tiistai 25. helmikuuta 2014

Kanan silmästä on löydetty aineen uusi "olomuoto"


Kanan silmän solujen epätavallinen järjestys on ensimmäinen biologisesta luonnosta tehty havainto aineen uudesta "olomuodosta", jota kutsutaan nimellä järjestäytymätön hyperyhtenäisyys (disordered hyperuniformity). Princetonin ja Washingtonin (St. Louis) yliopistojen tutkijoiden löytö on julkaistu Physical Review E-tiedelehdessä.


(Kaavakuva kanan silmän verkkokalvon sauvasoluista, joita on viittä eri tyyppiä. (Kuva: Joseph Corbo ja Timothy Lau, Washingtonin yliopisto, St. Louis)

Tutkijat ovat viimeisen vuosikymmenen aikana osoittaneet, että järjestäytymättömillä hyperyhtenäisyys-materiaaleilla on ainutlaatuisia optisia ominaisuuksia. Järjestäytymättömän hyperyhtenäisyyden tilat toimivat aineen kiinteän ja nestemäisen olomuodon tavoin, ilmentäen järjestystä pitkillä etäisyyksillä ja epäjärjestystä lyhyillä etäisyyksillä. Kiteiden tavoin nämä tilat vähentävät huomattavasti ainehiukkasten tiheysvaihteluja pitkillä etäisyyksillä. Samanaikaisesti järjestäytymättömät hyperyhtenäisyys-järjestelmät ovat nesteiden kaltaisia siten, että niiden fysikaaliset ominaisuudet ovat yhtenevät kaikissa suunnissa.

"Järjestäytymätön hyperyhtenäisyys sisältää piilotettua järjestystä," professori Salvatore Torquato selittää.

Tutkijat havaitsivat, että kanan silmän verkkokalvolla olevat viisi erilaista sauvasolutyyppiä ilmentävät itsenäisesti järjestymätöntä hyperyhtenäisyyttä. Tämä tarkoittaa sitä, että kanan silmässä on viisitasoinen järjestäytymätön hyperyhtenäisyys-rakenne eli multihyperyhtenäisyys.

"Tällaista ei ole havaittu koskaan aikaisemmin fysikaalisessa tai biologisessa järjestelmässä," professori Torquato kertoo. "Jos minua olisi pyydetty rakentaman sellainen ennenkuin oli oppinut tuntemaan sen, niin olisin pitänyt sitä vaikeana toteuttaa."

"Löytö antaa insinööreille luonnollisen mallin hyperyhtenäisten järjestelmien kehittämiseksi," toteaa tutkija Remi Dreyfus.

Apulaisprofessori Joseph Corbo kuvaa kanan silmän verkkokalvon rakenteen nerokkuutta seuraavasti:

"Tämä havainto osoittaa, että evoluutio on löytänyt parhaan mahdollisen ratkaisun olemassaolevien reunaehtojen puitteissa."

Mutta hän myöntää samaan hengenvetoon, että "me emme tiedä mitään solu-ja molekyylitason mekanismeista tämän kauniin ja korkeatasoisesti organisoidun rakenteen taustalla. Tulevaisuuden tutkimustyön tavoitteena on selvittää se kuinka nämä rakenteet muodostuvat alkiossa."

Apulaisprofessori Corbo ei tiedä sitä kuinka multihyperyhtenäinen rakenne muodostuu kanan silmään. Silti hän on täysin varma siitä, että tämä hieno rakenne on alunperin syntynyt evoluution tuloksena. Ilmeisesti Corbo ei myöskään tunne niitä evoluution solu-ja molekyylitason mekanismeja, joiden hän uskoo tuottaneen tämän rakenteen.

Jerry Coyne puolestaan kuvaa evoluutiota "näpertelijäksi". Coynen mukaan se ei "luo... täydellisyyttä, vaan työstää kohdettaan parhaansa mukaan." (Coyne 2011, s. 33)

Tämä uusi tutkimustulos osoittaa, että Coynen väite on virheellinen. Apulaisprofessori Corbon mielestä evoluutio on tässä tapauksessa löytänyt "parhaan mahdollisen ratkaisun."



Lähteet:

http://www.princeton.edu/main/news/archive/S39/32/02E70/

Coyne, Jerry A. (2011): Miksi evoluutio on totta, Vastapaino, Tampere

sunnuntai 23. helmikuuta 2014

Kahta tähteä kiertävä planeetta on kummajainen


Kepler-34(AB)b on hyvin harvinainen planeetta. Se kiertää kaksoistähteä. Sen lisäksi se uhmaa vallitsevia käsityksiä tähtien ja planeettojen synnystä.

Taitelijan näkemys kahta tähteä kiertävästä planeetasta. (Kuva: David A. Aguilar)

Tähtitieteilijöiden mukaan Kepler-34(AB)b ei ole voinut syntyä nykyisellä paikallaan, koska tähtien aiheuttamat gravitaatiovoimat olisivat estäneet sen muodostumisen. Mutta miten tällainen järjestelmä, jota kehitysopilliset teoriat ei kykene selittämään, on voinut syntyä?

Selitys on tietenkin yksinkertainen. Planeetta onkin syntynyt jossakin muualla ja se on syntymänsä jälkeen vaeltanut nykyiselle paikalleen. Sitä tähtitieteilijät eivät kuitenkaan kerro miksi Kepler-34(AB)b vaelsi pois synnyinseuduiltaan.



Lähde:

http://www.bristol.ac.uk/news/2014/10114.html

Planeetan olemassaolo uhmaa kehitysoppia


Kepler 78-b on planeetta, jonka ei pitäisi olla olemassa. Tämä tulinen laavapallo kiertää emotähtensä 8,5 tunnissa vain n. 1,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä, mikä on eräs lähimmistä tunnetuista kiertoradoista.


"Tämä planeetta on täydellinen mysteeri," sanoo tähtitieteilijä David Latham. "Me emme tiedä kuinka se syntyi ja miten se päätyi kiertoradalleen. Tiedämme vain, että tämä [tilanne] ei tule jatkumaan pitkään."

"Kepler 78-b syöksyy emotähteensä kosmologisessa ajassa hyvin pian," toteaa tähtitieteilijä Dimitar Sasselov.

Kepler 78-b ei ole pelkästään tähtitieteellinen kummajainen. Se on ensimmäinen tunnettu Maan kokoluokkaa oleva planeetta, jonka tiheyskin vastaa Maan tiheyttä. Tämä viittaa siihen, että sekin koostuu raudasta ja kivestä.

Planeetan tiukka kiertorata haastaa teoreetikot. Kun tämä planeettajärjestelmä oli muodostumassa, syntyvä nuori tähti oli suurempi kuin nykyään ja planeetta olisi jäänyt tähden sisään.

 "Se ei ole voinut syntyä nykyisessä paikassaan, koska planeetta ei olisi voinut syntyä tähden sisällä. Se ei myöskään ole voinut syntyä etäämpänä ja vaeltaa lähemmäksi, koska vaellus olisi vienyt sen tähteen asti. Tämä planeetta on todellinen arvoitus," Sasselov kertoo.

On se hämmästyttävää, että maailmasta löytyy jatkuvasti piirteitä, jotka sopivat kovin huonosti kehitysopillisiin maailmanselityksiin. Kenties maailma ei tunne kehitysoppia?


Lähde:

http://www.cfa.harvard.edu/news/2013-25

perjantai 21. helmikuuta 2014

Tutkijat kehittivät keinotekoisen lehden


Arizonan yliopiston (ASU) ja Argonne Laboratorion tutkijat kertovat edistyksestä keinotekoisen lehden kehittämisessä.

Vasemmalla tutkijoiden kehittämä fotosysteemi ja oikealla luonnon fotosysteemi, jonka toimintaa tutkijat pyrkivät jäljittelemään.

Tutkijoiden tavoitteena on kehittää keinotekoinen lehti, joka auringon valon avulla hajottaa vettä vedyksi ja hapeksi kustannustehokkaasti.

Tutkijoiden suunnittelema keinotekoinen lehti ei aluksi toiminut kovin hyvin. Prosessin vaihe, jossa nopea ja hidas kemiallinen reaktio ovat vuorovaikutuksessa, ei toiminut tehokkaasti. Nopea reaktio on valon energian (valokvantti) muuntaminen kemialliseksi energiaksi ja hidas on kemiallisen energian käyttäminen veden hajottamiseen vedyksi ja hapeksi.

Ongelman ratkaisemiseksi tutkijat tarkastelivat lähemmin luonnon fotosysteemiä, jossa samankaltainen ongelma on ratkaistu osana toimivaa fotosynteesiä. Luonnon fotosysteemiä jäljitellen he suunnittelivat releen, joka merkittävästi paransi heidän järjestelmäänsä.

Seuraavaksi tutkijat selvittivät valmistansa releen toiminnan, jota he eivät aluksi täysin ymmärtäneet. Tutkijoille selvisi, että releen tehokkaan toiminnan salaisuus oli epätavallisen lyhyt sidos vetyatomin ja typpiatomin välillä. Lisäksi he havaitsivat samankaltaista heikkoa magnetismia releen sähköisessä rakenteessa kuin mitä havaitaan luonnon fotosysteemissä.

Keinotekoisen fotosysteemin rakentaminen on auttanut tutkijoita paremmin ymmärtämään luonnon fotosysteemin toimintaa.

Kehitysoppineet kertovat meille, että luonnon fotosysteemit ovat ilmaantuneet maailmankaikkeuteen sattumaan perustuvan prosessin tuloksena. Tämä sattumaprosessi on tuottanut niin hienoja järjestelmiä, että älykkäiden suunnittelijoiden kannattaa ottaa niistä mallia, vaikka he eivät täysin ymmärräkään niiden toimintaa.


Karvakuonon kotitehtävä:

Kuvassa on fotosysteemi, joka varmasti tiedetään suunnitelluksi. Kuvassa on myös toinen fotosysteemi, joka vallitsevan naturalistisen konsensuksen mukaan on sattuman satoa. Tehtävänä on muotoilla asiasta tietämättömälle havaitsijalle yleispätevä ohje, jonka avulla voidaan tilastollisella merkittävyydellä erottaa kuvassa olevista artefakteista suunnitellut sattumalta syntyneistä.



Lähde:

https://asunews.asu.edu/20140217-artificial-leaf



torstai 20. helmikuuta 2014

Ilmakehän happipitoisuuden kasvu aikaistui


Kalifornian yliopistossa (UC Riverside) tehty tutkimus haastaa vallitsevan käsityksen kaksivaiheisesta ilmakehän happipitoisuuden kasvusta varhaisella maapallolla. Tutkimuksen mukaan ilmakehän happipitoisuus on vaihdellut miljoonien vuosien aikana.

Vallitsevan  käsityksen mukaan maapallon ilmakehän happipitoisuus alkoi kasvaa n. 2,3 miljardia vuotta sitten aikana, jota kutsutaan Suureksi hapettumistapahtumaksi (Great Oxygenation Event).

Uusien tutkimusten mukaan ilmakehän happipitoisuus alkoi kasvaa jo 3 miljardia vuotta sitten eli paljon aikaisempaa oletusta aiemmin. Kalifornian yliopiston tutkijoiden mukaan ilmakehän happipitoisuus on kuitenkin vaihdellut miljoonien vuosien ajan siten, siten että n. 2 miljardia vuotta sitten happipitoisuus laski ja se pysyi alhaisella tasolla miljardin vuoden ajan.

Nämä uudet tutkimustulokset tukevat Hiroshi Ohmoton havaintoja. Ohmoton mukaan maapallon ilmakehän happipitoisuus oli nykyisellä tasolla jo 3,46 miljardia vuotta sitten.




Lähteet:

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-02/uoc--tua021814.php

http://phys.org/news/2013-09-atmospheric-oxygenation-billion-years.html

keskiviikko 19. helmikuuta 2014

Merisieni kyseenalaistaa kehitysopin vahvimman dogmin


Kehitysopin mukaan monimutkaiset eliöt saattoivat kehittyä Maassa vasta kun ilmakehän happipitoisuus nousi lähelle nykyistä tasoa. Mutta merisienellä tehty uusi tutkimus osoittaa, että monimutkainen elämä ei vaadi korkeaa happipitoisuutta. Tutkimus on julkaistu PNAS-tiedelehdessä.

Merisieni.

Monimutkaisen elämän alkuperä maapallolla on eräs tieteen suurimmista mysteereistä. Kuinka alkukantaiset solut kehittyivät monimutkaisiksi ja monimuotoisiksi nykyeliöiksi? Biologian oppikirjojen kehitysopillisen tarinan mukaan monimutkainen elämä kehittyi, koska ilmakehän happipitoisuus alkoi kasvaa n. 630 - 635 miljoonaa vuotta sitten.

[Rakkikoirulin huomautus: Suuren hapettumistapahtuman on yleisesti oletettu alkaneen n. 2,3 miljardia vuotta sitten. Uusimpien tutkimusten mukaan ilmakehän happipitoisuus alkoi kasvaa paljon aiemmin.]

Nyt Tanskan rannikolla elävällä merisienellä tehty tutkimus osoittaa kuitenkin, että eläimet voivat elää happipitoisuudessa joka on vain 0,5 % ilmakehän happipitoisuudesta.

"Tutkimuksemme mukaan alhainen happipitoisuus ei ole esteenä monimutkaisten eläinten olemassaololle," tohtori Daniel Mills sanoo.

Kehitysoppiin uskovat joutuvat nyt pohtimaan sitä mikä esti monimutkaisen elämän kehittymisen, jos alhainen happipitoisuus ei sitä tehnyt.

"Kenties elämä säilyi yksinkertaisena koska monimutkaisen eläimen rakentamiseen tarvittavan biologisen koneiston kehittämiseen kului paljon aikaa," Mills pohtii. "Ehkäpä varhaisen maapallon elämä säilyi yksinkertaisena, koska monimutkaisten eläinten kehittyminen on niin vaikeaa."

Mills käyttää hyvin mielenkiintoisia ilmauksia puhuessaan eläinten kehittymisestä. Hän puhuu "rakentamisesta" ja biologisesta "koneistosta". Mills on selvästikin oikeilla jäljillä. Hän näyttää jollakin tavoin ymmärtävän sen, että elämä on hyvin monimutkaista ja että (minkä tahansa) monimutkaisen järjestelmän aikaansaaminen on vaikeaa. Mikäli bioinsinöörit osaisivat rakentaa eläinten rakentamisessa tarvittavan "biologisen koneiston", niin silloin he kenties saivat aikaiseksi eläimen. Tämän jälkeen he voisivat miettiä sitä kuinka todennäköisesti tuo eläin voisi ilmaantua ilman suunnittelevaa insinööriä.

Mills kollegoineen on myös osoittanut, että Maan ilmakehän happipitoisuus on ainakin kerran noussut korkealle tasolle ennenkuin monimutkainen elämä kehittyi. Tuolloin korkea happipitoisuus ei kuitenkaan johtanut monimutkaisen elämän kehittymiseen.

Mills:n ryhmän havainnot ovat samansuuntaisia kuin professori Hiroshi Ohmoton havainnot. Ohmoton tutkimuksen mukaan ilmakehän happipitoisuus oli nykyiselä tasolla jo 3,46 miljardia vuotta sitten.

Ilmakehän happipitoisuuden kasvun yhteys evoluutioon on taas yksi esimerkki kehitysopillisesta dogmista, jonka kokeellinen tieteellinen tutkimus osoittaa mielikuvituksen tuotteeksi. Kehitysopilla on kuitenkin vahva jalansija naturalismiin sidotussa tieteessä, joten tämäkään kompurointi ei sen valta-asemaa horjuta.


Lähde:

http://www.sdu.dk/en/Om_SDU/Fakulteterne/Naturvidenskab/Nyheder/2014_02_17_sponge_oxygen

sunnuntai 16. helmikuuta 2014

Tähtilöytö ravistelee käsitystä ensimmäisistä tähdistä


Australian kansallisen yliopiston johtaman tutkijaryhmän löytämä uusi maailmankaikkeuden vanhin tähti ravistelee käsitystä ensimmäisistä tähdistä. Havainnon mukaan ensimmäiset tähdet eivät olisikaan olleet niin massiivisia kuin on tähän asti oletettu. Havainto on julkaistu Nature-tiedelehdessä.

Kuvassa näkyvät itsevalaisevat kohteet eivät liity uutisessa mainittuun tähteen.

Tähdestä tekee poikkeuksellisen sen koostumus. Tähdessä ei ole havaittu rautaa ollenkaan, mikä on vastoin teoreettisten mallien antamaa ennustetta. Tähän asti on oletettu, että vedystä ja heliumista syntyneet ensimmäisen sukupolven tähdet (Population III) olivat massiivisia jättiläisiä, jotka tuhoutuivat hyvin voimakkaissa räjähdyksissä singoten raskaampia alkuaineita - hiiltä, happea ja rautaa - avaruuteen.

Tämä uusi havainto viittaa siihen, että kaikki ensimmäisen sukupolven tähdet eivät olleetkaan massiivisia energiapommeja, koska ne eivät kyenneet räjähtäessään levittämään ympäristöönsä kaikkea ytimiensä raskaammista alkuaineista koostuvaa materiaa.

"Hyvin keskeinen kysymys meille kaikille on se kuinka ensimmäiset tähdet ja galaksit saivat alkunsa?" MIT:n apulaisprofessori Anna Frebel kysyy. "Tämä uusi havainto pakottaa meidät takaisin piirrustuspöydän ääreen, koska ensimmäisen sukupolven tähdet ovat monimuotoisempia kuin tähän asti on oletettu."

Uusi maailmankaikkeuden vanhin tähti - SMSS J031300.36-670839.3 - sijaitsee linnunradassamme n. 6000 valovuoden päässä Maasta ja sen oletetaan syntyneen pian alkuräjähdyksen jälkeen n. 13,7 miljardia vuotta sitten. Tutkijoiden mukaan se on ns. toisen sukupolven tähti.

Linnunrata on siis yhtä vanha kuin maailmankaikkeus. Meille kerrotaan usein, että katsomalla kauas avaruuteen näemme maailman sellaisena kuin se oli miljardeja vuosia sitten. Meidän ei kuitenkaan tarvitse välttämättä katsoa niin kauas. Riittää, että tutkimme omaa linnunrataamme, jolloin meillä on myös mahdollisuus nähdä maailmankaikkeus (tai osa siitä) sellaisena kuin se oli miljardeja (kehitysopillisia) vuosia sitten.

Mistähän se johtuu, että uusien havaintojen myötä kehitysopilliset ennusteet tuntuvat usein osoittautuvan virheellisiksi? Ikäänkuin kaikkeus ei millään tahtoisi asettua kehitysopin sille tarjoamaan pakkopaitaan.

Maailman vanhimman tähden titteli on myös vaihtanut omistajaa ainakin muutaman kerran.


Lähteet:

http://news.anu.edu.au/2014/02/10/anu-team-discovers-oldest-star/

http://web.mit.edu/newsoffice/2014/researchers-identify-one-of-the-earliest-stars-in-the-universe-0209.html