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

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti