Termien viidakossa

Useimmat biologian termit ovat kohtuullisen helppotajuisia, mutta tieteenalaa piinaa myös joukko hyvinkin kryptisiä termejä, joiden taakse kätkeytyy jännittäviä ilmiöitä ja omalaatuisia tutkijapersoonia. Vai miltä kuulostavat Mullerin räikkä, vihreän parran hypoteesi tai lasarustaksoni? Entäpä tutkija, joka joutui perustamaan oman tiedelehden, jotta sai mahtipontisen artikkelinsa julkaistua? Olen keräillyt mielessäni listaa alan kummallisimmista termeistä jo pitkään, ja nyt yleisön pyynnöstä listaan ja tulkitsen ne omassa artikkelissaan.

Lasarus, zombi ja Elvis

Lasarustaksoni on laji tai suurempi eliöryhmä, joka katoaa fossiiliaineistosta jäljettömiin vain ilmestyäkseen miljoonia vuosia myöhemmin uudelleen. Kuten arvata saattaa, termin alkuperä on peräisin Raamatun tarinasta, jossa Jeesus herättää henkiin kuolleen Lasaruksen. Oppikirjaesimerkki on latimeria, jonka viimeiset sukulaiset katoavat fossiiliaineistosta noin 65 miljoonaa vuotta sitten, mutta elävä kala löydettiin vuonna 1938. Kuvassa Oxfordin luonnonhistoriallisen museo latimeriamalli, Ballista/Wikipedia.

Lasarustaksoni-nimen keksijä oli epäilemättä ylpeä vakavasti otettavasta, tyylikkäästä termistä. Samoja tutkimusaiheita seuranneet myöhemmät tutkijat eivät kuitenkaan jakaneet asianmukaista vakavuutta. Toisinaan sukupuuttoon kuolleen lajin tilalle vaeltaa toisaalta uusi lähisukuinen laji, joka sopeutuu paikallisiin olosuhteisiin niin hyvin, että se on pian lähes identtinen sukupuuttoon kuolleen kanssa. Ilmiö jättää muutaman vuosimiljoonan päästä kaivauksia tekevät turhautuneet paleontologit ihmettelemään, kuoliko loppujen lopuksi kukaan sukupuuttoon. Nämä kopiolajit saivat riemastuttavasti nimekseen elvislaji, oletettavasti koska Elviksen kuoleman jälkeen enemmän tai vähemmän taitavia kopioita ilmaantui laumoittain.

Toisinaan eläimet liikkuvat vielä kuolemansa jälkeenkin. Fossiilit voivat rapautua irti kallioista, joissa ne syntyivät, ja sekoittua myöhempiin sedimentteihin. Lopulta fossiili voi näyttää olevan vuosimiljoonia varsinaista elinaikaansa nuoremmissa kerrostumissa. Paikasta toiseen liikkuvat kuolleet ovat tietenkin zombitaksoneja. Esimerkiksi liitukauden lopun massasukupuuton jälkeen syntyneistä kerrostumista löydetyt dinosaurusten jääneet on sittemmin tunnistettu zombeiksi.

Onko sinullakin vihreä parta?

Evoluutiobiologi William Hamilton esitti vuonna 1964 uuden mahdollisen selityksen altruismille eli luonnossa esiintyvälle epäitsekkyydelle. Epäitsekkyyden ongelma on, että luonnonvalinnan pitäisi karsia sitä aiheuttavat geenit pois alta aikayksikön, jos muiden auttaminen ei jollakin tavalla edistä joko yksilön itsensä tai sen geenien lisääntymistä. Hamilton kuvitteli yhden geenin, joka aiheuttaisi kaksi asiaa: jonkin tunnistettavan ulkoisen piirteen ja taipumuksen auttaa muita, joilla tämä piirre on. Tällainen geeni yleistyisi geenivalinnan kautta, vaikka siitä olisi kantajilleen haittojakin.

Idea pysyi näkymättömissä, kunnes sanaseppä Richard Dawkins antoi sille nimen kirjassaan Geenin itsekkyys. Dawkins käytti esimerkkinä geeniä, joka aiheuttaisi kantajilleen vihreän parran, ja saisi ne samalla auttamaan kaikkia muita vihreäpartaisia. Niinpä Hamiltonin hypoteesista tuli vihreän parran efekti.

Pitkään ajateltiin, että kaksi näinkin monimutkaista ominaisuutta yhden ainoan geenin aiheuttamana on jokseenkin mahdoton ilmiö, eikä oikean elämän esimerkkejä vihreän parran geenistä tunnettu. Vuonna 1998 sellainen kuitenkin löytyi – tosin vähän raaempana versiona kuin osattiin odottaa. Solenopsis invicta -tulimuurahaisen naarailta löydettiin Gp-9-geenin lokuksista kaksi alleelia: b ja B. Kuningattaret, jotka kantavat bb-alleeleja, kuolevat jo nuorina. Bb- ja BB-kuningattaret ovat molemmat yhtä elinkelpoisia, mutta jostakin syystä Bb-yksilöt purevat BB-kuningattarien päät poikki oitis niihin törmätessään. Tästä ei ole kuningattarille itselleen mitään varsinaista hyötyä – päin vastoin, ne usein tappavat omia sisaruksiaan – vaan kyseessä on todella haitallisuudestaan huolimatta sinnittelevä vihreän parran geeni. (Kuva: ARS Image Gallery)

Punaisen kuningattaren hypoteesilla on toisenlainen tarina. Sen nimesi amerikkalaisbiologi Leigh Van Valen vuonna 1973 30-sivuisessa artikkelissaan, joka oli otsikoitu mahtipontisesti: A New Evolutionary Law. Ilmeisesti tiedejulkaisut eivät osanneet arvostaa Van Valenin neroutta, joten hän perusti mestariteostaan varten oman tiedelehden nimeltä Evolutionary Theory, jonka artikkeleista huomattava osa oli Van Valenin itse kirjoittamia, ja monien otsikot vain aavistuksen nöyrempiä.

Ei Van Valenin itsevarmuus aivan perusteetonta ollut – häneltä on peräisin koko joukko nykybiologian tärkeitä ajatuksia ja termejä. Myös Punainen kuningatar vilahtelee evoluutiobiologisessa kirjallisuudessa tiuhaan tahtiin, joskin useammin aivan eri merkityksessä kuin Van Valen alkujaan tarkoitti.

Mitä se sitten tarkoittaa? Nimi tulee Lewis Carrollin Liisa ihmemaassa -kirjasta, jossa Punainen kuningatar sanoo: ”It takes all the running you can do, to keep in the same place.” Van Valen huomasi, että eläinlajien ja -sukujen sukupuuton todennäköisyys pysyy aina samana, vaikka ne kehittyvätkin: ne siis joutuvat ”juoksemaan” evoluutiotaan eteenpäin tulematta koskaan oikeasti paremmiksi pysymään elossa. Van Valenin Punainen kuningatar tarkoitti vain lajien ja sukujen sukupuuttoihin liittyvää ilmiötä, mutta sittemmin ajatusta on sovellettu monenlaisiin evoluutiobiologisiin teemoihin. Todennäköisemmin Punaiseen kuningattareen törmääkin pedon ja saaliin koevoluution tai seksuaalivalinnan yhteydessä.

Sexy Sons -hypoteesi kuuluu seksuaalivalinnan termistön upottavaan suohon. Aihepiiri on siinä määrin monimutkainen, että tutkija jos toinenkin on upottanut sen ymmärtämiseen elämäntyönsä ja tuntenut vain raapaisevansa pintaa. Sexy Sons on yksi teorioista, jotka on kehitetty selittämään naaraiden valikoivuutta kumppaninsa suhteen silloinkin, kun koiras ei anna jälkikasvulle mitään muuta kuin geeninsä. Ajatuksena on, että jos naaraat valitsevat jälkikasvunsa isäksi kaikkein komeimman ja seksikkäimmän uroon, myös pojista tulee todennäköisesti komeita ja hyvin elämässään menestyviä, jolloin ne saavat aikaan paljon lapsenlapsia.

Vaihtoehtoisesti naaraat ehkä etsivät hyviä geenejä (Good genes theory), eli mahdollisimman tervettä ja elinvoimaista isää. Kolmas ja vanhin vaihtoehto on Fisherin (1915) runaway -hypoteesi, jonka mukaan naaraan valinnasta tai koiraan komeista ornamenteista ei tarvitse olla mitään sen kummempaa hyötyä, vaan kerran ilmaannuttuaan sukupuoliornamenttien evoluutiossa lähtee niin sanotusti mopo käsistä positiivisen takaisinkytkennän kautta.

Nimiä historiankirjoissa

Toisinaan ilmiön nimeksi vakiintuu sitä alun perin ehdottaneen tutkijan nimi. Tutkijalle tämä on näppärä tapa saada nimensä tulevienkin tiedemiespolvien tietoon, mutta termistöä opettelevalle se on painajainen. Oliko se nyt Bergman, Gloger, Hesse vai joku ihan muu…?

Koko nippu hauskasti nimettyjä sääntöjä käsittelee ilmaston vaikutusta eläimiin. Bergmannin säännön mukaan eläimet ovat suurempia napaseuduilla ja pienenevät lämpimille seuduille tultaessa. Poikkeuksia säännöstä on enemmän kuin tarpeeksi, mutta jonkinlainen yleinen suuntaus tuntuu olevan olemassa. Syynä on todennäköisesti se, että pienemmillä eläimillä on painoonsa nähden enemmän pinta-alaa, joten ne menettävät enemmän lämpöä: Islannissa on yksi jyrsijälaji, Huippuvuorilla ei yhtään. Hessen sääntö täydentää Bergmannia: sen mukaan viileämpien seutujen eläimillä on suhteessa painoonsa suurempi sydän.

Samaa sukua on Allenin sääntö. Se väittää, että viileässä ilmastossa elävien eläinten ruumiin ulokkeet, kuten raajat, korvat ja hännät, ovat lyhyempiä kuin lämpimien seutujen eläimillä. Tämäkin liittyy lämpöä haihduttavan pinta-alan vähentämiseen. Oppikirjaesimerkkinä toimivat ketut: lyhytjalkainen, töpäkkä ja pyöreäkorvainen naali on hieno vastakohta fennekin eli aavikkoketun sirolle olemukselle ja valtaville korville (kuva alla: aavikkokettu, ChrisStubbs/Wikipedia). Niiden välissä lauhkealla vyöhykkeellä elävä punakettu on sitten siltä väliltä. Bergmannin ja Allenin sääntöjen on todettu pätevän myös ihmisillä etnisten ryhmien välillä.

Hieman epäintuitiiviselta tuntuva ilmastosääntö on Glogerin sääntö, jonka mukaan eläimet ovat väriltään kaikkein tummimpia päiväntasaajalla. Mielenkiintoista kyllä, se pätee sekä lintuihin että nisäkkäisiin, mutta eri syistä. Linnuilla kyse on sademääristä ja suojaväristä. Päiväntasaajan kosteissa sademetsissä on verraten hämärää ja tummaa, kun taas pohjoiseen ja etelään mentäessä tullaan savanneille, aavikoille ja Välimeren kasvillisuusvyöhykkeille, missä maaperä on vaaleaa ja ympäristö valoisa (lehti- ja havumetsävyöhykkeellä jälleen pimenee, muttei ilmeisesti tarpeeksi peittämään yleistä korrelaatiota). Arktisen alueen lumisuudesta nyt puhumattakaan. Nisäkkäät sen sijaan tarvitsevat auringosta saatavan d-vitamiiniannoksensa, jonka vuoksi pigmenttiä on vähemmän säteilyä vastaanottavilla pohjoisilla seuduilla vähennettävä.

Puoliso vai ei puolisoa?

Partenogeneesi eli neitseellinen lisääntyminen on lyhyellä tähtäimellä erinomaisen tehokas tapa tuottaa maailma täyteen omia klooneja. Kun koiraat voidaan jättää kokonaan pois kuvioista, lisääntymisen teho kaksinkertaistuu. Sekä kasvien että eläinten keskuudesta tunnetaan sekä kokonaan että osittain partenogeneettisiä lajeja, mutta ne ovat hämmästyttävän harvinaisia kloonauksen mukanaan tuomiin etuihin nähden. Miksi? Yksi mahdollinen selitys on Mullerin räikkä (Muller’s ratchet), eli haitallisten mutaatioiden peruuttamaton kasautuminen genomeihin, jotka eivät koskaan suvullisen lisääntymisen kautta sekoitu toisiinsa. Muiden vähemmän teknisesti suuntautuneiden avuksi ohessa on Wikipedian animaatio räikän toiminnasta: jokainen uusi haitallinen mutaatio on yksi räikän askel, ja suvullinen lisääntyminen mahdollistaisi räikän kiertämisen vastakkaiseen suuntaan.

Itsensä kanssa pariutuminen ei siis ole hyvä idea, mutta liian kauaskaan ei kannata mennä, kuten Intiassa vaikuttanut geneetikko ja evoluutiobiologi J. B. S. Haldane ansiokkaasti osoitti. Nykyään jo lähes viisikymmentä vuotta kuolleena ollutta Haldanea pidetään yhtenä populaatiogenetiikan tieteenalan perustajista. Haldanen sääntö käsittelee lajienvälisten risteymien elinkelpoisuutta. Se kuuluu tarkalleen näin: kun kahden lajin risteymäjälkeläisistä toinen sukupuoli on steriili, sairas tai puuttuu kokonaan, se on heterogameettinen sukupuoli. Suomeksi siis se sukupuoli, jolla on kaksi erilaista sukupuolikromosomia – nisäkkäillä koiras, linnuilla naaras. 1920-luvulla tehty havainto pitää selvästi paikkansa, mutta edelleen kiistellään siitä, mistä ilmiö tarkalleen ottaen johtuu. Mahdollisia selityksiä on esitetty hyvinkin puolen tusinaa.

Makroevoluutiotutkimus on hankalampi tieteenala, ja sen säännöt kiistanalaisempia ja kummallisempia. Niinpä Copen säännön mukaan eläinten kehityslinjoilla on taipumus koon suurenemiseen ajan mittaan. Havainto perustui lähes kahdensadan vuoden takaiseen, perin puutteelliseen fossiiliaineiston tilaan, eikä sitä nykyään pidetä yleispätevänä, vaikka joitain hyviä esimerkkejä onkin. Edward Drinker Cope oli se kuuluisa varhainen paleontologi, joka oli 1800-luvun ”Luusotien” (The Bone Wars) toinen osapuoli – toinen oli Copen verivihollinen Othniel Charles Marsh. Kumpikin pyrki kuvaamaan enemmän ja eksoottisempia lajeja ja tekemään hienompia havaintoja – ja lopulta molemmat menettivät varallisuutensa ja maineensa sorruttuaan julkiseen toistensa herjaamiseen, lahjontaan, varasteluun, fossiilien hävittämiseen ja muihin hölmöyksiin. Luusotien perintönä on edelleen esimerkiksi Marshin kaikkea muuta kuin hienovaraisena viestinä nimeämä merimatelijalaji Mosasaurus copeanus.

D’arcy Thompson Transformation eli D’arcy Thompsonin muuntuminen on peräisin samannimisen brittitiedemiehen 1900-luvun alussa julkaisemasta kirjasta. Thompson ehdotti, että eläinten ja kasvien rakennetta ja mittasuhteiden muutoksia voidaan selittää yksinkertaisilla matemaattisilla muunnoksilla. Oheinen paljon lainailtu kuva on Thompsonin kirjasta. Siinä esiintyvät kalat ovat helmiäiskalalaji Argyropelecus olfersi ja lähisukuinen lasilättäkala Sternoptyx diaphana. Se, tarkoittiko Thompson muunnoksensa luonnonvalintaan perustuvan evoluution mekanismiksi, täydentämään sitä tai peräti korvaamaan sen jäi hieman epäselväksi, koska Thompson ei koskaan päässyt sinne asti. Aihetta käsittelevä, yli tuhatsivuinen teos On Growth and Form on kirjoittajansa mukaan pelkkä esipuhe. Oivalluksen mielenkiintoisuutta ei voi kuitenkaan kiistää, ja kirja on viktoriaanisesta vaikealukuisuudestaan huolimatta jaksanut viehättää biologeja, matemaatikkoja ja arkkitehtejä monessa sukupolvessa.

Mainokset

3 vastausta artikkeliin “Termien viidakossa”

  1. Tämmöisten juttujen takia minusta ei voisi koskaan tulla hyvää tieteen tekijää. Olen jo nuorella iällä oppinut nuo napaseutujen asujaimistoa koskevat säännöt (kiitos Dougal Dixon), mutta päässäni ne ovat arkistoituneet yhdeksi kokonaisuudeksi, joten en osaa jakaa niitä kolmeen eri osioon, saati arpoa niille vielä oikeita nimiä onnettomalla nimimuistilla. Ihmiset tietysti janoavat mainetta ja kunniaa, mutta paljon parempia ovat minusta nimitykset jotka perustuvat jonkinlaiseen logiikkaan. On helpompi muistaa, mitä Punainen kuningatar teki tai mitä Lasarukselle tapahtui kuin keksiä ruumiinrakenteeseen liittyvää muistisääntöä jonkun tyypin sukunimelle.

    1. Taidan ymmärtää mitä tarkoitat. Olen gradua tehdessä paininut melkoisesti sen kanssa, miten ihmeessä tieteellistä tekstiä voi kirjoittaa edes jotensakin loogisesti. Aihekokonaisuuden hallitseminen ei riitä ensinkään, vaan joka lauseelle on oltava tieteellinen viite, jolloin pitää muistaa minkä niminen kaveri sen teki ja minä vuonna, miten se tarkalleen tapahtui ja millaisia tuloksia saatiin. Pelkkä aavistuksen epämääräinen sanamuoto riittää siihen, että taas tulee ohjaajalta huutia. Kun kirjoittamiselle on vielä olemassa aivan omat kirjoittamattomat sääntönsä, tuntuu että lopputulos on kaikkien ohjaajien ja muiden lukijoiden mielestä huono, teinpä mitä hyvänsä. Ja kaikenlainen tekstin persoonallisuus tai mielenkiintoisuus on tietenkin ehdottomasti kiellettyä.

      Avautuminen loppu. :)

      1. Minä sain ihan tarpeekseni viitteistä, kun kirjoitin lopputyötä dinosauruskirjan kuvittamisesta, eikä sitä voi mitenkään verrata tuon tyyppiseen työhön. Lähdeluettelokin mahtui alle kolmelle sivulle. :D

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s