html

perjantai 26. huhtikuuta 2013

DNA:n lukukoneiden törmäykset kiihdyttävät evoluutiota


Washingtonin yliopistossa tehdyn tutkimuksen mukaan bakteerien evoluutiota kiihdyttävät DNA:n lukukoneiden törmäykset, koska ne lisäävät mutaatioiden määrää.

Replikaatiohaarukka. Vasemmalla on johtojuoste (leading strand) ja oikealla laahaava juoste (lagging strand). (Kuva: scoopweb.com)

Tutkijoiden mukaan heidän malliorganisminsa - Bacillus subtilis - käyttää erityistä taktiikkaa evoluution nopeuttamiseen. Se organisoi tietyt geeninsä niin, että ne joutuvat useammin DNA:n lukukoneiden törmäysten kohdalle, mikä aiheuttaa näihin geeneihin useampia mutaatioita. Tutkijat uskovat, että tätä samaa evoluution kiihdyttämismekanismia käyttävät myös monet muut eliöt.

Replikaatio eli DNA:n informaation kopioiminen (uutta solua varten) ja transkriptio eli DNA:n informaation luku proteiinin valmistamiseksi eivät tapahdu solussa eri aikaan eikä eri paikassa. Tämän vuoksi lukukoneiden törmäykset ovat väistämättömiä. DNA-juostetta pitkin nopeasti liikkuva replikaatiokoneisto (DNA-polymeraasi) voi pysähtyä törmättyään hitaampaan transkriptio(luku)koneistoon, joka voi liikkua joko samaan tai vastakkaiseen suuntaan.

Välttääkseen yhteentörmäyksiä bakteerit sijoittavat useimmat geeninsä johtojuosteeseen. Useimmat lukukoneiden nokkakolarit tapahtuvat laahaavassa juosteessa. Kuitenkin B. subtilis-bakteerin geeneistä 25 % sijaitsee laahaavassa juosteessa ja niistä 6 % on elintärkeitä (essential).

Tutkijoiden mukaan lukukoneiden törmäyksistä johtuvat mutaatiot aiheuttavat merkittäviä muutoksia proteiinien rakenteisiin ja niillä on kauaskantoisia vaikutuksia eliöiden sopeutumiseen ja evoluutioon.

Tässä tapauksessa tutkijat pitävät bakteereita varsin aktiivisina eliöinä. Ne vaikuttavat omaan sopeutumiseensa ja evoluutioonsa sijoittamalla geeniinsä tietyllä tavalla. Tämä vaikuttaa ihan älykkäältä suunnittelulta. Bakteerit eivät taida tietää, että älykäs suunnittelu on käsite, joka on julistettu pannaan biologian piirissä. Voi niitä onnellisia olioita!

Kokonaan toinen juttu on se, että toisessa tutkimuksessa tiedemiehet näkivät mutaatiot vain haitallisina ja he pitivät DNA:n lukukoneiden tehokasta korjausta erittäin tärkeänä eliön hengissä pysymiselle.


Lähde:

http://www.washington.edu/news/2013/03/29/head-on-collisions-between-dna-code-reading-machineries-accelerate-gene-evolution/

torstai 25. huhtikuuta 2013

Uusi tekniikka paljastaa kvanttibiologian suunnitteluperiaatteita


Chicagon yliopiston tutkijat ovat luoneet synteettisen yhdisteen, joka jäljittelee fotosynteesin monimutkaista kvanttiefektiä. Tekniikka saattaa tarjota uusia keinoja aurinkoenergiaa hyödyntävän teknologian kehittämisessä.

(Kuva: University of Chicago)

Tutkijat ovat suunnitelleet pieniä molekyylejä, jotka ylläpitävät pitkäaikaista kvanttikoherenssia, jotka ovat makroskooppisesti havaittavia kvanttisuperpositioita - kvanttimekaniikan perustavia käsitteitä, jossa yhdellä kvanttihiukkasella (esim. elektronilla) on kaksi eri tilaa samanaikaisesti.

Kvanttiefektit ovat yleensä merkityksettömiä suurissa ja lämpimissä systeemeissä. Tutkijat ovat kuitenkin havainneet, että kvanttisuperpositioilla on tärkeä rooli fotosynteesin lähes täydellisen kvanttitehokkaassa valoenergian talteenotossa, vaikka tämä tapahtuu fysiologisessa lämpötilassa (30-40 C).

Fotosynteettiset antennit - proteiinit, jotka organisoivat klorofyllit ja muut valoa absorboivat molekyylit kasveissa ja bakteereissa - tukevat superpositioita, jotka säilyvät epätavallisen kauan. Tutkijat uskovat eliöiden kehittäneen keinoja superpositioiden ylläpitämiseksi. Tämä mahdollistaa fotonin energian tehokkaan talteenoton ja siirtämisen solun muihin osiin, joissa se muutetaan kemialliseksi energiaksi (esim.ATP).

Uuden tutkimuksen mukaan tätä samaa kvanttimekaanista tekniikkaa voidaan soveltaa myös keinotekoisissa yhdisteissä.

"Ennenkuin nämä koherenssit havaittiin keinotekoisessa järjestelmässä, niin tällaisten monimutkaisten [kvantti ]ilmiöiden tuottamista luonnon ulkopuolella pidettiin epävarmana," tutkija Dugan Hayes kertoo.

Tämä on hienoa. Tutkijat ovat kovan työn tuloksena onnistuneet jäljittelemään fotosynteesissä tapahtuvaa monimutkaista kvanttiefektiä ja näin he siis tulivat osoittaneeksi, että tällaisen monimutkaisen kvanttiefektin tuottaminen on mahdollista älykästä suunnittelua soveltaen.

Tutkimus ei kuitenkaan todista sitä, että fotosynteesi olisi voinut syntyä itsestään ilman älykästä suunnittelijaa.




Lähde:

http://www.newswise.com/articles/technique-unlocks-design-principles-of-quantum-biology

Kenneth Miller ja β-globiini pseudogeeni


Professori Kenneth Miller käyttää β-globiini pseudogeeniä todisteena ihmisen ja simpanssin polveutumisesta yhteisestä esi-isästä, sekä kumoamaan älykkään suunnittelun geenien alkuperän selittäjänä. Mutta millainen Millerin argumentti oikeastaan on?

Käytännössä Millerin argumentti on ns. homologia-argumentti, jota käytetty jo pitkään todisteena eliöiden yhteisestä polveutumisesta. Sen mukaan eliöiden samankaltaisuudet voidaan selittää vain eliöiden yhteisellä polveutumisella. Argumenttia perustellaan todennäköisyydellä: on erittäin epätodennäköistä, että samanlainen (samankaltainen) rakenne syntyisi sattumalta kaksi eri kertaa (tai useampia kertoja).

Homologia-argumenttiin liittyy kuitenkin merkittävä reunaehto. Eliöt, joihin homologia-argumenttia voidaan soveltaa, on kyettävä sijoittamaan fylogeneettiseen evoluutiopuun samaan haaraan niin, että yhteinen polveutuminen voidaan osoittaa.

Juuri tämä reunaehto tekee homologia-argumentista tieteellisesti erittäin mielenkiintoisen. Mikäli eliöitä ei voida samankaltaisuuden perusteella sijoittaa polveutumisen osoittavalla tavalla fylogeneettiseen evoluutiopuuhun, niin silloin samankaltaisuuksien sanotaan johtuvan konvergenttisestä evoluutiosta (tai horisontaalisesta geeninsiirrosta). Tästä on useita esimerkkejä:

1. Ligniini maakasveissa ja merilevässä

Ligniinin tapauksessa tutkijat myöntävät, että sen monimutkaisen biosynteesin kehittyminen kahteen kertaan on ollut "helvetinmoinen sattuma."

2. Prestin-kuulogeeni pikkulepakossa ja pullonokkadelfiinissä.

3. C4-fotosynteesi kukkakasveissa

Monimutkaisuudestaan huolimatta C4-fotosynteesin uskotaan kehittyneen itsenäisesti ainakin 62 eri kertaa.

Näiden havaintojen perusteella voidaan muotoilla evoluution homologialakiEliöiden samankaltaisuudet todistavat yhteisen polveutumisen, paitsi silloin, kun ne todistavat samankaltaisten ominaisuuksien kehittyneen toisistaan riippumattomasti.


tiistai 23. huhtikuuta 2013

Dover-uusinta: beta-globiini pseudogeenillä onkin toiminto!


Genome Biology and Evolution-tiedelehdessä julkaistun uuden tutkimuksen mukaan kuuluisalla β-globiini pseudogeenillä on toiminto. Mutta miksi β-globiini pseudogeeni on niin kuuluisa?


No, se on ollut Näyte A, jota älykästä suunnittelua kritisoivat käyttivät todisteena oikeudessa osoittamaan, että ihmisen genomi on täynnä  hyödytöntä ja toimimatonta roskaa, joten se ei voi olla suunniteltu. Todistajalausuntonsa alussa vuonna 2005 Kitzmiller v. Dover-oikeudenkäynnissä Brown yliopiston biologian professori Kenneth Miller todisti, että β-globiini pseudogeeni "on viallinen ja siinä on useita molekyylivirheitä, jotka tekevät geenistä toimimattoman." Lisäksi hän kertoi oikeudelle:

"Ja se tosiasia, että näillä kolmella lajilla on sama virhe, ohjaa meidät vain yhteen johtopäätökseen ja se on sama, jonka Charles Darwin ennusti lähes 150 vuotta sitten: kaikilla näillä kolmella lajilla on yhteinen esi-isä. Yhteensopivat virheet todistavat yhteisen polveutumisen."

Vuonna 2008 julkaistussa kirjassaan Only a Theory Miller vielä selvemmin väittää tämän geenin kumoavan älykkään suunnittelun teorian. Hän kirjoittaa: "β-globiini pseudogeenin yksityiskohtainen analyysi osoittaa, että mutaatioiden sarja on tehnyt siitä toimimattoman" (s. 102). Millerin mukaan tämä riittää tekemään selvää älykkäästä suunnittelusta.

"Gorillan ja simpanssin [β-globiini] pseudogeeneissä on täsmälleen samat virheet... ei ole mitään järkeä väittää, että kuusi samanlaista virhettä olisi syntynyt sattumalta kolmessa riippumattomassa lajissa. Ainoa järkevä tulkinta on se, että alkuperäiset virheet syntyivät sattumalta kolmen lajin yhteisessä esi-isässä. Genomin tekijänoikeutta käsittelevässä oikeusistunnossa kaikki viittaukset suunnittelijaan voitaisiin heittää samantien ulos."

Mutta uuden tutkimuksen mukaan β-globiini pseudogeeni ei olekaan viallinen, vaan sillä on tärkeä geenin ilmentymistä ohjaava säätelytehtävä.

Ihmisellä kuusi geeniä liittyy β-globiinin tuottamiseen.  β-globiini-proteiini on toinen kahdesta globiinimolekyylistä, jotka yhdessä muodostavat hemoglobiinin. Näistä kuudesta geenistä viisi koodaa  β-globiini-proteiinia, mutta kuudennella - kuuluisalla  β-globiini pseudogeenillä - on ennenaikainen stop-kodoni, joka estää sitä tuottamasta täydellistä β-globiinin RNA-transkriptiota. Kehitysopillinen lähtökohta on saanut monet tutkijat - Miller mukaanlukien - olettamaan, että tämä "pseudogeeni" on toimimatonta geneettistä roskaa. Kuitenkin jotkut tiedemiehet ajattelivat itsenäisesti ja tutkivat asiaa hieman tarkemmin.

Nämä tutkijat tarkastelivat  β-globiini-geenien kopioita (ml. pseudogeenin kopio HBBP1) 1092 ihmisestä, jotka edustivat 14 eri populaatiota eri puolilla Maapalloa. He tarkastelivat samoja geenejä myös simpanssissa. Kun tutkijat vertasivat eri populaatioiden ja eri lajien geenikopioita he havaitsivat, että geenien vaihtelu (erilaisuus) oli vähäisempää kuin olisi ollut odotettua, mikäli geenit olivat toimimattomia ja niihin olisi kumuloitunut neutraaleja mutaatioita tasaisella nopeudella. Tämä havainto viittaa siihen, että β-globiini pseudogeeni ei ole toimimaton, vaan sillä on toiminto.

Tutkijoiden mukaan havainnot viittaavat siihen, että β-globiini pseudogeenillä on merkittävä geenin säätelytoiminto. Vaikka tätä toimintoa ei vielä tunneta yksityiskohtaisesti, niin se on kuitenkin selvää, että β-globiini pseudogeeni ei ole evoluution (ja oletetun polveutumisen) kuluessa kertynyttä hyödytöntä roskaa.

Tämä tarkoittaa myös sitä, että Kenneth Millerin oikeudelle toimittama Näyte A ei kelpaa todistamaan polveutumista yhteisestä esi-isästä eikä kumoamaan älykästä suunnittelua ihmisen genomin alkuperän selittäjänä.

Karvakuono on iloinen siitä, että kehitysopilliset ajatusrakennelmat eivät ole vakuuttaneet kaikkia tutkijoita, vaan he ovat itsepäisesti ja itsenäisesti etsineet uutta tietoa sieltäkin missä sitä ei pitäisi olla. Tässä tapauksessa nämä tutkijat olivat:

Ana Moleirinho, Susana Seixas, Alexandra M. Lopes, Celeste Bento, Maria J. Prata ja Antonio Amorim.

Obrigado a todos!


Lähde:

http://www.evolutionnews.org/2013/04/an_icon_of_the_071421.html

maanantai 22. huhtikuuta 2013

DNA:n kontrollipaneli


Tutkijat ovat löytäneet pitkiä DNA:n osia, jotka toimivat geenien kontrollipaneleina. Niitä näyttää olevan kaikissa soluissa. Näihin kontrollipaneleihin - supersäätimiin (superenhancers) - kiinnittyy monia proteiineja, jotka vaikuttavat lähellä olevien geenien ilmentymiseen. Aiheesta on julkaistu kaksi (1,2) tutkimusta Cell-tiedelehdessä.

(ZENTILIA/SHUTTERSTOCK)

Kaikissa kehon soluissa on (lähes) samanlainen geneettinen informaatio, mutta niissä ovat aktivoituneet eri geenit. DNA:ssa olevat lyhyitä pätkiä - säätimiä (enhancers) - jotka toimivat kytkimien tavoin laittaen geenin päälle, kun tietty proteiini kiinnittyy niihin. Lisäksi nämä säätimet tulevat entistä tehokkaammiksi, mikäli useita säätimiä liittyy yhteen. Syöpätutkija ja molempien tutkimusten vanhempi kirjoittaja Richard Young (Whitehead Institute, Cambridge, MA) on nimennyt nämä suuret ryhmittymät supersäätimiksi.

Jakob Lovén:n johtamassa tutkimuksessa tarkasteltiin syöpäsoluja, joiden hallitsematon kasvu johtui MYC-nimisestä geenistä. Tutkijat havaitsivat, että supersäätimiä oli syntynyt MYC-geenin lähelle ja että ne katalysoivat suuria määriä MYC-proteiinia. He havaitsivat myös, että supersäätimiä oli mahdollista häiritä, jolloin MYC-proteiinin määrä romahti. Warren White kollegoineen osoitti sitten, että tavalliset terveet solut näyttivät myös olevan riippuvaisia supersäätimistä.

Youngin mukaan supersäätimien virheherkkyys (fragility) saattaa tarjota tiedemiehille hedelmällisen väylän syöpätutkimukseen.

Youngin tutkimusryhmä löysi supersäätimet selvittäessään geneettistä arvoitusta. Vuonna 2011 oli raportoitu, että Brd4-proteiinin estäminen leukemiaa sairastavissa hiirissä romahdutti myös MYC-proteiinin määrän syöpäsoluissa ja esti niiden lisääntymisen. Mutta koska Brd4:n tiedetään auttavan säätimien aktivoinnissa myös terveissä soluissa, niin miksi Brd4-estäjillä ei ollut vaikutusta terveisiin soluihin? "Ajattelin, että ehkäpä Brd4 tekee jotain erityistä MYC-geenille, jota se ei tee muille geeneille," Young kertoo.

Lovén kollegoineen osoitti, että Brd4 sitoutui epätavallisen pitkiin DNA-juosteisiin. Säätimet ovat tavallisesti 500 emäsparia pitkiä, mutta Brd4 sitoutui yli 40 000 emäsparin pituisiin juosteisiin MYC-geenin lähellä.

Whyte kollegoineen osoitti sitten, että supersäätimet saattoivat toimia myös terveissä soluissa. He havaitsivat, että supersäätimet kontrolloivat kantasoluja monipotentteina - kyvykkäinä kehittymään moniksi erilaisiksi solutyypeiksi - ylläpitäviä geenejä. Supersäätimet kontrolloivat myös lihasproteiineja valmistavia geenejä.

Viime vuonna ENCODE-projekti raportoi, että se oli tunnistanut n. miljoonan säätimen kytkinpanelin ihmisen genomissa. Tutkimusryhmänsä havaintojen perusteella Young arvelee, että jotkut näistä säätimistä ei toimi yksin, vaan ne muodostavat suurempia ryhmiä. Näiden supersäätimien sijainti ja muoto vaihtelisi solutyypin mukaan, niin että geenit antavat jokaiselle solulle sille tunnusomaisen identiteetin (muodon). "Tämä näyttää erittäin hienolta (cool) biologiselta ilmiöltä, jossa säädinryhmittymät näyttävät toimivan yhteistyössä (as a unit)," John Stamatoyannopoulos, Washingtonin yliopiston (Seattle) syöpätutkija ja ENCODE-projektin päätutkija sanoo.

Naturen artikkeli kutsuu supersäätimiä aivoiksi (mastermind), jotka ohjaavat kaikkea solun toimintaa (running the show). Vielä vähän aikaa sitten nämä "aivot" olivat evoluution kuluessa kertynyttä ylijäämää, jota kutsuttiin "roska-DNA":ksi. Nyt se onkin "hieno biologinen ilmiö."

Merkille pantavaa on myös tutkijoiden havainto supersäätimien virheherkkyydestä. Pienikin poikkeama hienosäädetystä järjestyksestä johtaa ongelmiin solun ja eliön kannalta. Evoluutiolle ei tällaisen järjestyksen keskellä jää paljon tilaa, vaikka kehitysopin mukaan tämä miljoonan kytkimen kontrollipaneli on syntynyt sattumalta. Tuuria on kyllä täytynyt olla matkassa.



Lähde:

http://www.nature.com/news/super-powered-switches-may-decide-cell-fate-1.12794

sunnuntai 21. huhtikuuta 2013

Luun rakenne on selvitetty lähes atomin tarkkuudella


MIT:n tutkijat ovat kuvanneet luun rakenteen lähes atomin tarkkuudella. Tutkimuksessa selvitetään luun lujuuden molekulaariset syyt. Tutkimus on julkaistu Nature Communications-tiedelehdessä.

Luun molekyylirakenne. (Kuva: MIT)

Kehoamme tukevat erittäin lujat luut muodostuvat niin monimutkaisesta molekyylirakenteesta, että sen selvittäminen on väistänyt parhaita tutkijoitamme vuosikymmenien ajan.

Mutta viimeinkin MIT:n tutkimusryhmä on onnistunut selvittämään luun rakenteen lähes atomin tarkkuudella. Vuosikausia kestäneessä tutkimuksessa käytettiin apuna supertietokoneita ja laboratoriokokeita, joilla lasketut tulokset varmistettiin.

Materiaalitutkija Markus Buehler kertoo, että tehtävänä oli selvittää kuinka kaksi hyvin erilaista materiaalia -  pehmeä ja joustava kollageeni sekä kova ja hauras apatiitti - yhdessä muodostavat kovan, lujan ja joustavan materiaalin.

"Nämä rakenneosat ovat niin erilaisia, että "tarkastelemalla niitä erikseen ei voida päätellä sitä, kuinka luu toimii, Buehler sanoo. "Hydroksiapatiitti on kuin liitua. Se on hyvin haurasta eikä se kestä yhtään taivutusta." Kollageeni - josta liivate tehdään - sensijaan on epämääräistä hyytelömäistä ainetta.

Kumpikaan aine yksinään ei voisi tuottaa kehon tarvitsemaa tukea. "[Luussa] käytetään hyödyksi molempien aineiden parhaat ominaisuudet," Buehler sanoo.

Avain luun ominaisuuksiin on tavassa, jolla nämä kaksi ainetta ovat liittyneet toisiinsa. Ja juuri sitä tiedemiesten on ollut vaikea selvittää. Luu muodostaa monimutkaisen kolmiulotteisen rakenteen, jonka selvittäminen vielä muutama vuosi sitten olisi kestänyt useita vuosia supertietokoneillakin. Tehtävä onnistui vasta uusimmilla tietokoneilla kuukausia kestäneiden laskutoimitusten ja laboratoriokokeiden jälkeen.

Eräs ratkaiseva yksityiskohta on se, että kollageenimatriisissa on pieniä levymäisiä hydroksiapatiittihiukkasia. Näitä kahta ainetta pitää yhdessä sähköiset voimat, jotka sallivat niiden hiukan liikkuvan toistensa suhteen rikkoutumatta.

"Tällä järjestelyllä näistä kahdesta materiaalista saadaan esiin parhaat ominaisuudet," Buehler sanoo. "Hydroksiapatiitti ottaa vastaan voimat ja kollageeni vastaa venymisestä."

Tutkimustulos voi myös auttaa selvittämään joidenkin luusairauksien syitä (osteoporoosi, hauraat luut).

"Voimme käyttää tätä mallia selvittämään syitä luun haurastumiseen," sanoo tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja tutkijatohtori Arun Nair. Esimerkiksi kollageeni muodostuu tuhansista aminohapoista, "mutta mikäli vain yksi aminohappo muuttuu, niin se muuttaa mineraalien muodostumistapaa luun sisällä."

"Tämän vuoksi malli on erittäin tärkeä," hän lisää. Ilman sitä emme tietäisi miksi sairaus muuttaa luun ominaisuuksia. Nyt me tutkia hyvinkin pienen muutoksen vaikutuksia mineraalien kasvuun tai sitä kuinka voimat ja muodonmuutokset jakautuvat.

Lopulta tämä työ voi auttaa uusien luun kaltaisten materiaalien kehittämisessä, joko korvaamaan luita tai sitten  käytettäväksi uutena rakennemateriaalina. "Toivomme, että voimme toistaa tämän [luun rakenteen] laboratoriossa," Buehler sanoo.

Luun rakenne, jossa kahden hyvin erilaisen materiaalin parhaimmat ominaisuudet on saatu esiin ja jonka selvittämiseen on tarvittu tehokkaimmat supertietokoneemme ja vuosia kestänyt tutkimustyö, on kehitysopin mukaan syntynyt itsestään sattumalta.

On meidän onni, että evoluutio on tähän mennessä edennyt jo niin pitkälle, että luun hienosäädetty rakenne on tullut valmiiksi. Olisi nimittäin perin onnetonta, jos ei voisi olla varma onko lapsella toimivat luut vai ei. Tosin joidenkin ihmisten kohdalla tämä hienosäätö on mutaatioiden (ne muodostavat evoluution perustan) seurauksena siirtynyt pois paikoiltaan ja he kärsivät tästä hienosäädön vinksahtamisesta erilaisina sairauksina.


Lähde:

http://web.mit.edu/newsoffice/2013/decoding-the-structure-of-bone-0416.html



perjantai 19. huhtikuuta 2013

Massiivinen varhainen tähtitehdas on löydetty


Tähtitieteilijät ovat löytäneet avaruudesta  massiivisen galaksin, jossa uskotaan syntyvän uusia tähtiä 3000 Auringon massaa vastaava määrä vuodessa. Galaksi - HFLS3 - on 12,8 miljardin valovuoden päässä Maasta eli se oli olemassa hyvin varhaisen maailmankaikkeuden aikana.


Galaksissa tähtien syntynopeuden kerrotaan olevan 2000 kertaa suurempi kuin linnunradassa.

"Tämä on yksityiskohtaisin havainto tällaisesta kaukaisesta galaksista, mitä koskaan on tehty," sanoo Dominik Riechers Cornellin yliopistosta. "Tällaisista galakseista saatava yksityiskohtainen tieto auttaa ymmärtämään kuinka galaksit ja galaksijoukot syntyivät varhaisessa maailmankaikeudessa."

"Tämä galaksi on todiste siitä, että massiivinen tähtien syntyprosessi oli käynnissä jo 880 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen," Riechers kertoo. "Olemme saaneet arvokkaan havainnon ensimmäisten galaksien syntykaudelta."

Tutkijat uskovat uusien havaintotekniikoiden auttavan ymmärtämään sitä, kuinka ensimmäiset galaksit syntyivät varhaisessa maailmankaikkeudessa.

Tässäkään tapauksessa yhtään uuden tähden syntymää ei ole havaittu, mutta se ei estä kehitysoppiin uskovia uskomasta siihen, että avaruudessa syntyy ja on syntynyt uusia tähtiä itsestään. Kehitysoppiin kuuluu erilaisten kehitysprosessien kuvittelu ja teoreettinen rakentelu. Siinä sitä työsarkaa riittääkin.


Lähde:


Replikaatiokoneiston tehokas korjaus on erittäin tärkeää solulle


Yorkin yliopiston johtama tutkimusryhmä on havainnut, kuinka pysähdykset DNA:n kopioinnissa voivat aiheuttaa syöpää ja muita sairauksia. Tutkimus on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)-tiedelehdessä.

Vasemmalla: DNA:n replikaatio toimii ilman pysähdyksiä. Oikealla: DNA replikaatiossa on pysähdyksiä, jotka johtavat  mutaatioihin ja solun kuolemaan. Viat tekevät soluista pitkulaisia.

Professori Peter McGlynn:n johtama tutkimusryhmä on havainnut, että DNA:ta kopioivat molekyylikoneet pysähtelevät usein replikaation aikana, mikä johtaa vaarallisten mutaatioiden syntyyn.

Tutkimuksessa käytettiin Escherichia coli-bakteeria, joka on ollut jo pitkään DNA-tutkimusten malliorganismi. Bakteerilla tehdyt havainnot pätevät myös ihmisiin.

"Työmme osoittaa, että kun organismi yrittää kopioida (replikaatio) geneettistä materiaaliaan (DNA), niin replikaatiokoneisto pysähtelee usein, mikä on ensimmäinen askel kohti mutaatioita, jotka ihmisessä voivat aiheuttaa syöpää ja geneettisiä sairauksia," McGlynn sanoo.

"Olemme selvittäneet sen, mikä aiheuttaa nämä häiriöt ja sen kuinka solut normaalisti korjaavat vikaantuneen replikaatiokoneiston. Työmme myös osoittaa sen, että tehokas korjausjärjestelmä on erittäin tärkeää solulle, jotta geneettinen koodi ei korruptoidu."

Tämäkin tutkimus osoittaa, että solulle on erittäin tärkeää tehokkaasti toimiva korjausjärjestelmä, joka kykenee vähentämään replikaatiossa syntyviä kopiointivirheitä. Kopiointivirheet eli mutaatiot ovat solulle haitallisia ja ne johtavat vain geneettisen koodin rappeutumiseen.

Kehitysopin mukaan mutaatiot ovat evoluution ja elämän monimuotoisuuden perusta. Empiiriset havainnot eivät tue tätä väitettä. Se on vain naturalistiseen ideologiaan perustuva uskomus.


Lähde:

http://www.york.ac.uk/news-and-events/news/2013/research/dna-copying-process/


torstai 18. huhtikuuta 2013

Valtaoja ei osallistu Turun Usko ja tiede-seminaariin


Turun yliopiston avaruustähtitieteen professori ja tunnettu tieteen popularisoija Esko Valtaoja ei osallistu Turussa järjestettävään Usko ja tiede-seminaariin. Valtaoja kertoi asiasta karvakuonolle lähettämissään viesteissä.

Professori Esko Valtaoja (Wikipedia).

Tieteen rakkikoira tiedotti professori Esko Valtaojalle Turussa 25.5. järjestettävästä Usko ja tiede-seminaarista ja välitti samalla myös epävirallisen kutsun professorille.

Vastauksissaan professori Valtaoja totesi mm. "enpä näe oikein hyödylliseksi osallistua näihin "herätyskokouksiin", sillä sitähän ne ovat, vailla kosketusta oikeaan tieteeseen ja tieteen tekemiseen."

"Varmaan läsnäoloni motivoisi ihmisiä osallistumaan, mutta en halua motivoida ihmisiä osallistumaan kokouksiin, jotka ovat hengeltään ja sisällöltään vastakkaisia vilpittömälle, totuutta etsivälle tieteelle, ja joissa johdetaan joko tarkoituksella tai ns. uskon sokaisemina harhaan ihmisiä väittämällä, että kyse on kristinuskosta. Viittaan taas kerran P. Augustinukseen, joka surkutteli sitä, kuinka innokkaat mutta tietämättömät kristityt nolaavat itsensä ja häpäisevät uskontonsa sivistyneitten pakanoiden kanssa inttäessään..."

Näin siis professori Esko Valtaoja. Sanomattakin on selvää, että karvakuono ei allekirjoita kaikkia professori Valtaojan näkemyksiä, mutta erityisesti karvakuonoa surettaa se, että alkuperäkysymystä käsitteleviin tilaisuuksiin ei saada edustusta kaikista merkittävimmistä ideologisista leireistä. Tällöin erityisen mielenkiintoista keskustelua ei synny. Ns. yes-yes-seminaareista puuttuu jännite, joka syntyy vain mikäli samalla areenalla tuodaan esiin ja puolustetaan selkeästi erilaisia näkökantoja.

Osallistumalla Turun seminaariin professori Valtaoja olisi voinut yleisön edessä perustella oman näkemyksensä todellisuuden perimmäisestä luonteesta. Samalla hän olisi voinut selvittää yksityiskohtaisesti sen  miksi hän pitää Turun Usko ja tiede-seminaaria yrityksenä johtaa ihmisiä harhaan valehtelemalla tai turvautumalla epätieteellisiin väitteisiin.

Mutta kaikesta huolimatta karvakuono suosittelee Turun seminaaria kaikille alkuperäkysymyksestä kiinnostuneille.

tiistai 16. huhtikuuta 2013

"Roska-DNA" ohjaa aivojen kehitystä


DNA:n osilla, joita on pidetty hyödyttömänä "roska-DNA":na, on tärkeä rooli aivojen kehityksessä ja ilmeisesti myös tuhoisissa neurologisissa sairauksissa. Tutkimus on julkaistu Cell Stem Cell-tiedelehdessä.

Hiiren aivoissa geeneihin vaikuttavia värjättyjä RNA-molekyylejä. (Kuva: Alexander Ramos)

Kalifornian yliopiston (San Francisco [UCSF]) tutkijoiden tekemä havainto vauhdittaa lisää hiljattain virinnyttä, mutta pitkään laiminlyötyä "roska-DNA"-tutkimusta.

Kalifornian yliopiston tutkijan mukaan tutkimus on keskittynyt geeneihin ja geenituotteisiin, vaikka suurin osa DNA:sta sijaitsee geenien ulkopuolella. Tämä geenien ulkopuolinen "roska-DNA" on pääasiassa sysätty syrjään ja jätetty huomiotta geenitutkimuksessa.

UCSF:n tutkimusryhmä tutkii pitkää ei-koodaavaa RNA:ta (long noncoding RNA [lncRNA]), joka valmistetaan DNA-mallista samalla tavoin kuin geenien RNA.

"Näiden arvoituksellisten RNA-molekyylien rooli aivoissa on vasta alkamassa selvitä," apulaisprofessori Daniel Lim kertoo.

Alexander Ramos havaitsi vahvan yhteyden 88 lncRNA:n ja Huntingtonin sairauden välillä. Hän havaitsi heikomman yhteyden tiettyjen lncRNA-ryhmien ja Alzheimerin taudin, masennuksen ja eräiden syöpien välillä.

"Alex oli se tutkimusryhmän jäsen, joka kehitti tämän uuden tutkimussuunnan, teki useimmat kokeet ja liitti tulokset laboratorion muihin töihin," Lim sanoo.

Koska lncRNA ei osallistu proteiinien valmistukseen, sen ei oletettu vaikuttavan mitenkään solun kohtaloon tai toimintaan.

Havaintojen mukaan lncRNA näyttää sitovan proteiineja DNA:han ja siten se epäsuorasti vaikuttaa geenien aktivaatioon. LncRNA:n vaikutus on siis "epigeneettinen".

Tutkimuksessa löydettiin 2000 ennestään tuntematonta lncRNA molekyyliä, jotka liittyvät keskushermostoon. Kaikkiaan niitä arvioidaan olevan 9000 nisäkkäissä. Itse asiassa tutkimus tuotti niin paljon uutta tietoa, että yksi tutkimustyhmä ei kykene sitä käsittelemään. UCSF:n tutkimusryhmä julkaisi havainnot verkkosivulla, jotta kaikki kiinnostuneet voivat osallistua lncRNA-tutkimukseen.

Tämä on hyvä esimerkki siitä kuinka kehitysoppi torppaa tutkimusta. Evoluution kuluessa kertynyt roska ei kiinnostanut tutkijoita, minkä vuoksi merkittävä tutkimusala jäi moneksi vuodeksi lapsipuolen asemaan.

Mikäli tieteellisen ajattelun lähtökohta olisi teistinen ei usko kaikkitietävän Jumalan luomistyöhön, niin silloin olisi perusteltua olettaa, että luomakunnasta löytyy älykkäitä ja tarkoituksenmukaisia rakenteita ja ratkaisuja, jolloin niitä kannattaa myös etsiä.

Tämä tutkimus vahvisti edelleen näkemystä solun ja elämän suunnattomasta monimutkaisuudesta ja hienosäädöstä, jonka selittäminen tarkoituksettomalla evoluutioprosessilla käy yhä toivottomammaksi.


Lähde:

http://www.ucsf.edu/news/2013/04/105126/brain-development-guided-junk-dna-isn%E2%80%99t-really-junk

maanantai 15. huhtikuuta 2013

Mooren laki ja elämän alkuperä


Kun elämä on kehittynyt (kehitysoppi oletetaan todeksi), sen monimutkaisuus on kasvanut eksponentiaalisesti Mooren lain mukaan. Nyt geneetikot ovat ekstrapoloineet tämän kehitystrendin taaksepäin ja havainneet, että sen mukaan elämä on vanhempi kuin Maapallo.


Mooren laki sanoo, että mikropiirillä transistorien tiheys (ja lukumäärä) kaksinkertaistuu kahden vuoden välein. Mittaamalla transistoritiheys tällä hetkellä voidaan Mooren lakia soveltamalla saada selville se koska transistoreja alettiin käyttää.

Nyt Alexei Sharov ja Richard Gordon ovat soveltaneet samaa periaatetta elämän monimutkaisuuteen. Heidän mukaansa on mahdollista mitata elämän monimutkaisuus sekä monimutkaisuuden kasvunopeus evoluution kuluessa. (Kehityksen oletetaan edenneen prokaryooteista eukaryootteihin ja aina nisäkkäisiin asti). He ovat saaneet tulokseksi eksponentiaalisen kasvukäyrän, mutta nyt tuplaantumisaika on 376 miljoonaa vuotta kahden vuoden sijaan.

Tämä johtaa meidät mielenkiintoisen kysymyksen ääreen. Mitä tapahtuu, jos me ekstrapoloimme ajassa taaksepäin aina elämän syntyyn asti (=monimutkaisuus on nolla)?

Sharovin ja Gordonin tuloksen mukaan elämä syntyi 9,7 +- 2,5 miljardia vuotta sitten. Koska maapallon uskotaan olevan vain 4,5 miljardia vuotta vanha, niin tämä tulos herättää lisää kysymyksiä. Miten ja missä elämä syntyi?

Ehkäpä elämän monimutkaisuus lisääntyi aluksi paljon nopeammin, jolloin aikajanat osuisivat paremmin kohdalleen. Monimutkaisuuden hyppäyksellistä alkua ovat hiljattain esittäneet McShea ja Hordijk.

Sharov ja Gordon kuitenkin tyrmäävät tämän näkemyksen sanomalla sen muistuttavan epäilyttävän paljon Raamatun luomiskertomuksen lyhyttä ajanjaksoa (luominen olisi tapahtunut vain tuhansia vuosia sitten).

He uskovat elämän saaneen alkunsa Maapallon ulkopuolella ennen Maapallon syntyä. Heidän tuloksensa selittäisi myös Fermin paradoksin: koska älyllisen elämän kehittymiseen kuluu n. 10 miljardia vuotta, niin on epätodennäköistä, että maailmankaikkeudessa olisi muita älykkäitä siviilisaatioita meidän lisäksi.

Tämä on ihan hauska tulos ja se varmasti herättää keskustelua evoluutiosta ja alkuperäkysymyksestä kiinnostuneiden keskuudessa.

Olisiko sittenkin niin, että elämän monimutkaisuus todellakin sai alkunsa nopeasti, niinkuin Raamatun luomiskertomuksessa kerrotaan?


Lähde:

http://www.technologyreview.com/view/513781/moores-law-and-the-origin-of-life/

lauantai 13. huhtikuuta 2013

Monimutkaisuutta monimutkaisuudesta


Uusi tutkimus selittää monimutkaisten biologisten rakenteiden alkuperän vaihtoehtoisella tavalla. Tutkimuksen mukaan monimutkaiset rakenteet syntyvät vielä monimutkaisemmista rakenteista.


Perinteisen kehitysopillisen näkemyksen mukaan monimutkaisuus lisääntyy  asteittain (vasemmalla). Uuden mallin mukaan monimutkaisuus on olemassa (lähes) alusta asti ja se vähenee saavuttaen optimitason (oikealla).

Kehitysopin arvostelijat ovat huomauttaneet, että monimutkaisia rakenteita (silmä, aivot, kännykkä, tietokone jne.) ei voi syntyä itsestään sattumaan perustuvan ohjaamattoman prosessin tuloksena. Tässä yhteydessä käytetään usein termiä palautumaton monimutkisuus (irreducible complexity). Palautumattomasti monimutkainen rakenne on sellainen, josta ei voi poistaa yhtään osaa ilman että rakenne menettää alkuperäisen toimintakykynsä. Esimerkiksi ketjujen poistaminen polkupyörästä tekee siitä ajokelvottoman.

Kehitysopin kannattajien mukaan monimutkaisia rakenteita voi syntyä vähitellen itsestään darwinistisella mekanismilla.

Uudessa tutkimuksessa Daniel W. McShea ja Wim Hordijk esittävät, että monimutkaiset rakenteet syntyvät vielä monimutkaisempien rakenteiden menettäessä monimutkaisuuttaan. Esimerkiksi polkupyörä voisi syntyä moposta, jonka tulppa kastuu. Tulpan kastumisen vuoksi mopo ei enää liiku eteenpäin polttomoottorin avustamana, vaan ajajan olisi poljettava sitä (kyseessä täytyy siis olla esim. vm. 1960 Pappatunturi).

Tutkijat esittävät biologisena esimerkkinä selkärankaisen kallon, jonka on havaittu yksinkertaistuneen evoluution kuluessa: kalan kallo on monimutkaisempi kuin ihmisen kallo. (Tällöin on tosin oletettava kehitysoppi todeksi ja uskottava ihmisen olleen joskus muinaisuudessa kala tai kalan kaltainen eliö).

Tutkijoiden esittämä malli, jonka mukaan evoluutio yksinkertaistaa rakenteita on mielenkiintoinen, sillä se on lähempänä luomismallia kuin perinteiden kehitysopillinen malli. McShea ja Hordijk selittävät monimutkaisuuden nopean kasvun alussa evolutionaarisella nollavoimalailla (zero-force evolutionary law, ZFEL). ZFEL:ssä ei periaatteessa ole mitään uutta. Se on yleistys yleisesti hyväksytyistä evoluutiomekanismeista, joihin kuuluu lisääntyminen ja erilaistuminen. ZFEL:n mukaan monimutkaisuus kasvaa alussa nopeasti, koska monimutkaisuutta rajoittavat tekijät eivät ole vielä kehittyneet. Tällöin siis kaikki on mahdollista. Esimerkiksi Nokian lippulaivaälypuhelin olisi tätä periaatetta soveltamalla saatu aikaiseksi jo 10 vuotta sitten ja nyt sitä vain riisuttaisiin, jotta kaikelle kansalla saataisiin ns. karvalakkimalleja.

Vielä kun käyrän alkuhyppäyksen todellinen syy selviää tutkijoille, niin sitten alkaa tieteenteko olla kohdallaan (= vailla mielikuvitusosaa).


Lähde:

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-04/nesc-spa041213.php

perjantai 12. huhtikuuta 2013

Pseudoentsyymeilläkin on toiminto


Uusi tutkimus kyseenalaistaa vallitsevan käsityksen solun toimimattomien entsyymien - pseudoentsyymien - luonteesta. Niiden on uskottu olleen hyödyttömiä evoluutiojäänteitä, mutta ne näyttävätkin olevan osa solun säätelyjärjestelmää. 

(news.uchicago.edu)

Hiljattain tutkijoille selvisi, että pseudogeenit eivät olekaan toimimattomia. Nyt myös pseudoentsyymeiltä on löydetty toiminto.

Mitch Leslie on kirjoittanut aiheesta kaksi artikkelia ("Dead or Alive", "'Dead' Enzymes Show Signs of Life") Science-tiedelehteen.

"Proteiinien entsymaattista kilpailua on vaikea vertailla ja jotkut ilmeiset pseudoentsyymit ovat hämänneet tutkijoita."

Esimerkiksi CASK-entsyymi on "klassinen pseudokinaasi", joka ei osaa tehdä sitä mitä kinaasit normaalisti tekevät eli irrottaa fosfaattiryhmä ATP:ltä ja siirtää se jollekin toiselle proteiinille. Uudet havainnot osoittavat, että CASK "toimii heikkona katalyyttinä", vaikka entsyymin roolia kokonaisuudessaan ei tunneta.

"Noin vuosikymmen sitten biologit ällistyivät havaitessaan, että suuri joukko ihmisen entsyymejä olikin toimimattomia. Tämä havainto oli järkytys, sillä me emme voi elää ilman entsyymien katalysoimia biokemiallisia reaktiota. Kuinka niin moni näistä tärkeistä molekyyleistä olisi voinut menettää toimintakykynsä? Ja miksi keho edelleen tuottaa näitä ilmeisen hyödyttömiä proteiineja?"

Jotkut tutkijat ajattelivat, että tässä täytyy olla jotain vialla ja he osoittautuivat olevan oikeassa, Leslie sanoo. Pseudoentsyymejä on kaikissa organismeissa ja ne ovat hyvin säilyneitä eli samankaltaisia: evoluutio ei ole muokannut niitä. Tämä viittaa siihen, että ne ovat olemassa tiettyä tarkoitusta varten.

"Varmasti monilla toimimattomiksi oletetuilla entsyymeillä on eliöissä joku rooli. Jotkut toimivat auttavat "oikeita" entsyymejä katalysoimaan biokemiallisia reaktioita pakottamalla ne oikeaan muotoon. Toiset tarjoavat proteiineille paikan yhdistymiseen. Jotkut osallistuvat solun kommunikaatioon ja kuljetukseen tai muihin tehtäviin. "Ne osoittautuvat olevan biologisesti erittäin tärkeitä," sanoo proteiinikemisti Susan Taylor Kalifornian yliopistosta. "Ne ovat säilyneet tiettyä tarkoitusta varten."

Tutkijat ovat myös uudelleen ottaneet tarkasteluun "unohdetut geenit", jotka koodaavat pseudoentsyymejä. Evolutionistit uskovat niiden tarjoavan tietoa "entsyymien evoluutiosta." Lääkkeiden kehittäjät "toivovat voivansa hyödyntää niitä turvallisempien ja räätälöidynpien lääkkeiden valmistuksessa." Muut tutkijat haluavat vain tietää mitä varten ne ovat olemassa.

Tutkijoita kiehtoo ajatus, että monien geenien toiminnasta ei tiedetä mitään. Tämän ajatuksen luulisi edistävän tutkimusintoa enemmän kuin kehitysopillisten "roska-DNA"-, "pseudogeeni"- ja "pseudoentsyymi"-ideoiden.



Lähde:

http://www.evolutionnews.org/2013/04/first_pseudogen070921.html

keskiviikko 10. huhtikuuta 2013

Orgaanista materiaalia 190 miljoonaa vuotta vanhassa fossiilissa


Tutkijat ovat löytäneet orgaanista materiaalia 190 miljoonaa vuotta vanhasta dinosauruksen munafossiilista. Kyseessä on vanhin tunnettu orgaaninen materiaali. Fossiili löydettiin Lufengin piirikunnasta Kiinasta.

Taiteilijan näkemys dinosauruksen alkiosta. (Kuva: D. Mazierski)

Spekroskooppinen analyysi paljasti dinosauruksen munassa olleesta alkiosta orgaanista materiaalia, jonka uskotaan olevan kollageenia. Toronton yliopiston paleontologi Robert Reisz sanoo, että "tämä on yllättävää, koska fossiloituneet reisiluut ovat hauraita ja huokosia, mikä tekee niistä alttiita sään ja pohjaveden vaikutuksille."

"Tämä [havainto] viittaa siihen, että myös muissa dinosaurusten fossiileissa voi olla orgaanisia jäämiä. Emme vain ole tutkineet oikealla tavalla," Reisz toteaa.

Varmasti on yllättävää löytää orgaanista materiaalia hennoista luista, joiden olisi pitänyt hävitä taivaan tuuliin vajaan 200 miljoonan vuoden aikana. Ja ilmeisesti siksi paleontologit eivät ole tutkineet dinosaurusfossiileja oikealla tavalla.

Voisiko olla niin, että 200 miljoonaa vuotta tai miljoonia vuosia ylipäätään ei ole ollut olemassakaan, paitsi kehitysoppiin uskovien mielikuvituksessa?


Lähde:

http://www.nature.com/news/oldest-dinosaur-embryo-fossils-discovered-in-china-1.12779

tiistai 9. huhtikuuta 2013

Kun ihminen oli vielä mato ?


Kansainvälisen tutkimusryhmän mukaan Xenoturbella bocki-mato on ihmisen kaukainen esi-isä, ja sen uskotaan olevan merkittävässä asemassa fylogeneettisessä evoluutiopuussa.

Xenoturbella bocki-mato. (Kuva: Hiroaki Nakano)

Tutkimusryhmään kuuluu myös ruotsalaisia tiedemiehiä Göteborgin yliopistosta ja luonnonhistorian museosta.

"On kerrassaan fantastista, että eläinkunnan evoluution avainorganismi elää Göteborgin yliopiston merentutkimuslaitoksen ovensuussa ja se on itse asiassa ainoa paikka maailmassa, jossa eläintä voidaan tutkia," Matthias Obst Göteborgin yliopiston biologian ja ympäristötieteiden laitokselta kertoo.

Geneettiset havainnot osoittavat, että Xenoturbella bocki kuuluu jälkisuisiin eli samaan perusryhmään, johon kehitysbiologit ovat ihmisenkin sijoittaneet. Toista ryhmää on kutsuttu alkusuisiksi. Vaikka mato ei muistuta ihmistä, niin kehitysbiologien mukaan sen alkiovaiheen kehitys muistuttaa jälkisuisten kehitystä.

Eläimet on yli sadan vuoden ajan jaettu alkusuisiin ja jälkisuisiin. Viime syksynä julkaistu tutkimus kuitenkin osoitti, että tämä jako on keinotekoinen, koska tutkimuksen mukaan "alkusuinen" ei tarkoita mitään. Tämän sai aikaan penismato, jossa havaittiin molempien ryhmien tunnusmerkkejä.

Jos alkusuinen ei tarkoita mitään, niin silloin ei myöskään jälkisuinen tarkoita mitään, koska termi ei määrittele mitään uutta eläinluokkaa.

Ruotsalaisten hehkutuksesta huolimatta on ilmeistä, että Xenoturbella bocki-mato ei tule ratkaisemaan "evoluution suuria mysteereitä."


Lähde:

http://www.alphagalileo.org/Organisations/ViewItem.aspx?OrganisationId=2250&ItemId=129789&CultureCode=en

Keinotekoinen lehti jäljittelee oikean lehden toimintoja


Tutkijat ovat valmistaneet keinotekoisen lehden, joka jäljittelee oikean lehden toimintoja. Lehti tuottaa energiaa "jäljittelemällä" fotosynteesiä ja se kykenee korjaamaan itseään. Laite on esitelty Amerikan Kemian Seuran (American Chemical Society) kokouksessa.

(world-visits.blogspot.com)

Tutkimusryhmän johtaja tohtori Daniel G. Nocera kertoo, että laite jäljittelee oikean lehden kykyä tuottaa energia auringonvalosta ja vedestä. Laite on kuitenkin vain yksinkertainen katalyytillä päällystetty silikonikiekko, eikä todellinen jäljitelmä kasvien monimutkaisesta fotosynteesimekanismista.

Kun kiekko upotetaan veteen ja siihen kohdistetaan Auringon valoa, laitteen katalyytit hajottavat vettä vedyksi ja hapeksi, jotka voidaan ottaa talteen ja käyttää polttokennoissa.

Nocera pitää laitteen kykyä korjata itseään tärkeänä innovaationa, joka auttaa laitteen ylläpitoa vaativissa käyttöympäristöissä.

Tämä on hienoa. Tutkijat ovat älykkään suunnittelun keinoin onnistuneet valmistamaan keinotekoisen lehden, joka tosin ei osaa jäljitellä fotosynteesiä, koska se on niin monimutkainen prosessi. Ovatko tutkijat liian tyhmiä valmistamaan kopiota fotosynteesistä vai onko heillä vain liian vähän aikaa? Fotosynteesin uskotaan syntyneen ilman älyä pitkän ajan kuluessa. Todennäköisesti tutkijat pitäisivät fotosynteesin täydellistä keinotekoista jäljitelmää merkittävänä teknisenä innovaationa. Mikäli tässä joskus onnistuttaisiin, niin vieläköhän fotosynteesin uskottaisiin syntyneen itsestään? Silloin ainakin voitaisiin varmuudella todeta se, että fotosynteesi voi syntyä älykkään suunnittelun tuloksena.


Lähde:

http://portal.acs.org/portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_ARTICLEMAIN&node_id=222&content_id=CNBP_032564&use_sec=true&sec_url_var=region1&__uuid=895f6852-200e-4ef5-af3d-d18b12b85dd9


maanantai 8. huhtikuuta 2013

Antarktiksen hemoglobiiniton kala hämmästyttää


Kaikilla selkärankaisilla veren punaisen värin saa aikaan hemoglobiini, joka sitoo ja kuljettaa happea. Siis kaikilla, paitsi yhdellä. Täplikkäällä jääkalalla (ocellated icefish) [Chionodraco rastrospinosus] ei ole hemoglobiinia ja sen veri on kirkasta. Sillä ei ole myöskään suomuja.


Täplikäs jääkala elää on kilometrin sysvyydessä Antarktiksen hyisissä vesissä. Tokion Sea Life Park on ainoa paikka, jossa kala elää luonnollisen elinympäristönsä ulkopuolella.

Tutkijat eivät tiedä miten kalan kudokset saavat happea. Mahdollisesti se kykenee ottamaan happea ihonsa läpi.

Mihinkähän kohtaan selkärankaisten fylogeneettistä evoluutiopuuta jääkala sijoittuu? Sillähän ei pitäisi olla tunnettuja esi-isiä lähihistoriassa, koska kaikilla muilla selkärankaisilla on hemoglobiinia sisältävä veri.


Lähde:

http://science.nbcnews.com/_news/2013/04/07/17643029-experts-puzzled-by-antarctic-fish-with-crystal-clear-blood-and-no-scales?lite

sunnuntai 7. huhtikuuta 2013

Uusi havainto kyseenalaistaa multiversumihypoteesin


Planck-satelliitin tähän mennessä tarkin kuva varhaista universumia kuvaavasta taustasäteilystä ei osoita mitään merkkejä ns. "pimeästä virrasta" (dark flow) - galaksiryppäiden liikkeestä tiettyyn suuntaan - joka viittaisi multiversumin olemassaoloon.

Galaksijoukko menettää suuntansa. (Kuva: CXC/M. Markevitch et al./STScI; Magellan/U. Arizona/D. Clowe et al./ESO WFI; Magellan/U. Arizona/D. Clowe et al.)

Multiversumihypoteesia on käytetty selittämään mm. maailmankaikkeuden hienosäätöä tai olemassaoloa ylipäätään: kun vaihtoehtoisia maailmankaikkeuksia on rajaton määrä, niin jossakin varmasti kaikki naksahtaa kohdalleen elämän ja ihmettelykyvyn kehitykselle.

Mitään havaintoja muista maailmankaikkeuksista ei ole olemassa eli siltä osin kyse on vain hypoteesista. Tämä tuore havainto asettaa lisäksi multiversumihypoteesin kyseenalaiseksi, koska hypoteesia tukevaa "pimeää virtaa" ei ole havaittu taustasäteilyssä.

Tutkijoilla on tosin erilaisia näkemyksiä asiasta ja tutkimukset jatkuvat edelleen.

Eikä multiversumin olemassaolo olisi edes riittävä selitys olemassaolollemme.


Lähde:

http://www.newscientist.com/article/dn23340-blow-for-dark-flow-in-plancks-new-view-of-the-cosmos.html?cmpid=RSS%7CNSNS%7C2012-GLOBAL%7Conline-news#.UVwEYkuwVaQ.reddit


lauantai 6. huhtikuuta 2013

Polynesialaisten ja brasilialaisen intiaaniheimon yhteinen DNA on mysteeri


Tutkijat ovat löytäneet polynesialaisten DNA:ta brasilialaisen intiaaniheimon jäseniltä. Havainto on erittäin yllättävä, eikä sille ole olemassa kunnollista selitystä.

Botocudo-heimon jäseniä. (http://faculty.evansville.edu/ck6/bstud/brazil.html)

Polynesialaiset tunnetaan matkoistaan Tyynenmeren alueella. Niiden oletetaan ulottuneen Taiwanista Havaijille ja Uuteen Seelantiin, sekä aina Etelä-Amerikkaan asti.

Nämä polynesialaisten vaellukset eivät kuitenkaan näy Etelä-Amerikan länsirannikon asukkaiden perimässä. Mutta nyt tutkijat ovat löytäneet polynesialaisten DNA:ta Etelä-Amerikan itärannikolla eli Atlantin puolella asuneen intiaaniheimon jäseniltä. Löytö on yllättävä, sillä polynesialaiset ovat todennäköisimmin rantautuneet Etelä-Amerikan länsirannikolle eli Tyynen valtameren puolelle.

Botocudo-intiaaniheimo asui alunperin Etelä-Amerikan kaakkoisosassa nykyisen Minais Geraisin alueella. Kovin uskottavalta ei tunnu se, että polynesialaiset olisivat ylittäneet Andit ja vaeltaneet Etelä-Amerikan poikki Minas Geraisiin.

Vaikka tutkijat ovat esittäneet erilaisia hypoteeseja havainnon selittämiseksi, niin yhtään uskottavaa selitystä ei ole olemassa eli havainto jää mysteeriksi.

Botocudot asuivat nykyisen Minais Geraisin osavaltion alueella (punaisella). (Kuva: es.wikipedia.org)




Lähde:

http://arstechnica.com/science/2013/04/polynesian-dna-mysteriously-shows-up-in-a-brazilian-tribe/


perjantai 5. huhtikuuta 2013

Uutta tietoa fotosynteesistä


Toronton yliopiston johtama tutkimus on osoittanut, että fotosynteesiin liittyy erilaisia kvanttitiloja. Tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä.

(Kuva: Evgeny Ostroumov)

Kasvien ja purppurabakteerien pigmentit suojaavat liiallisesta aurigonvalolta. Toronton ja Glasgow yliopiston tutkijat ovat havainneet, että sen lisäksi ne auttavat valoenergian talteenotossa fotosynteesissä. Karotenoidit, jotka antavat porkkanalle oranssin ja tomaatille punaisen värin, ottavat talteen energiaa sinisestä ja vihreästä valosta ja välittävät sen klorofylleille, jotka absorboivat punaista valoa.

"Tämä on esimerkki luonnon järjestelmien hienoviritteisyydestä, jonka me jättäisimme huomiotta, mikäli olisimme suunnittelemassa valoenergian talteenottomenetelmää," professori Greg Scholes kertoo.

Kokeet osoittivat, että karotenoidien erityinen "pimeä tila" (dark state), jota ei käytetä valoenergian talteenotossa, toimii välittäjänä, joka tehokkaasti siirtää absorboidun energian klorofyllille.

"On erittäin yllättävää, että tilaa, jota ei käytetä energian talteenottoon, käytetään tällä tavoin," Scholes jatkaa. "On hämmästyttävää, että luonto käyttää karotenoidi-molekyylien erilaisia kvanttimekaanisia tiloja niin moninaisin tavoin."

Karotenoidien "pimeä tila" on ennustettu jo vuosia sitten, mutta vasta nyt tutkijat onnistuivat havaitsemaan sen.

"Tämä saa meidät näkemään nämä molekyylit rakennuspalikoina. Kuvittele karotenoidia, jota voidaan käyttää valoenergian vangitsemiseen, säteilysuojana, energiaylimäärän varoventtiilinä tai lämmönsiirtimenä purppurabakteereissa," Scholes sanoo.

Tutkija ihmettelee tässä luonnon järjestelmän uskomattoman hienoa ja monitasoista toimintaa, jollaista omat suunnittelijamme eivät osaisi edes ajatella, saati suunnitella. Silti tämänkin kvanttimekaniikkaa soveltavan huipputeknologiatuotteen uskotaan ja uskotellaan ilmaantuneen maailmaan sattumaan perustuvan evoluution tuloksena.



Lähde:

http://news.utoronto.ca/university-toronto-led-study-provides-new-insight-photosynthesis



torstai 4. huhtikuuta 2013

Ihmiset lähempänä simpanssia kuin ihmistä


Chigacon yliopiston tutkijat ovat havainneet, että joidenkin ihmisten genomeissa on alueita, jotka ovat lähempänä simpanssin vastaavia geenialueita, kuin muiden ihmisten.

(evoanth.wordpress.com)

Simpanssit ovat ihmisen lähimpiä sukulaisia. Joidenkin arvioiden mukaan ihmisen ja simpanssin perimät ovat yli 98 % samanlaisia.

Chigacon yliopiston tutkijat vertasivat 10 simpanssin ja 59 Saharan eteläpuolella asuvan afrikkalaisen ihmisen perimää. Tietokoneen avulla tutkijat lajittelivat geenipätkät (snippets) ryhmiin samankaltaisuuksien mukaan. Melkein jokainen geenipätkä kyettiin odotusten mukaisesti sijoittamaan joko ihmisen tai simpanssin ryhmiin. Mutta jotkut pätkät sisälsivät sekä ihmisen että simpanssin sekvenssejä ja joidenkin ihmisten pätkät olivat lähempänä simpanssia kuin muita ihmisiä.

Kyseisten geenipätkien mukaan näiden ihmisten lähin sukulainen on siis simpanssi. Tämä havainto herättää kysymyksen siitä, kuinka luotettavasti genomisekvenssit kertovat lajien oletetusta kehitysopillisesta sukulaisuudesta.


Lähde:

http://www.uchospitals.edu/news/2013/20130214-genetic-strategy.html

keskiviikko 3. huhtikuuta 2013

Voiko ihminen luoda elämää?


Tutkijat pohtivat sitä, voiko ihminen synteettisen biologian keinoin eli soveltamalla älykästä suunnittelua luoda elämää ja auttaa luontoa säilymään monimuotoisena. Aihetta käsittelevä selonteko on julkaistu PLOS Biology-verkkosivustolla. Lisäksi samaa aihetta käsittelevä konferenssi pidetään 9.-11.4. Cambridgessä.

(SunnyS / Fotolia)

Tutkijoiden mukaan älykästä suunnittelua soveltava synteettinen biologia, jonka tarkoituksena on luoda keinotekoisia eliöitä ihmisen tarpeita varten, on nopeasti kasvava tieteenala, johon käytetään miljardeja dollareita vuodessa.

John Robinsonin mukaan "synteettinen biologia on erittäin tärkeä ja kasvava ala..."

Biologit ovat havainneet, että ihmiselle hyödyllisten eliölajien aikaanaaminen vaatii luovaa prosessia eli älykästä suunnittelua. Tämän prosessin tuottamiseksi uhrataan paljon rahaa ja älyllisiä voimavaroja.

Silti suurin osa biologeista uskoo, että ihminen ja ihmiselle hyödylliset eliöt ovat syntyneet sattumalta ilman mitään syytä älyttömän prosessin tuloksena.

"Minä annan teille kaikki siementä tekevät kasvit, joita maan päällä on, ja kaikki puut, joissa on siementä kantavat hedelmät. Olkoot ne teidän ravintonanne."

1. Moos. 1:29


Lähde:

http://www.wcs.org/press/press-releases/synthetic-biology-wildlife.aspx


tiistai 2. huhtikuuta 2013

Mitä painovoima opettaa meille ?


Karvakuono on kirjoittanut painovoimasta ainakin täällä, täällä ja täällä. Painovoima on karvakuonon lempi-ilmiö. Se on myös eräs niistä tekijöistä, jotka saivat karvakuonon menettämään uskonsa kehitysoppiin. Se myös ylläpitää tätä epäuskoa. Samalla se auttaa pitämään jalat maassa.

(patriotplace.ning.com)

Kaikkihan me tunnemme painovoiman. Painovoiman olemassaolo tulee meille selväksi viimeistään silloin, kun kehomme painopistettä tietyllä etäisyydellä maanpinnasta (tai muusta luotettavasta pinnasta) pitävä tukivoima lakkaa vaikuttamasta. Mitä nopeammin tämän tukivoiman vaikutus lakkaa, sitä selvemmin painovoiman vaikutus yleensä realisoituu tajunnassamme. Havaitsemme aluksi, että olemme joutuneet tasaisesti kiihtyvään liikkeeseen. Tämä ei sinällään ole huono asia, mutta kiihtyvä liikkeemme yleensä hidastuu hyvin nopeasti, kun kehomme painopisteen ja maanpinnan välillä alkaa uudestaan vaikuttamaan tukivoima. Nopea hidastuvuus eli suuri kiihtyvyyden muutos sen sijaan on huono asia, ja sillä on selvästi havaittavia, ja usein ikäviä fysikaalisia tai fysiologisia vaikutuksia. Näitä ovat kipu, särky ja fysiikkaan tai tieteeseen kuulumattomat ilmaukset. Toisaalta nämä sivuvaikutukset voivat helpottaa tämän fysiikan läksyn muistamista, koska ihmisen muisti toimii paremmin, mikäli muistettavia asioita voidaan assosioida mihin tahansa muuhun asiaan. Eikä yksi mustelma lonkassa, aristava kyynärpää tai naapurin vekaroiden sanavaraston kertyminen ole ollenkaan paha hinta fysiikan perusteiden oppimisesta.

Painovoima on ilmiönä uskomattoman kaunis ja yksinkertainen. Sen ainoana tehtävänä on saada kappaleet vetämään toisiaan puoleensa. Siis todella helppo ja yksinkertainen homma: "Hoi kappaleet siellä jossain! Vetäkää toisianne puoleenne, aina yhtä voimakkaasti ja aina samaan suuntaan. Lakkoilijoita ja muita käpykaartilaisia ei sitten katsota hyvällä!"

Ja mitä tapahtuu? Kappaleet tottelevat säntillisesti tätä käskyä. Mikäli me olisimme fenomenologeja, niin meistä suorastaan näyttäisi siltä, että joku on todellakin antanut tuollaisen käskyn ja se on kaikunut yli koko avaruuden. Mutta hienointa ja samalla uskomattominta on se, että kaiku ei ole lakannut ja kappaleet jatkuvasti vetävät toisiaan puoleensa samalla tavoin.

Koska painovoima on osa maailmankaikkeutta, niin me voimme pitää painovoiman aiheuttamaa prosessia (putoamisliikettä) luonnollisena prosessina. Edelleen me voimme olettaa, että painovoima ja erityisesti sen havaittavat vaikutukset ovat esimerkki tyypillisestä luonnollisesta prosessista, eli me voimme pitää painovoimaa luonnollisen prosessin prototyyppinä.

Painovoimaa tutkimalla me voimme siis oppia jotakin siitä, kuinka maailma toimii tai millaisten lakien alaisena se toimii. Havaitsemme, että painovoima toimii täysin ennustettavasti. Kun me pudotamme kappaleen, niin me voimme 100% varmuudella ennustaa kappaleen putoamissuunnan. Tämä on oikeastaan yllättävä havainto tässä epävarmuuden sävyttämässä maailmassa, jossa ennusteet monesti osuvat harhaan.

Tämän luonnollisen prosessin prototyypin avulla me voimme päätellä, että luonnollinen prosessi etenee aina täysin ennustettavasti samaan suuntaan. Entä, pitääkö tämä ennuste yhtä havaintojen kanssa? Yllättäen me havaitsemme, että asia on juuri niinkuin me voimme painovoiman perusteella päätellä. Kokeelliset havainnot osoittavat, että lämpö siirtyy aina lämpimämmästä kappaleesta kylmempään tai että kaasu virtaa korkeamman paineen säiliöstä alemman paineen säiliöön. Edelleen me havaitsemme, että kemialliset prosessit tapahtuvat aina tiettyyn suuntaan, jonka reagoivien aineiden kemialliset potentiaalit määräävät. Me havaitsemme erilaisten potentiaalierojen tasoittuvan. Tämä tasoittuminen tapahtuu niin, että korkeammasta potentiaalista virtaa ainetta tai energiaa matalampaan potentiaaliin.

Täsmälleen sama ilmiö tapahtuu kappaleelle painovoimakentässä. Mitä korkeammalla kappale sijaitsee painovoimakentässä, sitä suurempi potentiaalienergia sillä on. Kappale pyrkii spontaanisti liikkumaan siihen suuntaan, jossa sen potentiaalienergia on minimissään. Tällöin me sanomme ja havaitsemme kappaleen putoavan.

Se, mitä me olemme painovoimaa tutkimalla saaneet selville on itseasiassa eräs fysiikan laeista, jota fyysikot kutsuvat termodynamiikan toiseksi pääsäännöksi. Termodynamiikan toinen pääsääntö on luonnonlaki, joka määrittää tai ennustaa jokaisen luonnollisen prosessin suunnan.

Oikeastaan termodynamiikan toinen pääsääntö ei määrittele mitään, sillä se on vain kokeellisten havaintojen perusteella muotoiltu aksiooma, joka siis vain kertoo sen, miten luonnollisten prosesssien havaitaan tapahtuvan. Koska toinen pääsääntö on aksiooma, sitä ei voida todistaa oikeaksi. Se vain oletetaan havaintojen perusteella oikeaksi. Tähän ja kahteen muuhun aksioomaan perustuu termodynamiikaksi kutsuttu fysiikan ala. Tässä tapauksessa fysiikkaa ei siis voida todistaa oikeaksi, me voimme vain uskoa, että havaintomme kertovat luotettavasti sen, kuinka maailma toimii. Tästä myös käytännössä seuraa se, että kaikki havaintomme ovat termodynamiikan toisen pääsäännön mukaisia. Me saamme havaintojen perusteella lain, mutta lain avulla me voimme ennustaa ennestään tuntemattoman prosessin etenemissuunnan.

Mutta miksi luonnolliset prosessit tapahtuvat aina täysin ennustettavasti eli aina samaan suuntaan? Juuri tämä säntillinen samaan suuntaan tapahtuminen on herättänyt fyysikoiden mielenkiinnon. Fyysikot eivät nimittäin osaa selittää sitä, mistä tämä suorastaan tajunnan räjäyttävä tarkkuus johtuu.

Fyysikoiden mukaan luonnollisten prosessien toiminta ovat vain enemmän tai vähemmän todennäköistä eli niiden toiminta on vain tilastollisten vaikutusten alainen. Fyysikoiden ihmetyksen syynä se, että tämä oletettu tilastollisuus ei mitenkään näy luonnollisten prosessien toiminnassa. Käytännössä ne toimivat aivankuin ne olisivat kuulleet painovoimalle osoitetun huudon, ja noudattaisivat sitä omassa toiminnassaan.

Meidän olemassaolomme ja koko maailmankaikeuden yleisen järjestyksen kannalta tämä on erittäin tervetullut asia, sillä mikäli juuri näin ei olisi, ei tätä blogiakaan olisi olemassa, eikä juuri mitään muutakaan mainitsemisen arvoista. Juuri tämä murhaavan tarkka ennustettavuus tekee tästä maailmankaikkeudesta mielekkään. Muussa tapauksessa tämä olisi järjetön sekametelikeitos, josta fyysikoiden tai matemaatikkojen (jos heitä olisi olemassa) olisi toivotonta etsiä ennustettavuutta tai matemaattista kauneutta.

Me löysimme painovoiman avulla termodynamiikan toisen pääsäännön. Olisiko mahdollista painovoiman avulla löytää selitys tähän luonnollisten prosessien henkeäsalpaavaan säntillisyyteen? Kenties, kannattaa ainakin yrittää!

Kysymys kuuluu: Miksi painovoima vaikuttaa juuri tietyllä, täysin ennustettavalla, tavalla? Sen täytyy johtua siitä, että painovoiman aiheuttaa vain yksi tekijä. Mutta kuinka me voimme näin päätellä? Mikäli painovoiman aiheuttajia olisi enemmän kuin yksi, niin silloin olisi todennäköistä, että painovoima toimisi paljon vähemmän ennustettavalla tavalla.

Voimme verrata painovoimaa ilman lämpötilaan. Ilman lämpötilaa voidaan ennustaa, mutta se voi nousta tai laskea. Me emme voi määrittää sille yhtä suuntaa, johon se aina muuttuisi. Tämä johtuu siitä, ilman lämpötilaan vaikuttaa moni eri tekijä maapallolla. Mikäli siihen vaikuttaisi vain yksi tekijä, niin silloin se todennäköisesti aina muuttuisi täysin ennustettavasti.

Mutta mikä tämä yksi tekijä sitten voisi olla? Karvakuonolle tämä on aika selvä asia. Yksi, joka pitää huolen siitä, että tämä maailmankaikkeus on järkevä ja ennustettava, on maailmankaikkeuden Luoja. Älykkääseen Luojaan viittaa myös se, että painovoima on hienosäädetty erittäin suurella tarkkuudella. Vain pieni muutos painovoiman voimakkuuteen tekisi elämästä mahdotonta. Maailmankaikkeuden hienosäätö on parhaiten selitettävissä älykkäällä syyllä.

Luonnollisen prosessin prototyypin - painovoiman - avulla me voimme myös päätellä millaisia rakenteita luonnolliset prosessit voivat tuottaa. Luonnollinen prosessi tapahtuu siis aina samaan suuntaan. Luonnollisen prosessin edellytyksenä on aina jonkinlainen potentiaaliero kahden systeemin tai systeemin kahden eri osan välillä. Se voi olla vaikkapa lämpötilaero, jolloin lämpö siirtyy korkeammasta lämpötilasta alempaan. Pääsääntönä voidaan sanoa, että maailmankaikkeudessa olevat erilaiset potentiaalierot pyrkivät häviämään. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, maailmankaikkeudessa epäjärjestys lisääntyy, sillä potentiaalieroja voidaan pitää osoituksena järjestyksestä. Huoneen lämpötilaa kylmempi jääkaappi muodostaa huoneen kanssa järjestäytyneemmän systeemin kuin (sähkökatkon aikana) huoneen lämpötilaan lämmennyt jääkaappi.

Voivatko luonnolliset prosessit selittää maailmankaikkeudessa havaittavat potentiaalierot ja järjestyksen, esim. elävän ja kuolleen materian välillä? Koska luonnolliset prosessit pyrkivät vain hävittämään potentiaalieroja, ne eivät voi selittää potentiaalierojen olemassaoloa. Periaatteessa voidaan kuitenkin ajatella, että luonnollinen prosessiketju voi edetä niin pitkälle kun "alamäkeä" riittää. Mutta vaikka tämä prosessiketju jaettaisiin osiin, niin silloinkin epäjärjestys vain lisääntyisi, koska jokaisen osan jälkeen olisi taas yksi potentiaaliero hävinnyt.

Jotta järjestystä voisi syntyä, olisi tämän prosessiketjun osat liitettävä joihinkin järjestystä tuottaviin prosesseihin eli luonnollista prosessia käytettäisiin järjestystä tuottavan prosessin käyttövoimana. Tämä vaatisi kuitenkin jonkinlaisen välitysmekanismin (koneen), jonka avulla luonnollisen prosessin potentiaaliero valjastettaisiin hyötykäyttöön. Näin tapahtuukin soluissa, joissa esimerkiksi ATP:n avulla suoritetaan monenlaisia toimintoja. Tämä tieto ei auta meitä kuitenkaan selittämään solun olemassaoloa luonnollisten prosessien tuotteena.

Meidän pitäisi painovoiman ja painovoiman tavalla toimivien prosessien avulla selittää biosfäärin monimuotoisuus. On selvää, että mikäli näin tehdään, niin silloin on jouduttu käyttämään mielikuvitusta ja ekstrapolaatioita tavalla, jotka eivät kuulu tieteeseen.


Jos tämä kirjoitelma tuntuu Wikipediamaiselta tyngältä, niin voit auttaa parantamaan sitä!






maanantai 1. huhtikuuta 2013

Plasmidit välittävät vankomysiiniresistenssiä


Bakteerien antibioottiresistenssiä on pidetty eräänä evoluution todisteena. Uuden tutkimuksen mukaan vankomysiiniresistenssin fiksaatio enterokokeissa (VRE) on mikroevolutiivinen ja pääasiassa plasmidien välittämä tapahtuma. Tutkimus on julkaistu PLOS ONE-tiedelehdessä.

(ftp.cdc.gov)

Portugalilaisten ja espanjalaisten tutkijoiden mukaan enterokokkien vankomysiiniresistenssi johtuu pääasiassa Tn1546:n (VanA-genotyyppi)) ja Tn1549:n (VanB-genotyyppi) leviämisestä. Ensimmäistä tavataan yleisesti plasmideissa ja jälkimmäistä kromosomissa.

Tutkimuksessa tarkasteltiin Tn1546:n aiheuttamaa resistenssiä. Se aiheutuu plasmidien ja transposonien välittämästä horisontaalisesta geeninsiirrosta sekä erilaisten resistenssitekijöiden rekombinaatiosta, joiden tuloksena syntyy uusia mosaiikkimaisia geenirakenteita. Tutkijat kutsuvat tätä prosessia mikroevoluutioksi.

Bakteerien antibioottiresistenssi ei kelpaa todistamaan sitä, että evoluutioksi kutsuttu prosessi kykenisi tuottamaan uusia toimintoja tai rakenteita, eli että makroevoluutio olisi totta.


Lähde:

http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0060589