Luin uudelleen Michael Crichtonin 90-luvun scifijännärit Dinosauruspuisto ja Kadonnut maailma. Nämä Jurassic Park -elokuvien lähdemateriaalina toimineet kirjat ovat kiinnostava sekoitus perinpohjaista taustatyötä ja täysin hatusta vedettyä hölynpölyä. Tällä lukukerralla kiinnitin huomiota lepakkoaiheiseen kohtaan, josta tuli oiva blogijutun aihe: kuinka evoluutio onnistuu luomaan monimutkaisia ominaisuuksia, jotka vaativat monta eri elintä? Ja voisiko eläimille kuvitella ominaisuuksia, jotka eivät ole sinänsä mahdottomia, mutta niitä ei silti voi kehittyä?
Viihdyn hyvin näiden kirjojen parissa, mutta niihin on tieteen yleistajuistajana vaikea suhtautua: ne kertovat paljon tieteestä (erityisesti paleontologiasta, genetiikasta ja matematiikasta), mutta tuntematta alaa tarkasti on mahdotonta sanoa, minne faktatieto loppuu ja mistä kirjailijan kokoon keittämä fiktiivinen huttu alkaa. Osa aikoinaan ajantasaisesta tiedosta on tietenkin ehtinyt kuluneiden kolmenkymmenen vuoden aikana vanhentuakin. Pystyn erottelemaan toden ja tarun paleontologian kohdalla tarkasti ja genetiikasta pääosin, mutta kaaosteoriaan liittyvien osioiden todenperäisyyttä voin vain arvailla. Kun tämä sekametelisoppa välitetään arvovaltaisen kuuloisten fiktiivisten tutkijoiden suulla, lukija helposti erehtyy omaksumaan sellaistakin tietoa, jolla ei ole mitään tekemistä todellisuuden kanssa.
Kirjojen omalaatuinen tutkijahahmo Ian Malcolm on kaaosteoreetikko, joka soveltaa matemaattista osaamistaan ensin dinosauruspuiston tuomion manaamiseen ja sittemmin sukupuuttojen syiden tutkimiseen. Malcolm kertoo laveasti mielipiteitään tiedemaailmasta, teknologian kehityksestä ja kaupallistamisesta ja tietenkin matematiikasta ja evoluutiosta. Hahmo vaikuttaa niin kaikkitietävältä, että on hämmentävää, kun hänen suustaan pääseekin aivan hölmöjä väärinkäsityksiä ja asiavirheitä. Malcolm puhuu esimerkiksi jääkausiajan suurten eläinten sukupuuton syistä, mutta selitykset ovat aivan hakoteillä, koska hän näyttää luulevan, että jäätiköitymisiä ja niiden jälkeisiä lämpenemisiä on ollut vain yksi eikä toistakymmentä, kuten asianlaita todellisuudessa on. Hän myös luettelee Pohjois-Amerikan jääkauden eläimistöön kuuluviksi sellaisiakin otuksia, joita ei ole esiintynyt koko mantereella, kuten kirahvit.
Ehkä kiinnostavin väärinkäsitys löytyy kuitenkin Kadonnut maailma -kirjan Neljännestä konfiguraatiosta, jossa Malcolm puhuu paikalla oleville lapsille evoluutioteorian ongelmista:
”Toinen ongelma on koordinaatio. Jos nykyistä teoriaa on uskominen, koko elämän ihmeellinen moninaisuus on pelkkää sattuman kauppaa – joukko geneettisiä virheitä samassa kasassa. Mutta kun eläimiä tutkii tarkemmin, on helppo huomata, että monien piirteiden on täytynyt kehittyä yhtä aikaa. Otetaan esimerkiksi lepakot, joilla on tavallaan kaikuluotain – ne suunnistavat heijastuvien ääniaaltojen mukaan. Se on vaatinut monen erillisen tekijän kehittymistä. Lepakolla täytyy olla erikoiset äänielimet, sillä täytyy olla erikoiset korvat, joilla se kuulee kaikuja, sillä täytyy olla erikoiset aivot, joilla se tulkitsee ääniä, ja sillä täytyy olla erikoinen ruumiinrakenne, jonka avulla se pystyy syöksymään hyönteisten kimppuun ja koppaamaan ne kiinni. Jos kaikki nämä ominaisuudet eivät kehity yhtä aikaa, niistä ei ole mitään hyötyä. Ja jos kuvittelee, että ne ilmestyivät samanaikaisesti sattumalta, voi saman tien kuvitella että tornado kulkee romuvaraston halki ja kokoaa sieltä löytyvistä osista toimivan jumbojetin. Sitä on vaikea uskoa.”
Evoluution vertaaminen jumbojetin kasaavaan tornadoon on kreationistien mieluisimpia kielikuvia. Se perustuu ymmärtämättömyyteen siitä, että sattumanvaraisen tornadon (eli mutaatioiden ja rekombinaation) ohella on sattumista toimivat valikoiva mekanismi eli luonnonvalinta, mikä muuttaa kaiken. Mutta mietitäänpä lepakkoesimerkkiä tarkemmin.
Kaikuluotaavilla lepakoilla on todellakin Malcolmin mainitsemat neljä sopeumaa: erikoistunut kurkunpää, jolla ne pystyvät tuottamaan laajemman skaalan ääniä kuin mikään muu nisäkäs, herkät korvat, ja myös aivojen rakenne on hienovaraisesti erilainen kuin ei-kaikuluotaavilla nisäkkäillä. Lisäksi lepakot ovat tietenkin ruumiinrakenteeltaan erikoisia – ainoita lentäviä nisäkkäitä. Tämä yhdistelmä on selvästi menestysresepti: lepakoita on yli 1400 lajia, viidesosa kaikista nisäkkäistä, ja niistä suurin osa kaikuluotaa.
Mutta onko tosiaan niin, että kaikkien neljän ominaisuuden on täytynyt putkahtaa evoluutiossa ensimmäisille lepakoille loppuun hiottuina ja samanaikaisesti ollakseen hyödyksi? Eihän nyt toki.
Lepakot, kuten muutkin istukalliset nisäkkäät, kehittyivät jotakuinkin nykyisiä hyönteissyöjiä (kuten päästäisiä, rottasiilejä ja almikkeja) muistuttaneista kantamuodoista. Nisäkkäät monimuotoistuivat räjähtävästi dinosaurusten joukkosukupuuton jälkeen, alkaen 66 miljoonaa vuotta sitten. Ensimmäiset tunnistettavat lepakot löytyvät viitisenkymmentä miljoonaa vuotta vanhoista fossiilikerrostumista.
Sitä ennen, koko dinosaurusten toistasataa miljoonaa vuotta pitkän valtakauden, nisäkkäät vipelsivät niiden jaloissa pienikokoisina yön asukkeina, joille nenä ja korvat olivat näköä tärkeämmät. Niille kehittyi erityisen herkkä kuulo pikkuisine kuuloluineen ja liikkuvine korvanlehtineen (joista vanhimmat fossiilitodisteet löytyivät Espanjasta 125 miljoonan vuoden takaa). Lepakoiden varhaisilla kantamuodoilla oli todennäköisesti jo valmiiksi tarpeeksi hyvä kuulo yksinkertaista kaikuluotausta varten. Tällaista uuden käyttötarkoituksen löytymistä jo olemassa olevalle ominaisuudelle nimitetään eksaptaatioksi (tai vanhemmissa lähteissä preadaptaatioksi).
Entäpä sitten ääntely? Kaikuluotauksessa laaja ääniala ja kova ääni ovat hyödyksi. Kaikilla nisäkkäillä on kuitenkin entuudestaan äänihuulet, joilla ne voivat tuottaa jonkinlaista ääntä. Simppeliin kaikuluotaukseen riittää hyvin pikkunisäkkäiden tyypillinen ääniala (15 ja sadan kilohertsin välillä, eli ihmisen kuuloalueen ylärajalla ja siitä ylöspäin), ja jos kaikuluodattava kohde ei ole kovin kaukana omasta nenästä, ei tarvitse huutaa kovin kovaa. Kantalepakoilla siis luultavasti oli valmiiksi myös riittävät äänielimet. Huonosti huutamiseen sopiva kurkunpääkään ei ole mikään este. Hedelmälepakoiden (Pteropodidae) heimossa on lajeja, jotka kaikuluotaavat naksuttamalla kieltään ja siipiään!
Sitten vielä aivot. Lepakoilla on pitkälle kehittynyt kuuloaivokuori, jonka avulla ne pystyvät hahmottamaan ääniä kolmiulotteisessa tilassa. Kuuloaistin tuomaa informaatiota ne prosessoivat samoissa keskiaivojen osissa, joissa käsitellään myös näköaistia: oletettavasti lepakot ajattelevat kaikuja kuvina. Tällainen aistien sekoittuminen voi tuntua ihmeelliseltä, mutta ei ole nisäkkäillä mitenkään epätavallista. Erään tuoreen tutkimuksen mukaan koirat käsittelevät hajuja yhdessä näköaistin kanssa ja ilmeisesti jollakin tavalla ”näkevät” hajut mielessään. Tällaisen muutoksen tekemiseen ei välttämättä tarvita edes evoluutiota, vaan pelkkä yksilön aivojen muovautuvuus riittää: sokeat ihmisetkin voivat oppia kaikuluotaamaan. Ihmisillä aistien väliset rajat ylittäviä kokemuksia nimitetään synestesiaksi.
Ja viimeiseksi on lepakon hämmästyttävä ruumiinrakenne nahkasiipineen. Sen evoluutio on edelleen jonkinlainen arvoitus, sillä lepakoiden kaltaiset pienet ja hennot eläimet säilyvät tavallisesti vain poikkeuksellisissa löytöpaikoissa. Eoseeniajalla, noin 50 miljoonaa vuotta sitten, lenteli jo varsin nykyisennäköisiä lepakoita, kertovat fossiilit Saksan Messelin kaivoksesta ja Wyomingin Green River -muodostumasta. Edeltäneeltä paleoseeniajalta tunnetaan vain hampaita, jotka ovat jotain lepakoiden ja päästäisten purukaluston väliltä. Ei tiedetä, minkä näköisen eläimen suussa ne sijaitsivat, saati sitten mahtoiko niiden omistaja kaikuluodata.
Mutta tarvitseeko eläimen olla viiksisiipan kaltainen hyönteisiä ilmasta kaappaava lentotaituri, jotta kaikuluotauksesta olisi sille hyötyä? Ei, ja sen meille kertoo Suomen luonnon toiseksi yleisin nisäkäs: metsäpäästäinen.
Metsäpäästäiset nimittäin kaikuluotaavat. Ne päästelevät pimeällä metsänpohjalla kulkiessaan sirkutusta noin 50 kilohertsin taajuudella, ja käyttävät kaikuja suunnistuksen apuna. Niiden hienostumaton kaikuluotauskyky ei riitä saaliseläinten paikantamiseen, mutta se oletettavasti antaa likinäköiselle päästäiselle arvokasta tietoa ympäröivän kasvillisuuden laadusta ja määrästä: millaisessa maastossa nyt liikutaan ja onko ympärillä suojaa saalistajien katseelta. Jännittävää kyllä, päästäisellä ei ole kaikuluotaukseen mitään ilmiselviä sopeumia: korvanlehdetkin ovat niin pikkuiset, että melkein katoavat turkin sisään.
Metsäpäästäinen ei suinkaan ole ainoa lentokyvytön nisäkäs, joka kaikuluotaa. Todisteita on kertynyt muutamalta muulta päästäislajilta sekä kolmelta lajilta Madagaskarilla eläviä tanrekkeja. Myös jyrsijöistä ainakin unihiirien tiedetään kaikuluotaavan. Epäilyjä siitä on esitetty myös unikekojen, syyrianhamsterien, metsämyyrien ja laboratoriorottien kohdalla. Lisäksi tunnettuja kaikuluotaajia ovat tietenkin valaat ja delfiinit. Linnuista kaikuluotausta käyttävät rasvakehrääjät (Steatornis caripensis) ja meikäläiselle tervapääskylle sukua olevat salangaanit ja pikkusalangaanit. Esiintyminen näin kaukaista sukua toisilleen olevilla eläimillä kertoo, että kaikuluotaus kehittyy melko helposti eläimillä, joilla on sille käyttöä.
Ian Malcolmin lepakkotarina on kaiken kaikkiaan silkkaa lööperiä. Yksinkertainen kaikuluotaus näyttää olevan mahdollista ja hyödyllistä jo sillä aistivarustuksella, joka löytyy pikkunisäkkäistä vakiokalustona. Jos parempi kaikuluotauskyky antaa eläimelle kilpailuedun, luonnonvalinta suosii parannuksia missä tahansa kokonaisuuden osassa: parempaa äänenhallintaa, herkempää kuuloa, terävämpiä hoksottimia tai ketterämpää eläintä kaappaamaan saalis. Kaikkien osien ei siis tarvitse muuttua samanaikaisesti.
Mutta voisiko eläimelle kuvitella sellaisen ominaisuuden, jonka kaikkien osien täytyy olla olemassa samanaikaisesti, jotta niistä olisi mitään hyötyä, kuten Malcolm-matemaatikkomme kuvailee? Kyllä varmasti. Esimerkiksi telepatia voisi olla sellainen.
Eläimethän pystyvät kommunikoimaan monin tavoin: visuaalisesti, ääntelemällä, tuoksuilla ja jopa sähkösykäyksillä. Kaikille näille yhteistä on, että tarvittava aisti on muutenkin hyödyllinen tiedon hankkimiseksi ympäristöstä. Eläimen kannattaa nähdä, kuulla, haistaa tai aistia sähkökenttinä vaikka ei olisikaan toista yksilöä, joka varta vasten lähettää tietoa näillä kanavilla. Toisaalta eläimet itse näkyvät, pitävät liikkuessaan ääntä, tuoksuvat joltain ja synnyttävät elimistössään sähkökenttiä myös ilman viestimistarkoitusta. Tietoa siis siirtyy yksilöiden välillä jopa ilman mitään erillistä kommunikaatiota.
Ajatustensiirto, telepatia, on siinä mielessä erilainen, että toisin kuin sarjakuvissa, ajatuksemme eivät spontaanisti leijaile aivoista ulos kenen tahansa luettaviksi. Ajattelu tapahtuu hermosolujen välisissä monimutkaisissa vuorovaikutuksissa, eikä kallon ulkopuolelle välity niistä mitään sellaista paineaaltoa tai säteilyä, josta ajatusten sisällön lukeminen olisi edes teoriassa mahdollista.
Telepatiaan tarvittaisiin siis sekä viestinlähetyselin, joka muuntaisi ajatukset kehon ulkopuolelle leviäväksi signaaliksi, että vastaanottoelin, jolla toinen yksilö poimisi ajatukset talteen. Kumpikin yksinään olisi hyödytön. Niinpä telepatiaa ei ole kehittynyt.
Toki ongelman voisi kiertää sillä, ajatuksensiirron välittäjänä toimisi jokin sellainen signaali, jota eläimet jo muutenkin aistivat, vaikkapa ääniaallot. Silloin viestinlähetyselimen kehittyminen riittäisi. Ja niinhän siinä kävi: jo varhain evoluutiossaan eläimet alkoivat välittää mielenliikkeitään toisilleen murisemalla, sihisemällä ja muuten ääntelemällä. Tuon alkumeressä alkaneen kehityksen hyvin pitkälle viety muoto on tämä kirjainjärjestelmä, jonka avulla juuri nyt luet ajatuksiani.
Dinosaurusjännäreissä on siis ainakin yksi hyvä puoli, sen lisäksi että ne ovat viihdyttävää luettavaa: ne saavat lukijan ajattelemaan. Faktan erottelu lööperistä ja tarinan tutkijoiden ajatusvirheiden bongailu on hauskaa aivojumppaa.
planeetanihmeet.wordpress.com 
Mukavaa että olet päivittänyt blogia, tätä on odotettu :)
Näin on! Kiitos mielenkiintoisesta jutusta.