Tutkijat siirtivät synteettistä proteiinia bakteeriin

Arizona State yliopiston ja Midwestern yliopiston tutkijat ovat valmistaneet synteettistä proteiinia ja siirtäneet sitä bakteerisoluun. Bakteerisolu reagoi odottamattomalla tavalla keinotekoiseen tunkeilijaan. Tutkimustulokset on julkaistu ACS Chemical Biology -verkkolehdessä.


Eräs lähestymistapa elävien organismien rakenneosien ymmärtämiseen on yritys luoda niitä keinotekoisesti, käyttämällä hyväksi kemiaa, älykästä suunnittelua ja genetiikkaa. Tällä tekniikalla, jota yleisesti kutsutaan synteettiseksi biologiaksi, on tuotettu replikoituvia molekyylejä, keinotekoisia reaktioreittejä sekä soluja, joissa on synteettinen genomi.

Arizona State yliopiston tutkija John Chaput on yhdessä kollegojensa kanssa valmistanut keinotekoisen proteiinin laboratoriossa ja tutkinut yllättäviä tapoja, joilla elävät solut reagoivat siihen.

"Jos laitamme keinotekoisen proteiinin solun sisään, niin vieläkö se toimii?", Chaput kysyy. "Tunnistaako solu sen? Pureskeleeko solu sen ja sylkee sitten ulos?" Tämä tutkimaton alue muodostaa uuden haasteen synteettiselle biologialle ja se voi lopulta johtaa uusien lääkkeiden kehittämiseen.

Tutkijat havaitsivat Escherichia coli-bakteerin reagoivan omituisella ja odottamattomalla tavalla synteettiseen proteiiniin, jota kutsutaan nimellä DX. Solun sisällä DX-proteiini sitoutuu solun energiavarastoina toimiviin ATP-molekyyleihin, joita kaikki eliöt käyttävät.

"ATP on elämän energiavaluuttaa," Chaput sanoo. ATP:n fosfodiesterisidokset sisältävät energiaa, jota eliöissä tapahtuvat reaktiot tarvitsevat. Reaktion tarvitsema energia vapautuu fosfaattiosan irrotessa ATP-molekyylistä. ATP:hen sitoutuva DX-proteiini häiritsee solun normaalia metaboliaa niin, että se ei enää kykene jakautumaan, vaikkakin se pystyy jatkamaan kasvua.

DX-proteiinin vaikutuksesta normaalisti pyöreä E. coli-bakteeri muuntuu pitkulaiseksi sauvaksi. Pitkulaiseen bakteerisoluun kehittyy tiheitä lipidirakenteita, jotka jakavat solun pituussuunnassa samankokoisiin osiin. Syntyneet lipidirakenteet, joita tutkijat kutsuvat endoliposomeiksi, ovat odottamaton ja ennennäkemätön ilmiö bakteerisolussa.

Tutkijat uskovat säännöllisin välein syntyvien lipidirakenteiden olevan puolustusmekanismi, jonka ansiosta bakteerisolu voi jakaa itsensä erillisiin osastoihin. Tällaista ilmiötä ei ole aikaisemmin havaittu bakteereissa ja se näyttää olevan ominainen vain yksisoluisille organismeille.

On hyvin vaikeaa valmistaa DX:n kaltainen synteettinen proteiini, joka osaa jäljitellä luonnollisten proteiinien hienoja laskostumistapoja, sekä sitoutua solun metaboliassa avainasemassa olevaan ATP-molekyyliin. Chaput kertoo tutkijoiden käyttäneen älykästä strategiaa - mRNA näyttöä (mRNA display) - valmistaakseen hienosäädettyjä proteiineja, jotka sitoutuvat voimakkaasti ATP-molekyyliin, aivan kuten luonnon omat ATP:hen sitoutuvat proteiinit tekevät.

Aluksi valmistetaan laaja kirjasto satunnaisia 80 nukleotidin pituisia peptidejä DNA:n neljästä nukleiinihaposta. Nämä ketjut käännetään sitten RNA:ksi käyttämällä hyväksi luonnon omaa entsyymiä - RNA polymeraasia. Edelleen käyttämällä luonnon omaa huippuhienoa nanokonetta - ribosomia - saadaan satunnainen RNA luettua ja generoitua proteiiniksi, siis samalla tavoin kuin luonnollisetkin proteiinit valmistuvat ribosomin yhdistäessä aminohappoja RNA:n ohjeen mukaiseen järjestykseen.

Seuraavaksi erä valmistettuja proteiineja altistetaan ATP-molekyyleille ja valitaan se, jotka sitoutuvat parhaiten. Mutta, kuten Chaput selittää, tässä on pieni ongelma: "Kuinka me saamme selville valittujen proteiinien geneettisen informaation?" Proteiinia ei voi kääntää takaisin DNA sekvenssiksi. Proteiinista ei voi valmistaa kopioita. Niinpä meidän on tehtävä kaikki nämä molekyylibiologiset temput."

Tärkein temppu tehdään jo prosessin alkuvaiheessa. RNA-sekvenssiin kiinnitetään kemiallisesti molekyylilinkki, jonka avulla jokainen RNA-sekvenssi kiinnittyy ohjaamaansa uuteen proteiiniin. Nämä mRNA-proteiinihybridit altistetaan useita kertoja ATP:lle tiukentuvalla valinnalla. Jokaisen valintakierroksen jälkeen ATP:hen sitoutuneet proteiinit käännetään cDNA:ksi käyttämällä hyväksi niihin kiinnitettyä RNA:ta. Ja cDNA monistetaan PCR-tekniikalla.

Tutkimuksessa DX-proteiinille altistuneet E. coli-solut muuntuivat pitkulaisiksi, joka voi myös tapahtua luonnossa, mikäli bakteerit joutuvat stressaavaan ympäristöön. Tällöin bakteerien metabolia ja solunjakautuminen hidastuu, mikä johtunee ATP-energian puutteesta.

Tutkijat selvittivät myös bakteerien kykyä palautua DX-proteiinialtistumisesta. Bakteerisolujen havaittiin menevän hiljaiseen tilaan (elossa mutta lisääntymiskyvyttömänä, viable but non-culturable [VBNC]). Ne siis selvisivät ATP:n puutteesta ja palautuivat pitkulaisesta muodosta pyöreiksi 48 tunnin kuluessa, mutta ne olivat menettäneet lisääntymiskykynsä. Lisäksi pitkulaista muotoa oli vaikea saada aikaiseksi uudestaan ja näyttääkin siltä, että bakteerisoluissa oli tapahtunut geneettinen uudelleenohjelmointi.

Tutkijat epäilevät, että bakteerisolun rakenteen muuttuminen on yritys ylläpitää homeostaasia niissä osissa solua, jotka on lipidirakentein erotettu muusta DX-proteiinin aiheuttamasta ATP-köyhästä solutilasta. He myös arvelevat solun jakavan geneettisen informaation alueille, joissa se on turvassa. Tällaista solun osastoitumista on havaittu joillakin eukaryooteilla, mutta ei koskaan E. colin kaltaisella prokaryootilla.

ATP:n toiminnan estäminen voisi olla myös eräs keino taistella sairauksia aiheuttavia mikrobeja vastaan.

Tutkijoiden mukaan tietyllä tavalla laskostuvan ja toimivan proteiinin valmistaminen on hyvin vaikeaa. Tutkijat joutuivat turvautumaan solussa oleviin valmiisiin nanokoneisiin (mm. RNA polymeraasi ja ribosomi) voidakseen toteuttaa suunnitelmansa. Eikä lopputuote kuitenkaan osaa tehdä mitään erityistä. Se osaa vain sitoutua ATP-molekyyliin ja estää siten sitä toimittamasta energiaa solun koneistolle. Monet luonnon proteiineista osaavat (sitoutumisen lisäksi) suorittaa solun kannalta jonkin tärkeän tehtävän. Ne ovat nanokoneita, joista kokonaisen solun koneisto muodostuu. Luonnon proteiinit myös syntyvät DNA:han koodatun informaation perusteella. Tutkijoilla on vielä tähtitieteellisen pitkä matka siihen, että heidän suunnittelemansa DNA-koodin perusteella syntyisi halutun toiminnon suorittava synteettinen proteiini. Nythän tutkijat valmistivat vain satunnaisia DNA-pätkiä, jotka eivät sisältäneet suunniteltua geneettistä informaatiota.

Tutkijat ovat kuitenkin osoittaneet, että proteiinit voivat olla suunniteltuja. Vallitsevan kehitysopillisen käsityksen mukaan proteiinit eli solun nanokoneet ovat syntyneet sattumalta. Niiden huippuhienot rakenteet ja toiminnot vain näyttävät olevan älykkäästi suunniteltuja, jolloin on järkevää olettaa, että niistä kannattaa ottaa oppia. Vielä on kuitenkin paljon opittavaa.



Lähde:

http://www.biodesign.asu.edu/news/strange-behavior-new-study-exposes-living-cells-to-synthetic-protein-

Jättiläismäiset mustat aukot ovat suurempia ja yleisempiä kuin on uskottu

Tähtitieteilijät uskovat, että jättiläismäiset mustat aukot ovat suurempia ja niitä on enemmän, kuin on tähän asti oletettu. Tutkijat ovat löytäneet ainakin 10 jättiläismäistä mustaa aukkoa, joiden massa on 10 - 40 miljardia kertaa Auringon massa.

Kuvassa olevan elliptisen galaksin keskellä on eräs avaruuden suurimmista mustista aukoista.

Mustat aukot on havaittu NASAn Chandra-röntgenteleskoopilla. Suurimmat mustat aukot sijaitsevat suurien galaksijoukkojen keskellä olevissa galakseissa.

"Mikäli me olemme oikeassa ja nämä kohteet todella ovat suurempia ja lukumääräisempiä, kuin tähän asti on oletettu, niin meidän on mietittävä uudelleen se, kuinka ne ovat voineet kasvaa niin suuriksi," sanoo astrofyysikko Julie Hlavacek-Larrondo Stanfordin yliopistosta. "Jättiläismäiset mustat aukot ovat olleet olemassa hyvin varhain alkuräjähdyksen jälkeen, eli ne olivat olemassa jo kun maailmankaikeuden ikä oli vain 5 % nykyisestä iästä. Tämä havainto johtaa kysymykseen, kuinka niin suuret musta aukot saattoivat syntyä niin pian alkuräjähdyksen jälkeen? Jotkut kosmologiset mallit voivat selittää tämän, mutta se on vain teoriaa. Hyvä uutinen on se, että tuleva James Webb-teleskooppi on kyllin tehokas, jotta sillä voidaan nähdä ensimmäisten mustien aukkojen muodostuminen. Se voi antaa joitain vastauksia."

James Webb-teleskooppi on määrä laukaista avaruuteen vuonna 2018.

Jättiläismäisten mustien aukkojen (toistaiseksi selittämätön) olemassaolo jo hyvin varhain maailmankaikkeuden historiassa on yhteensopiva kehitysopin epätarkkuusperiaatteen kanssa.


Lähde:

http://www.huffingtonpost.com/2012/12/20/ultramassive-black-holes-bigger-numerous-astronomers_n_2333665.html?utm_hp_ref=science

Nuorilta näyttävät tähdet

Pallomaisissa tähtijoukoissa on nuorilta näyttäviä sinisiä tähtiä. Näiden sinisten harhailijoiden (blue stragglers) oletetaan kuitenkin olevan vanhoja. Tutkijat uskovat keksineensä sinisten harhailijoiden nuorekkuuden salaisuuden.

Hubble avaruusteleskoopin ottama valokuva pallomaisesta tähtijoukosta NGC 6388. (Credit: NASA, ESA, F. Ferraro (University of Bologna))

Pallomaisten tähtijoukkojen uskotaan muodostuneen melko pian alkuräjähdyksen jälkeen eli n. 12-13 miljardia vuotta sitten. Ne ovat siis jääneitä universumin varhaisilta ajoilta. Linnunradassamme on n. 150 pallomaista tähtijoukkoa ja se sisältävät monia linnunradan vanhimmista tähdistä.

Koska kaikki pallomaisen tähtijoukon tähdet syntyvät kutakuinkin samaan aikaan, niin ne ovat myös samanikäisiä. Koska kirkkaat ja suurimassaiset tähdet kuluttavat ydinpolttoaineensa nopeasti loppuun, niin vanhoissa pallomaisissa tähtijoukoissa pitäisi olla jäljellä vain pienimassaisia tähtiä. Tähtitietelilijät ovat kuitenkin havainneet, että monissa pallomaisissa tähtijoukoissa on paljon nuorilta näyttäviä tähtiä. Niiden uskotaan uudistuneen toisesta tähdestä saadun materian ansiosta. Näitä nuorilta näyttäviä vanhuksia kutsutaan sinisiksi harhailijoiksi (blue stragglers).

Massiivisten tähtien oletetaan siirtyvän vähitellen kohti tähtijoukon keskustaa, sedimentaatiota muistuttavassa prosessissa. Tutkijat havaitsivat, että suurin osa pallomaisista tähtijoukoista näytti vanhoilta, koska kaikki massiiviset siniset harhailijat olivat joukon keskustassa. Osa sen sijaan näytti nuorilta, koska siniset harhailijat olivat hajallaan tähtijoukossa. Kolmas ryhmä oli vasta ikääntymässä, koska niissä sinisten harhailijoiden oletettiin olevan matkalla kohti keskustaa.

"Koska nämä tähtijoukot ovat syntyneet osapuilleen samaan aikaan, niin havaintomme paljastavat suuria eroja joukkojen evoluutionopeuden välillä," kertoo tähtitieteilijä Barbara Lanzoni Bolognan yliopistosta. "Uskomme, että nopeasti ikääntyvissä joukoissa sedimentaatio prosessi tapahtuu muutamassa sadassa miljoonassa vuodessa, kun taas hitaimmissa se voi kestää monta kertaa universumin nykyisen iän verran."

Vain vähän aikaa sitten tähtitieteilijät pitivät sinisten harhailijoiden selitystä epävarmana teoriana. Nyt näyttää siltä, että teoriasta on tullut tieteellinen tosiasia.

Tämä sinisten harhailijoiden tapaus on oivallinen esimerkki kehitysopillisesta käsitteenmuodostuksesta, jossa lähtökohdaksi otettu ja todeksi oletettu naturalistinen maailmankuva ohjaa käsitteenmuodostusta. Massiiviset siniset tähdet ovat tähtitieteellisen tietämyksen mukaan nuoria tähtiä. Niitä on kuitenkin löydetty vanhoista pallomaisista tähtijoukoista, joiden kaikki tähdet ovat syntyneet kutakuinkin samaan aikaan. Sen sijaan, että tämän empiirisen havainnon perusteella asetettaisiin kyseenalaiseksi vallitsevat kosmologiset käsitykset, niin tässä tapauksessa empiirinen havainto pyritäänkin selittämään vallitseviin käsityksiin sopivaksi. Pallomaisten tähtijoukkojen nuoret siniset tähdet eivät ole nuoria - ne vain näyttävät nuorilta. Ne ovat siis jollakin tavalla onnistuneet säilyttämään nuorekkaan ilmeensä.

Tämä myös tarkoittaa sitä, että ei ole olemassa sellaista empiiristä havaintoa, joka käytännössä kyseenalaistaisi (naturalistisen) kehitysopin niiden mielessä, jotka pitävät naturalismia ja kehitysoppia totena. Kaikki kehitysopin kanssa ristiriidassa olevat empiiriset havainnot voidaan aina selittää ristiriidattomiksi.

Ihmisen käsitteenmuodostus lähtee ensisijaisesti perususkomuksista, joita empiiriset havainnot voivat parhaassa tapauksessa tukea sellaisinaan. Mutta ihminen on erittäin taitava keksimään keinoja kaikkein havaintojen selittämiseksi omiin perususkomuksiin sopiviksi.


Lähde:

http://www.spacetelescope.org/news/heic1221/

Uudet havainnot kumoavat vanhoja käsityksiä monimuotoisuuden evoluutiosta

Kalifornian yliopiston (UC Riverside) johtama tutkimusryhmä kumoaa vallitsevan käsityksen sinkin pitoisuuden vaikutuksesta eukaryoottien monimuotoisuuden kehitykseen. Tutkimus on julkaistu Nature Geoscience-tiedelehdessä.

Kalifornian yliopiston (UC Riverside) johtama biokemistiryhmä on osoittanut virheelliseksi vallitsevan hypoteesin, jonka mukaan muinaisten merien alhainen sinkkipitoisuus on ollut esteenä eukaryoottien monimuotoisuuden kehitykselle.

Fossiiliaineiston mukaan eukaryoottien monimuotoisuus oli hyvin alhainen vielä 600 - 800 miljoonaa vuotta sitten. Monet tutkijat pitävät muinaisten merien alhaista sinkkipitoisuutta syynä monimuotoisuuden viivästyneeseen kehitykseen. Monimuotoisuus lisääntyi vasta n. 600 miljoonaa vuotta sitten monimutkaisten eliöryhmien ilmaantuessa fossiilikerroksiin ns. kambrin räjähdyksessä.

Sinkki on tärkeä aine eukaryoottisille soluille. Se liittyy esim. geenien säätelyyn ja transkriptioon.

Tutkimusryhmä mittasi sinkkipitoisuuden merenpohjan mustista savikivinäytteistä Pohjois-Amerikasta, Euroopasta, Afrikasta, Aasiasta ja Australiasta. Näytteiden iäksi määriteltiin 580 miljoonaa vuotta - 2,7 miljardia vuotta. Mittaukset osoittivat, että merien sinkkipitoisuus oli ollut nykyisellä tasolla jo 2,7 miljardia vuotta sitten

"Hämmästykseksemme muinaisten merien sinkkipitoisuus oli paljon korkeampi ja stabiilimpi, kuin tähän asti on uskottu," toteaa tutkimuksen johtaja professori Timothy Lyons. "Emme löytäneet todisteita, että merien sinkkipitoisuus olisi ollut kehitystä rajoittava tekijä," kertoo tutkija Clint Scott.

Tutkimusryhmään kuuluivat myös Noah J. Planavsky (Timothy Lyons Laboratory); Chris L. Dupont (J. Craig Venter Institute); Brian Kendall ja Ariel D. Anbar (Arizona State University); Benjamin C. Gill  (Virginia Polytechnic Institute ja State University); Leslie J. Robbins ja Kurt O. Konhauser ( University of Alberta, Canada); Kathryn F. Husband ja Simon W. Poulton (University of Leeds); Gail L. Arnold (Max Planck Institute for Marine Microbiology); Boswell A. Wing (McGill University, Canada); ja Andrey Bekker (University of Manitoba, Canada).

Tutkimuksen idea on suora seuraus Naturessa vuonna 2011 julkistusta tutkimuksesta (Planavsky, Scott, Lyons et al.), joka kyseenalaisti hypoteesin laajalti sulfidipitoisista meristä.

Tämä havainto on sopusoinnussa kehitysopin epätarkkuusperiaatteen kanssa. Maailma on alusta lähtien ollut paljon valmiimpi ja nykyisen kaltaisempi kuin kehitysopin mukaan oletetaan.


Lähde:

http://ucrtoday.ucr.edu/10927

Ihmissoluissa on havaittu uusi solunjakautumistapa

Wisconsinin yliopiston Carbone syöpäkeskuksen tutkijat ovat havainneet uuden solunjakautumistavan ihmissoluissa. He uskovat, että uusi solunjakautumistapa toimii varmuusmekanismina viallisen solunjakautumisen aikana ja se estää solua ajautumasta syöpäsoluun johtavalle kehityslinjalle.

Klerokineesi on uusi solunjakautumistapa, jonka seurauksena solu jakautuu kahdeksi tytärsoluksi. Klerokineesi eroaa normaalista solunjakautumisesta eli sytokineesistä. (Kuva:University of Wisconsin-Madison).

"Mikäli me voisimme edesauttaa tämän uuden solunjakautumistavan esiintymistä, niin me ehkä voisimme estää joidenkin syöpien kehityksen," johtava tutkija apulaisprofessori Mark Burkard sanoo. Tutkijat kutsuvat uutta solunjakautumistapaa klerokineesiksi.

Tähän asti tutkijat ovat uskoneet sata vuotta vanhaan hypoteesiin, jonka kehitti saksalainen biologi Theodor Boveri tutkimalla merisiilin munia. Boveri arveli, että viallinen solunjakautuminen johtaa soluihin, joissa on epänormaali määrä kromosomeja ja edelleen hallitsemattomaan solunkasvuun eli syöpään. Vuosien varrella kertynyt todistusaineisto on tehnyt Boverin hypoteesistä yleisesti hyväksytyn.

Solun kopioituminen alkaa alkaa synteesivaiheella, jolloin solun rakententeista - DNA mukaan lukien - tehdään kopiot. Sitten mitoosin aikana kahdentuneet rakennekomponentit erotetaan fyysisesti toisistaan eripuolille solua, vaikka ne ovatkin edelleen saman solun sisällä. Lopulta, sytokineesissä, solu jakautuu kahdeksi tytärsoluksi ja se päättää mitoosin.

Burkard työryhmineen valmisti soluja, joissa oli liian monta kromosomia - syöpää jäljitellen. Tutkijat estivät sytokineesin kemikaalilla ja jäivät odottamaan mitä tapahtuu. "Odotimme löytävämme joukon epänormaaleja soluja," Burkard kertoo. Mutta vastoin Boverin hypoteesia tutkijat havaitsivat, että suurin osa tytärsoluista näyttikin ihan normaaleilta.

Tarkemmat havainnot osoittivat, että kaksi tumaa sisältänyt solu jakautui yllättäen kahdeksi tytärsoluksi eikä jakautumiseen sisältynyt mitoosia. Jakautuminen oli siis selvästi sytokineesistä poikkeava tapahtuma.

Burkard uskoo nyt, että tämä uusi solunjakautumistapahtuma - klerokineesi - on varmuusmekanismi tilanteelle, jossa sytokineesi ei toimi ja se mahdollistaa solun normaalin kasvun.

Ei ole välttämättä erityisen yllättävää, että solusta löytyy toimintoja, jotka näyttävät olevan suunniteltuja. Hyvä suunnittelija tietää mikä voi mennä vikaan ja kuinka siihen voisi varautua. Sekään ei ole erityisen yllättävää, että sata vuotta vanha tieteellinen hypoteesi osoittautuu virheelliseksi. Kehitysoppi on paljon vanhempi hypoteesi ja vaikka kehitysopin todisteita on kumuloitunut jo kirjakaupalla, niin se ei tarkoita sitä, etteikö hypoteesi voisi silti olla virheellinen.



Lähde:

http://www.news.wisc.edu/21364

Oliko elämän synty välttämätöntä?

Santa Fe instituutin tutkijat ehdottavat yhtenäistä kuvaa siitä, kuinka metabolian monimutkainen kemia kasasi itsensä kokoon ja synnytti siten elämän Maapallolla. Tutkimus on julkaistu Physical Biology-tiedelehdessä.


Tutkijoiden mukaan elämän luominen alkutekijöistään vaatii kaksi olennaista kykyä: hiilidioksidin fiksaation ja itsensä kopioimisen. Näistä ensimmäinen eli hiilidioksidin fiksaatio, on erittäin vaativa tehtävä. Hiilidioksidi (CO2) on hyvin vakaa molekyyli, jonka sidoksia on vaikea rikkoa. Hiilidioksidin fiksaatio on kuitenkin elämälle välttämätöntä ja se on metabolian keskeisin osa.

Tutkijat uskovat, että epämääräisenä geokemiallisena reaktioina alkaneen prosessin syrjäytti ja vahvisti myöhemmin biologinen prosessi. Hiilidioksidin fiksaatio ja muut metabolian reaktiot koostuvat kymmenistä erilaisista vaiheista, joista osa on nopeita ja helppoja yksinkertaisten yhdisteiden reaktioita, mutta osa on monimutkaisia täsmäentsyymejä vaativia reaktioita.

Hiilidioksidin fiksaatio on esimerkki jälkimmäisestä reaktiotyypistä, joka vaatii erityisten entsyymien apua. Nämä epätodennäköisiltä näyttävät reaktiot ovat hyvin samankaltaisia kaikissa elävissä organismeissa. "Niiden yleisyys ja niiden muodostamisen vaikeus asettaa kemialliset reunaehdot, joiden puitteissa kaikkien elävien organismien on toimittava," sanoo Rogier Braakman, joka on toinen tutkimuksen tekijöistä.

Näiden vuorovaikuttavien säännönmukaisuuksien hierarkia ja modulaarisuus tekee näistä hienoista metabolisista reaktioista stabiileita ja mahdollistaa niiden monimutkaisuuden. Esimerkkinä tutkijat mainitsevat B9-vitamiinin, joka mahdollistaa erään hiiliyhdisteen käytön metabolisessa reaktiossa.

Santa Fe instituutin uutisen mukaan tutkijat olivat kartoittaneet elämän syntyyn johtavat kemialliset reaktioreitit. Tämä tulkinta tutkimuksesta on kuitenkin yliampuva, sillä tekijät eivät ole esittäneet uskottavia kemiallisia reaktioreittejä elämän syntyyn eli kuinka "molekyylit löysivät tiensä kivistä soluihin."

Tutkijat toteavat loppupäätelmässään mm.:

"Olemme väittäneet, että elektronin siirtoon liittyvät perustavanlaatuiset ongelmat ovat johtaneet kvalitatiiviseen (työn)jakoon katalyyttisesti 'vaikean' ja 'helpon' kemian kesken ja tämä jako on tavalla tai toisella johtanut pitkäaikaiseen metabolian arkkitehtuurin ja biosfäärin kehitykseen. Vaikeaan kemiaan kuuluvat elektronin siirtäjät, joiden välivaiheet ovat epästabiileja ja energeettisesti saavuttamattomia vesiympäristössä ilman rakenteellisesti hienostuneita ja monimutkaisia orgaanisia kofaktoreita.

Tärkein viesti, jonka haluamme välittää, on se hyvin matalan tason kemiallisten reunaehtojen jättämä jälki, joka ulottuu hyvin korkealle biologisessa organisaatiossa. Vain seitsemän erityisten karboksylaatioreaktioiden hallitsemaa hillidioksidin fiksaation modulia käsittää kaiken tunnetun fylogeneettisen monimuotoisuuden ja tarjoaa rakennuspalikat sekä autotrofisille ja heterotrofisille metabolisille innovaatioille.

Samalla tavoin vain pieni määrä orgaanisia tai organometallisia kofaktoriperheitä on ollut portteina, jotka määrittävät metabolisten verkosteojen rakenteen varhaisemmista soluista nykyaikaan.

Me uskomme, että nämä säännönmukaisuudet pitäisi ymmärtää biologisen organisaation lakeina. Kunnollisessa metabolian ilmaantumisen geokemiallisessa teoriassa tällaisten säännönmukaisuuksien pitäisi olla ennustettavissa perustavasta orgaanisesta kemiasta."

Siis mitä? No, tutkijat kirjoittivat 62 sivua pitkän raportin elämän synnystä. (Santa Fe instituutin mielestä tutkimusraportin pituus oli niin merkittävä asia, että se piti mainita tutkimuksesta kertovassa uutisessa!) Loppupäätelmä on tyypillistä tieteellistä jargonia, jossa monimutkaisten sanakäänteiden avulla väännetään asiaa, silloin kun mitään varsinaista (tieteellisesti merkittävää) sanottavaa ei ole.

Tutkijat ovat kyllä havainneet elämän kemiaan liittyvät vaikeudet ja monimutkaisuudet, mutta he eivät esitä mitään uskottavaa selitystä niiden synnylle, kokeellisesta näytöstä puhumattakaan.



Lähde:

http://www.santafe.edu/news/item/smith-braakman-physbio-logic-metabolism/

Seitsemän primitiivistä galaksia

Tähtitieteilijät ovat löytäneet Hubble-avaruusteleskoopin avulla galaksijoukon, jonka uskotaan muodostuneen yli 13 miljardia vuotta sitten. Tämä syvimmälle avaruuteen ulottuva Hubblen kuva on ensimmäinen karkea havainto galaksien yleisyydestä vain vähän sen jälkeen, kun ensimmäisten galaksien oletetaan syntyneen.


Galaksien uskotaan näkyvän sellaisina kuin ne olivat 350 - 600 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen ja niiden valon oletetaan vasta saapuneen Maahan. Yksi galakseista saattaa olla kaukaisin havaittu galaksi (syntynyt 380 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, mikä vastaa punasiirtymää 11,9).


Lähde:

http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/48/full/

Maaperästä on löydetty antibioottia syövä bakteeri

Ryhmä kanadalaisia ja ranskalaisia tutkijoita kertoo löytäneensä maaperästä bakteerin (Microbacterium sp), joka kykenee hajottamaan ja käyttämään ravinnokseen maataloudessa käytettävää yleistä antibioottia, sulfametatsiinia. Tutkimus on julkaistu Journal of Environmental Quality-tiedelehdessä.


Bakteereilla tiedetään olevan erilaisia keinoja puolustautua antibiootteja vastaan. Ne voivat esimerkiksi pumpata antibioottia ulos solukalvonsa ulkopuolelle. Tämä on kuitenkin ensimmäinen kerta, kun bakteerin havaitaan kykenevän hajottamaan antibioottia ja käyttävän sitä ravintonaan. Samalla tämä on myös uusi resistenssimekanismi antibiootteja vastaan.

Tutkimuksen johtaja Ed Topp sanoo, että altistuminen maaperässä oleville antibiooteille asettaa bakteereille paineita kehittää resistenssiä antibiootteja vastaan ja useimmin tämä tapahtuu resistenssiä koodaavien geenien avulla, jotka siirtyvät bakteerista toiseen. Uusi tutkimus näyttää viittaavan siihen, että myös antibioottia hajottavat geenit siirtyvät bakteerien välillä. "Se on erittäin kiehtovaa," Topp toteaa.

Tutkijasta on kiehtovaa se, että bakteerit siirtävät antibioottia hajottavaa geeniä toisilleen. Mielenkiintoista on se, että tässäkään tapauksessa ei viitata sanallakaan darwinistiseen mekanismiin antibiootin hajotuskyvyn tuottajana.


Lähde:

https://www.agronomy.org/story/2012/dec/thu/antibiotic-eating-bug-unearthed-in-soil

Tutkijat ehdottavat informaatiota lähtökohdaksi elämän synnyn ongelmaan

Elämän synty on eräs tieteen suurimmista mysteereistä. Millaiset fysikaaliset prosessit muuttivat kuolleen materian monimutkaiseksi eläväksi soluksi? Jo yli sadan vuoden ajan tiedemiehet ovat yrittäneet rekonstruoida elämän synnyn ensiaskeleita. Tähän asti he ovat keskittyneet siihen, kuinka yksinkertaiset elämän rakennuspalikat ovat saattaneet syntetisoitua varhaisen Maan olosuhteissa. Nyt Arizonan yliopiston tutkijat ehdottavat, että elämä synnyn ongelmaa on lähestyttävä informaation kautta.

Professori Paul Davies ja tohtoritutkija Sara Walker ehdottavat, että elämän synnyn ongelmassa on keskityttävä hardwaren - elämän kemiallinen perusta - sijaan sen ohjelmointiin eli informaatiosisältöön. Tietokoneanalogian mukaan kemia ja fysiikka selittävät tietokoneen toimintaan liittyvät materiaaliset ominaisuudet, mutta tietokone ei toimi ilman ohjelmistoa ja dataa. Davies ja Walker ehdottavat, että oleellinen ero kuolleen ja elävän välillä on elävän kyky hallita informaatiota.

"Kun me kuvaamme biologisia prosesseja, niin me käytämme informaatiojärjestelmälle ominaista esitystapaa - solut lähettävät signaaleja, kehitysohjelmia ajetaan, ohjeita luetaan, perinnöllistä informaatiota välitetään sukupolvelta toiselle jne...," Walker sanoo. "Niinpä tunnistamalla elämän synty tiedonkäsittelyn kautta, avaa se uusia näkökulmia tutkimukseen."

"Me ehdotamme, että elämä voidaan määritellä erityisenä ja aktiivisena informaationkäsittelyjärjestelmänä, joka antaa meille selvät elämän syntyä määrittelevät kriteerit. Tämä lähestymistapa on jyrkässä ristiriidassa vuosisataisen ajattelun kanssa, joka on pitänyt elämän syntyä kemiallisena ongelmana ja tavoitteena on ollut vain uskottavan reaktioreitin löytäminen kuolleen ja elävän välille."

Keskittymällä informaation kehitykseen, voidaan välttää elämän synnyn kemiaan liittyvät ongelmat. "Kemiaan perustuvat lähestymistavat ovat jämähtäneet jo hyvin varhaisessa vaiheessa kemialliseen monimutkaisuuteen - hyvin kaukana siitä, mitä me pidämme elävänä. Erityisesti ne kärsivät käsitteellisistä puutteista eli kyvyttömyydestä erottaa kemiallinen biologisesta," Walker toteaa.

"Fyysikolle tai kemistille elämä näyttää taianomaiselta materialta. Se käyttäytyy eriskummallisella tavalla, joka poikkeaa kaikista monimutkaisista fysikaalisista tai kemiallisista järjestelmistä. Elämän ominaisuuksia ovat anatomia, sopeutuminen ja päämäärätietoinen käyttäytyminen - kyky käyttää kemiallisia reaktioita ennalta ohjelmoidun tehtävän suorittamiseksi, eikä olla vain noiden kemiallisten reaktoiden orja," Davies selittää.

"Me painotamme erityisesti informaatiovirtaa ylhäältä-alas (top-down), jolloin koko järjestelmä hyötyy komponenteistaan. Tämä lähestymistapa paljastaa kuinka biologisten replikaattoreiden looginen organisaatio poikkeaa merkittävästi yksinkertaisten (kuolleiden) kiteiden replikaatiosta. Ottamalla huomioon informaation perustava rooli, monet elämän hämmentävät ominaisuudet voidaan ymmärtää, " Davies lisää.

Karvakuono on jo pitkään tiennyt, että monimutkaisia rakenteita ei synny ilman suunnittelua informaatiota. On ihan mukava havaita, että jotkut valtavirran mukana uivatkin ovat oivaltaneet informaation merkityksen elämän luomisessa.

Silti tässä on vielä pitkä matka kuljettavana. Nythän tutkijat ovat vasta oivaltaneet, että kemiallinen lähestysmistapa elämän synnyn ongelmaan ei johda mihinkään. Fokusta ollaan ilmeisesti pikkuhiljaa siirtämässä informaatioon. (ID-teorian kannattajat ovat pitäneet informaatiota merkittävänä elämää selittävänä seikkana. On hyvin mielenkiintoista, että pseudotieteelliseksi syytetty teoria näyttää olleen paljon edellä tieteellistä tutkimusta). Kehitysoppiin uskovilta menee todennäköisesti kuitenkin vielä toinen vuosisata huomata, että informaationäkövinkkelikään ei ratkaise heidän ongelmaansa. Se vain pahentaa sitä. Informaation syntyminen spontaanisti ei ole yhtään sen todennäköisempää, kuin elämän syntyminen kemiallisten reaktioiden seurauksena. Karvakuono ei vain ole enää näkemässä tätä vihoviimeistä? oivallusta.




Lähde:

https://asunews.asu.edu/20121212_dawnoflife

NewScientist tarinoi fotosynteesin alkuperästä

NewScientist kertoo tarinoita fotosynteesin alkuperästä. Lehden verkkosivuston mukaan geologit ovat löytäneet todisteita tärkeästä evoluutiotapahtumasta, ajalta ennenkuin syanobakteerit oppivat hajottamaan vettä.

Fotosynteesin perustapahtumat. (personal.inet.fi)

Artikkelin mukaan miljardeja vuosia sitten pienet syanobakteerit hajottivat vettä, ja päästivät vapaaksi myrkkyä, joka toi mukanaan tuhoa ja hävitystä. "Mikrobi oli juuri suorittanut fotosynteesin - prosessin, joka vapauttaa veden sisään vangitun hapen ja tappoi varhaisen Maan anaerobiset eliöt." NewScientist kertoo myös hapen olevan fotosynteesissä syntyvää jätettä.

Fotosynteesissä ei vapauteta veden sisään vangittua happea, vaan vesi hajotetaan ja vapautuneista happiatomeista muodostetaan happimolekyylejä rakentamalla happiatomien välille sidos (O-O sidos). Mikäli happimolekyylit todellakin vain "vapautuisivat" fotosynteesissä, niin niitä voisi ehkä pitää veden hajottamisessa syntyvänä jätteenä. Mutta happimolekyylien rakentaminen liittämällä happiatomeja yhteen ei ole tarkoituksettoman jätteen tuottamista. Se on ohjattua toimintaa, jonka päämääränä on tuottaa elämälle välttämätöntä happea. O-O sidoksen rakentuminen fotosysteemi II:ssa on kuitenkin niin monimutkainen prosessi, että se on edelleen hämärän peitossa (Dau et al. 2012).

NewScientist väittää, että ei ole olemassa jälkiä hapen muodostumisesta 3,4 miljardia vuotta sitten, jolloin ensimmäisten fotosynteettisten organismien uskotaan ilmaantuneen. Sen vuoksi varhaisten fotosynteettisten organismien oletaan käyttäneen elektronien lähteenään veden sijasta muita molekyylejä.

NewScientist ei ole näköjään lukenut ScienceDaily uutissivustoa, joka on kertonut Penn State yliopiston professorin Hiroshi Ohmoton löytäneen todisteita siitä, että Maan happipitoisuus oli nykyisellä tasolla jo 3,46 miljardia vuotta sitten.

Artikkeli kertoo apulaisprofessori Woodward Fischerin (California Institute of Technology) kollegoineen löytäneen Etelä-Afrikasta kalliomuodostelmia, joiden uskotaan muodostuneen hiukan yli 2,4 miljardia vuotta sitten, eli vähän ennenkuin happea ilmakehään tuottavan fotosynteesin oletetaan alkaneen maapallolla. Kalliomuodostelmien uskotaan syntyneen hapettomissa olosuhteissa, mutta silti niistä löydetty mangaani on hapettuneessa muodossa.

Fischerin tutkimusryhmän mukaan paras selitys hapettuneelle mangaanille on se, että muinainen fotosynteettinen organismi käytti magnaania elektronilähteenään veden sijaan. "Tässä syntyi epästabiileja mangaani-ioneja, jotka reagoivat veden kanssa muodostaen oksideja."

NewScientist kertoo kaikkien tutkijoiden, joihin he ovat ottaneet yhteyttä, ylistäneen Fischerin ryhmän tutkimusta, osoittain siksi, että se on tarkasti yhteensopiva evoluutioteorian antaman ennusteen kanssa.

Karvakuono ei tiedä mihin evoluutioteorian antamaan ennusteeseen NewScientist viittaa. Ehkä tämä tarkoittaa sitä, että alle 2,4 miljardia vuotta vanhoista kallioista löytyneet hapettuneet yhdisteet todistavat ilmakehän sisältäneen happea (vettä hajottavan fotosynteesin ansiosta). Mutta mikäli vastaavia yhdisteitä löydetään vanhemmista kallioista (kuten Fischerin ryhmä teki), niin se ei todista ilmakehän olleen happipitoinen vettä hajottavan fotosynteesin ansiosta, koska evoluutioteorian mukaan sellainen fotosynteesi ei vielä ollut kehittynyt. Se todistaa siis vain, että varhainen fotosynteesi ei hajottanut vettä (eikä tuottanut happea), koska sillä oli joku muu elektroninlähde. Karvakuono ei osaa sanoa, millainen geologinen havainto todistaisi (kehitysoppiin uskovien mielestä) ilmakehän olleen happipitoinen yli 2,4 miljardia vuotta sitten.

NewScientist jatkaa:

"Kasvien ja levien lähempi tarkastelu osoittaa, että mangaanin hapettuminen on yhä edelleen oleellinen osa fotosynteesiä. Niiden fotosynteettisissä rakenteissa on magnaania sisältäviä yhdisteitä, joiden luovuttamat elektronit ajavat fotosynteesiä eteenpäin. Yhdisteet sitten sieppaavat elektroneja ohi kulkevilta vesimolekyyleiltä täyttääkseen oman elektronivajauksensa. Tämä elektronien varastaminen hajottaa vesimolekyylin ja tuottaa happea, jota me hengitämme.

Tällä monimutkaisella prosessilla täytyy olla yksinkertaisempi alkuperä. Vuonna 2007 John Allen (Queen Mary, University of London) ja William Martin Düsseldorfin yliopistosta ehdottivat erästä skenaariota. He uskovat, että nykyaikainen fotosynteesi syntyi, kun varhaiset syanobakteerit sattumalta ajautuivat runsaasti magnaania sisältävään ympäristöön ja ne nopeasti oppivat käyttämään hyväksi uutta elektronilähdettä.

Koska magnaania on saatavilla melko niukasti, eikä sitä riitä loputtomasti, niin myöhemmin syanobakteerit kehittivät toisenlaisen strategian. Ne liittivät mangaanin suoraan fotosynteettisiin rakenteihinsa ja käyttivät sitä varattavan akun tavoin: ottaen siltä elektroneja ja sallimalla sen täydentää elektronivajaustaan käyttämällä runsaasti saatavilla olevaa resurssia eli vettä.

Fisherin ryhmä on löytänyt todisteita tämän prosessin alkuvaiheesta: hapettunutta magnaania happettomasta ympäristöstä. Hapettumisen on melko varmasti aikaansaaneet alkukantaiset syanobakteerit. "Evoluutioprosessissa on täytynyt olla välimuotoja," Kevin Redding (Arizona State University, Tempe) sanoo. "Tämä on suuri uutinen," Martin toteaa. Hän lisää, että me voimme odottaa tulevaisuudessa lisää tutkimusraportteja, jotka tarjoavat todisteita teorialle. "Mutta tämä melko suora geokemiallinen todiste on todella mielenkiintoinen."

NewScientist antaa tässä hyvin yksinkertaistetun kuvan fotosynteesistä. Kysymys ei ole vain "magnaanin hapettumisesta", vaan monimutkaisten molekyylirakenteiden muodostamasta elektroninsiirtoketjusta. Jotkut rakenteista sisältävät mangaania. Ketjun alkupäässä P680-reaktiokeskuksen sisältämä klorofylli absorboi fotonin ja luovuttaa korkeaenergisen elektronin elektroninsiirtoketjuun, jossa elektronin energia käytetään tarkoin hyödyksi. Vettä hajottava kompleksi (Mn4CaO5) tuottaa elektronitäydennystä reaktiokeskukselle ja valmistaa siinä sivussa happea, joka on elintärkeä kaasu monille eliöille.

Syanobakteerit näyttävät olevan melko eteviä insinöörejä. Varaavan akun rakentaminen ja liittäminen omaan metaboliajärjestelmään on melko vaativa tehtävä. Lisäksi ne ovat olleet kovin onnekkaita, ajautumalla sattumalta runsaasti mangaania sisältävään ympäristöön.

Kevin Reddingin usko fotosynteesin evolutiivisiin välimuotoihin perustuu maailmankatsomuksellisen näkemykseen ja tulkintaan eikä empiiriseen havaintoon. Fotosynteesiin liittyy myös erikoinen kvanttiefekti, jonka NewScientist "unohtaa" mainita. Tämän kvanttiefektin ansiosta fotosynteettisillä eliöillä on erinomainen kyky ottaa talteen fotonin energia. Ovatko jo "alkukantaiset" syanobakteerit hallinneet kvanttimekaniikan paremmin kuin parhaimmat hiukkasfyysikkomme? Vai onko kvanttiefektissäkin ollut evolutiivisia "välimuotoja"?

Dau et al. kutsuvat vettä hajottavaa ja happea tuottavaa fotosysteemi II:ta "hämmästyttäväksi (astounding) proteiinikompleksiksi". Ja sitä se onkin. Fotosynteesin reaktioiden ja siihen liittyvien rakenteiden yksityiskohtainen selvittäminen olisi varmasti Nobelin arvoinen työ.


Lähteet:

http://www.newscientist.com/article/mg21628944.500-captured-the-moment-photosynthesis-changed-the-world.html

Dau, Holger & Zaharieva, Ivelina & Haumann, Michael (2012): Recent developments in research on water oxidation by photosystem II, Current Opinion in Chemical Biology, 16:3–10.

Jättiläistähti hämmästyttää

Eurooppalainen tähtitieteilijäryhmä on seurannut erikoisen jättiläistähden, HR 8752, kehitystä 30 vuoden ajan. Tutkijat havaitsivat, että superkirkkaan tähden pintalämpötila nousi 3000 astetta alle kolmessa vuosikymmenessä. Tutkimustulokset on julkaistu Astronomy and Astrophysics-tiedelehdessä.


HR 8752:n pintalämpötila pysyi kutakuinkin vakiona eli n. 5000 asteessa vuosina 1900 - 1980 mutta se nousi nopeasti 8000 asteeseen vuosina 1985 - 2005. Tähtitieteilijä Alex Lobel kertoo, että tutkijat ovat hämmentyneitä tähden nopeasta muuttumisesta.

Superjättiläiset voivat loistaa miljoona kertaa Aurinkoa kirkkaammin. HR 8752 on 250 000 kertaa Aurinkoa kirkkaampi. Linnunradassamme on tällä hetkellä vain 12 tunnettua superjättiläistä.

Tutkijat pitävät mahdollisena, että HR 8752 tuhoutuu aikanaan supernovaräjähdyksessä.

Tämä on mielenkiintoinen havainto ja se osoittaa, että miljardien vuosien ikäiseksi uskotussa maailmankaikkeudessa voi hyvinkin lyhyessä ajassa tapahtua suuria muutoksia.


Lähde:

http://great-esf.oma.be/ROBpressrel12/stars/hypergiantHR8752/pressen12.html

Evoluutiopuun rakentaminen takkuaa

Kehitysopin mukaista eliöiden polveutumista kuvaavan (fylogeettisen) evoluutiopuun rakenteesta ei ole päästy yksimielisyyteen. Puun rakentamista sotkee jatkuvasti uudet yhteensopimattomat havainnot, jotka eivät ole kehitysopilliseen ajatusrakennelmaan sopivia.

(creationwiki.org)

Hiljattain Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society -tiedelehdessä julkaistu uusi tutkimus kertoo evoluutiopuun rakentamiseen liityvistä logistiikkaongelmista. Tutkimuksen mukaan puun rakentamiseen liittyvät ongelmat ovat pikemminkin sääntö kuin poikkeus. Monet ovat toivoneet, että lisääntyvä uusi tieto ratkaisisi ongelmat, mutta tutkimuksen mukaan "fylogeneettiset ristiriidat ovat tulleet entistä akuutimmaksi ongelmaksi uusien genominlaajuisten tiedostojen myötä." Tutkimus kertoo, kuinka tämä ongelma on ajan myötä pahentunut:

"Fylogeneettiset yhteensopimattomuudet morfologisten ja molekulaaristen sekä erilaisten molekyyliryhmien vertailujen kesken ovat levinneet yhä laajemmalle tietojen lisääntymisen ja monipuolistumisen myötä."

Esimerkiksi lepakot aiheuttavat fylogeneettistä päänsärkyä evoluutiobiologeille. Tutkijat ovat jo pitkään tienneet, että lepakot ja valaat käyttävät kaikuluotausta, vaikka niiden oletetulla kaukaisella esi-isällä ei tätä ominaisuutta ollut. Evoluutiobiologit selittivät tätä havaintoa konvergenttisellä morfologisella evoluutiolla. Sitten Current Biology-tiedelehti kertoi "yllättävästä" havainnosta. Lepakkojen ja valaiden kaikuluotaukseen liittyy myös geneettinen konvergenssi:

"Vain pikkulepakoilla ja hammasvalailla on korkeatasoinen kaikuluotausjärjestelmä, joka on välttämätön niiden suunnistamiselle ja ruuan etsimiselle. Vaikka lepakkojen ja valaiden biologiset kaikuluontainjärjestelmät ovat kehittyneet itsenäisesti ja ne poikkeavat toisistaan monin tavoin, niin yllättäen hammasvalaisiin kuuluva pullonokkadelfiini ja pikkulepakko kuuluvat Prestin-kuulogeeniin perusteella samaan evoluutiopuun haaraan."

Tutkimus päättelee, että "kaikuluotauksen itsenäisiin alkuperiin liittyy samat geenit, jotka ovat kehittyneet täsmälleen samalla tavoin." Tämä ei ole ainoa tapaus konvergenttisestä geneettisestä evoluutiosta. Kirjassaan The Cell's Design Fazale Rana listaa yli sata tällaista tapausta. Jokainen tapaus osoittaa, että biologinen samankaltaisuus - edes geneettisellä tasolla - ei ole peräisin yhteisestä polveutumisesta. Nämä havainnot eivät ole kuitenkaan vaikuttaneet polveutumisopin asemaan kehitysoppiin uskovien keskuudessa.

Karvakuono oikeastaan vähän kadehtii kehitysoppiin uskovia. Heillä on erittäin tehokkaasti kritiikiltä suojattu teoria. Mikäli biologinen samankaltaisuus voidaan ympätä evoluutiopuuhun, niin silloin se kelpaa todisteeksi yhteisestä polveutumisesta ja samalla se todistaa kehitysopin olevan totta. Jos biologinen samankaltaisuus on fylogeneettisesti sopimaton, niin se ei todista yhteistä polveutumista, mutta se todistaa ominaisuuksien erillisen kehityksen ja samalla se todistaa kehitysopin olevan totta. Ja kehitysoppiin uskovat voivat julistaa, että mikään biologinen havainto ei ole ristiriidassa evoluutioteorian kanssa. Voilà, sanoisi ranskalainen.

Rakkikoiruli kertoi hiljattain evoluutiopuuta heiluttavasta penismadosta, joka pudotti puusta alkusuiset.

Kauhea karvaturpa ei ole erityisen yllättynyt sitä, että kehitysopillisten ajatusrakennelmien kokoaminen logistisesti toimivaksi järjestelmäksi on kuin vanhan juopon taaperrusta aamuyön tunteina. Historialäksyt ovat osoittaneet, että ihmisen uskonvaraiset kehitelmät ovat kovin heiveröistä laatua.


Lähde:

http://www.evolutionnews.org/2012/12/bothersome_bats067121.html

Uusi Suomi: Valtava läpimurto tieteessä: miksi ihminen on älykäs

Uusi Suomi kertoo valtavasta tieteellisestä läpimurrosta: tutkijat ovat keksineet miksi ihminen on älykäs. Tutkimustulokset on julkaistu Nature Neuroscience-tiedelehdessä.

Tutkimuksen mukaan ihmisen älykkyys johtuu siitä, että mutaation seurauksena 500 miljoonaa vuotta sitten meressä elänyt ihmisen selkärangaton esi-isä sai uusia kopioita aivogeeneistä. Tämän esi-isän jälkeläiset hyötyivät näistä uusista geeneistä ja se johti 'hienostuneesti käyttäytyvien' (behaviourally sophisticated) selkärankaisten kehittymiseen - ihminen mukaan lukien.

"Tutkijat ryydittävät tietojaan eläin- ja ihmiskokeilla. He suorittivat joukon älykkyyttä vaativia testejä hiirillä ja ihmisillä. Tulos oli, että inhimillistä ja hiirellistä älykkyyttä säätelevät lopulta samat geenit. Samalla selvisi, että eräät geenivirheet johtavat nisäkkäillä edelleen parempaan päättelykykyyn sekä älykkyyteen – ja samalla mutaatioiden aiheuttamiin mielen ja aivojen sairauksiin. Älykkyyden hinta on siis korkeampi todennäköisyys sairastua mielen sairauksiin."

On se hyvä, että mutaatioita on tapahtunut. Ilman niitä ei tätäkään uutista olisi olemassa. Harmillista on se, että nykyajan mutaatiot aiheuttavat vain aivosairauksia. Koska evoluutio keksii lääkkeen tähän ongelmaan?



Lähteet:

http://www.uusisuomi.fi/tiede-ja-ymparisto/55570-valtava-lapimurto-tieteessa-tutkijat-keksivat-miksi-ihminen-alykas#comment-531885

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-12/uoe-ooi113012.php

Uusien tähtien syntynopeus pomppasi

Yhdistämällä Euroopan avaruustutkimuskeskuksen (ESA) Herschel-avaruusteleskoopin ja Maassa sijaitsevien Keck-teleskooppien tehon, tähtitieteilijät ovat löytäneet satoja uusia suurella nopeudella tähtiä synnyttäviä galakseja. Havainnoista kertovat tutkimukset on julkaistu Astrophysical Journal-tiedelehdessä.

Tähtiä synnyttäviä galakseja kuvattuna universumin historian aikajanalla.

Tähtitieteilijät kertovat löytäneensä useita galakseja, joissa uskotaan syntyvän uusia tähtiä suurella nopeudella. Joissakin galakseissa tähtien syntynopeudeksi arvioidaan jota useita tuhansia Auringonmassaisia tähtiä vuodessa. "Nämä galaksit ovat kirkkaimpia infrapunasäteilyn lähteitä avaruudessa," tohtori Caitlin Casey Havaijin yliopistosta kertoo.

Tähtitieteilijät mittaavat galaksien lämpötilan ja kirkkauden ja laskevat näiden tulosten perusteella tähtien syntynopeuden. Tutkijat mittasivat myös 767:n galaksin punasiirtymän, jonka perusteella he määrittelivät niiden etäisyyden. Useimmat galaksit olivat 10 miljardin valovuoden päässä tai lähempänä.

Tähtitietelijöitä askarruttaa, kuinka suuri määrä tähtiä synnyttäviä galakseja syntyi, kun maailmankaikkeus oli vain muutamien miljardien vuosien ikäinen? Erään johtavan teorian mukaan nuorien galaksien yhteentörmäykset olisivat käynnistäneet massiivisen uusien tähtien syntyprosessin.

Vain vähän aikaa sitten tähtitieteilijät ilmoittivat suurimmaksi tähtien syntynopeudeksi 742 Auringon massaista tähteä vuodessa. Uudet ennätyslukemat ovat yli kymmenen kertaa suurempia. Karvakuonoa moinen hyppäys hieman arveluttaa. Kuinkahan paljon asiaan vaikuttaa se, että tosiasiassa tähtitieteilijät eivät ole havainneet koskaan yhdenkään uuden tähden syntymää, vaan ilmoitetut tähtien syntynopeudet ovat kehitysopin perusteella tehtyjä tulkintoja:

1.  Oletetaan, että materialistinen kehitysoppi on totta.
2.  Mitataan kohteen kirkkaus ja lämpötila. 
3.  Havaintojen perusteella "lasketaan tähtien syntynopeus".

Olisikohan ensin varmistuttava siitä, että uusia tähtiä todella syntyy avaruudessa, ennenkuin spekuloidaan kuinka niiden syntymä on saanut alkunsa?


Lisäys 7.12.

Karvakuono kysyi tähtien syntynopeuksista tähtitieteilijä David Sobralilta (Leidenin yliopisto). Sobralin vastaus valaisi asiaa, mutta ei välttämättä tehnyt tähtien syntynopeusarvioista tieteellisesti yhtään uskottavampia. Sobralin mukaan tähtien syntynopeuksia lasketaan erilaisilla kaavoilla (formulae) ja ne antavat erilaisia tuloksia. Esimerkiksi McDonaldin ryhmän ilmoittama tulos (742 uutta tähteä vuodessa) kasvaisi huomattavasti (muutamaan tuhanteen) mikäli laskelmassa sovellettaisiin Sobralin ryhmän käyttämää kaavaa.

Toinen seikka, jota Sobral korosti, on infrapunahavaintojen epätarkkuus. Tähtien syntynopeuksien arviointiin käytetään pitkäaaltoista infrapunasäteilyä (far-infrared kts. kuva alla). Pa-infrapunahavaintojen resoluutio eli erotuskyky on 60-100 kertaa heikompi kuin näkyvän valon aallonpituuksilla tehtyjen havaintojen. Tällöin näkyvällä valolla voidaan havaita kohteessa useita erillisiä galakseja (yksittäisiä säteilylähteitä), mutta sama kohde näkyy pa-infrapunahavainnoissa vain yhtenä sumumaisena kohteena. Tällöin ei ole edes periaatteessa mahdollista arvioida yksittäisen galaksin tähtien syntynopeutta, vaan on tyydyttävä kohteesta saatavaan keskiarvoon.

Rakkikoiruli kiittää David Sobralia lisäinformaatiosta. Rakkikoiruli thanks David Sobral for additional information.

Infrapunasäteilyn sijoittuminen aallonpituuden mukaan sähkömagneettisen säteilyn kartalle. Infrapunasäteilyn ja ultraviolettisäteilyn väliin jää kapea kaista näkyvän valon aallonpituuksille.(http://newhealthny.com)

Lähde:

http://www.esa.int/esaCP/SEMXN4F16AH_index_0.html

Uusi paradigma selittää kaiken alkua

Penn State yliopiston tutkijoiden kehittämä uusi paradigma selittää universumin varhaisia vaiheita. Kvanttikehäkosmologian (loop quantum cosmology) avulla tutkijat ovat voineet ulottaa analyysiään kauemmaksi menneisyyteen kuin koskaan ennen - aina alkuun asti. Tutkimus julkaistaan Physical Review Letters-tiedelehdessä.


Uusi paradigma osoittaa ensimmäistä kertaa, että nykyuniversumin suuren mittakaavan rakenteen kehittyivät aika-avaruuden kvanttifluktuaatioista, jotka olivat olemassa universumin alusta lähtien yli 14 miljardia vuotta sitten. Sen avulla on mahdollista myös verrata kilpailevia kosmologisia teorioita uusiin havaintoihin, joita odotetaan uuden sukupolven teleskoopeilta.

"Meitä ihmisiä on aina kiinnostanut tietää enemmän maailmankaikkeuden alkuperästä ja kehityksestä," vanhempi tutkija Abhay Astekar sanoo. "Elämme tutkimusryhmässämme on hyvin jännittäviä aikoja, kun uuden paradigman avulla alamme ymmärttää yksityiskohtaisemmin aineen ja tilan dynamiikkaa universumin varhaisimmissa vaiheissa aina alusta lähtien." Muut tutkimukseen osallistuneet ovat tohtoritutkijat Ivan Agullo ja William Nelson.

Paradigma tarjoaa käsitteellisen ja matemaattisen viitekehyksen eksoottisen kvanttimekaanisen aika-avaruusgeometrian kuvaukseen universumin varhaisvaiheessa. Sen mukaan maailmankaikkeus oli alussa puristunut niin tiheäksi, että sen käyttäytymistä ei hallinnut Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria, vaan vielä perustavampaa laatua oleva teoria, joka sisältää outoa kvanttimekaanista dynamiikkaa. Tällaisessa kummallisessa kvanttimaailmassa voidaan puhua vain todennäköisyyksistä ja sen aikakäsityskin on erilainen.

Vielä ei ole olemassa havaintoja maailmankaikkeudesta ajalta, jota uusi paradigma kuvaa. Varhaisin havainto on kosminen mikroaaltotaustasäteily, joka on peräisin inflaation jälkeiseltä ajalta eli 380 000 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.

"Inflaatiomalli kuvaa hyvin havaintoja kosmisesta mikroaaltotaustasäteilystä, mutta se on kuitenkin epätäydellinen. Se lähtee ajatuksesta, että maailmankaikkeus syntyi alkuräjähdyksessä tyhjästä ja tämä johtuu inflaatiomalliin sisältyvän yleisen suhteellisuusteorian kyvyttömyydestä kuvata äärimmäisiä kvanttimekaanisia olosuhteita, " Agullo kertoo. "Tarvitsemme gravitaation kvanttiteorian, kuten kvanttikehäkosmologian, jotta voimme laajentaa kuvaustamme Einsteinin teorialla tavavoittamattomaan fysiikkaan universumin alussa."

Aikaisemmassa työssään Ashtekarin ryhmä päivitti alkuräjähdysparadigmaa (Big Bang) alkuhypyllä (Big Bounce), jonka mukaan maailmankaikkeus ei syntynyt tyhjästä, vaan kokoonpuristuneesta aineesta, jolla on saattanut olla oma historiansa.

Tutkijat havaitsivat, että kvanttikehäkosmologian mukaan kvanttifluktuaatiot alkuhypyn hetkellä voivat kehittyä tiheysvaihteluiksi, jotka havaitsemme nyt mikroaaltotaustasäteilyssä. Näiden tiheysvaihteluiden uskotaan tarjonneen siemenen galaksien ja galaksijoukkojen kehittymiseen.

"Työmme osoittaa, että universumin alun olosuhteet johtivat suuren mittakaavan rakenteiden kehitykseen maailmankaikkeudessa," Ashtekar sanoo.

"Tämä tutkimus ulottaa universumin rakenteen synnyn inflaation takaiseen aikaan aina alkuhyppyyn asti," Nelson toteaa.

Olemmeko nyt siis viisaampia? Alkuräjähdysmallin mukaan olemassaolo sai alkunsa tyhjästä ilman mitään syytä. Alkuhyppymallin mukaan meidän olemassaolomme on saanut alkunsa aineesta, joka on ollut olemassa ennen meitä. Onko tämäkin aine saanut alkunsa tyhjästä ilman mitään syytä?


Lähde:

http://science.psu.edu/news-and-events/2012-news/Ashtekar11-2012

Meribakteerilla on superflagella

Meribakteeri MO-1:n siimamoottori (flagella) on varsinainen siimamoottoreiden formula. Se koostuu suojakuoressa olevasta seitsemästä siimasta ja 24:stä säikeestä, jotka kaikki pyörivät omaan suuntaansa. Japanilaiset tutkijat ovat selvittäneet MO-1:n siimamoottorin rakenteen ja tulokset on julkaistu Proceedings of the National Academy of Sciences tiedelehdessä.

Elektronimikroskooppikuvia MO-1:n flagellaryppäästä, joka koostuu 7:stä flagellasta ja 24:stä kuidusta. (Credit: Ruan et al. 10.1073/pnas.1215274109)

Meribakteerin MO-1:n flagellan jouheva ja hyvin koordinoitu toiminta on ollut tutkijoille mysteeri tähän asti, mutta japanilaiset tutkijat ovat selvittäneet sen rakenteen elektroni kryotomografialla. Flagellakokonaisuus koostuu seitsemästä erillisestä flagellasta, joita ympäröi tiiviissä kontaktissa 24 säiettä. Yhdessä ne muodostavat pyörivän flagellaryppään, jota ympäröi glykoproteiinikalvo. Flagellat pyörivät moottoreidensa (tutkijat olettavat, että jokaisella on oma moottori) avulla omaan suuntaansa ja niitä ympäröivät säikeet pyörivät päinvastaiseen suuntaan hammasrattaiden tavoin (tutkijoiden oletus). Tämä vähentää yksittäisen flagellan pyörimiskitkaa suurilla pyörimisnopeuksilla. Järjestelmä antaa bakteerille lähes 10 kertaa suuremman uintinopeuden kuin tavallinen yksittäisestä siimasta koostuva flagella. Tutkijat kuvaavat flagellan rakennetta monimutkaiseksi ja huippuhienoksi (complex and exquisite) ja pitävät sitä ensisijaisena syynä bakteerin suureen uintinopeuteen.

MO-1 on magnetotaktinen bakteeri eli se kykenee muuttamaan asentoaan magneettikentän mukaan magnetosomien avulla. Bakteeri ui aina kohti pohjoisnapaa korkkiruuvimaista linjaa edeten. Se voi vaihtaa etenemisliikkeensä kierteen oikeakätisestä vasenkätiseksi muuttamatta nopeuttaan tai etenemisuuntaa.

Kaavakuva MO-1 meribakteerin flagellaryppäästä. Kuvassa näkyy 7 flagellaa (siimaa) ja 24 säiettä, joista pyörivä flagellaryväs koostuu. Nuolet osoittavat kunkin osan pyörimissuunnan. (Credit: Ruan et al. 10.1073/pnas.1215274109)

Tutkijat pitävät MO-1:n "huippuhienoa" flagellaa osoituksena evoluution kyvystä tuottaa korkeatasoisia liikuntalaitteistoja. He myös hämmästelevät sitä, että samankaltainen rakenne löytyy myös selkärankaisten lihaksista (aktiini-ja myosiinifilamentit). "Oletettavasti samankaltaiset säierakenteet ovat kehittyneet itsenäisesti prokaryooteissa ja eukaryoooteissa täyttämään kaksi erilaista vaatimusta liikkeen tuottamiseksi: vastakkainen pyöriminen ja aksiaalinen liukuminen."

Tähän ei rakkikoirulikaan osaa sanoa enää mitään. Onko maailmassa jotain vahvempaa, kuin usko kehitysoppiin?


Lähde:

http://www.evolutionnews.org/2012/12/souped-up_flage066921.html

Fotosynteesin alkuperä mielenkiinnon kohteena

Kloroplastit muuttavat eliöissä valokvantin sisältämän energian biokemialliseen muotoon. Tämän fotosynteesin perustan muodostavan organellin uskotaan siirtyneen kasveihin fotosynteesiin kyenneiden bakteerien mukana endosymbioosiksi kutsutussa prosessissa. Uusi endosymbioosia selvittänyt tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä.

Primäärinen ja sekundaarinen endosymbioosi, joka näyttää DNA:n oletetun kulun syanobakteerista primääri-isännän tumaan ja sen jälkeisen siirtymisen sekundaari-isännän tumaan. (Credit: John M. Archibald, Dalhousie University, Canada)

Eukaryoottien (aitotumallinen organismi) uskotaan saaneen kloroplastin ja kyvyn yhteyttämiseen kaappaamalla sisäänsä yhteyttämiseen kykenevän bakteerin tai muun prokaryootin. Tätä kaappausprosessia, jossa kaapatun eliön DNA ja soluorganellit tulevat ainakin osittain kaappaajan käyttöön kutsutaan endosymbiooksi. Endosymbioosin uskotaan tapahtuneen kahteen kertaan (primäärinen ja sekundaarinen endosymbioosi), jolloin alkuperäinen kloroplasti on siirtynyt kaksi kertaa eliöstä toiseen. Useimmissa organismeissa, joiden uskotaan saaneen kyvyn fotosynteesiin tällä tavoin, on sisään kaapatun eliön tumarakenne hajonnut, mutta joissakin tapauksissa siitä kerrotaan olevan jäljellä surkastunut nukleomorfiksi kutsuttu organelli. Sellaisilla organismeilla on 4 erillistä genomia.

Kansainvälinen tutkijaryhmä, johon kuului 73 tutkijaa 27 tutkimuslaitoksesta on selvittänyt sekundaarista endosymbioosia ja sitä miksi nukleomorfeja tavataan joissakin eliöissä. Tutkijat tarkastelivat kahden pienen levän (Bigelowellia natans ja Guillardia theta) genomeja ja transkriptomeja (ilmaistuja geenejä). Tutkimusryhmää johti John Archibald kanadalaisesta Dalhousie yliopistosta.

Archibald vertasi näitä leviä venäläiseen Maatuska-nukkeen (sisältää sisäkkäisiä hahmoja), jolla on 'huippuhieno hajautettu proteiinikoneisto' ja neljä genomia, jotka ovat peräisin kahdelta eri eukaryootilta. Noin puolet geeneistä ovat vain niilleominaisia, eikä niille ole vastingeenejä muissa eliöissä. "Tämä osoittaa vain kuinka erilaisia ne ovat muihin lajeihin verrattuna."

Tutkimusohjelmajohtaja Igor Grigoriev kutsuu leviä eläviksi fossiileiksi niiden sisältämien nukleomorfien takia. Hänen mukaansa levätutkimus on auttanut täyttämään aukkoja eukaryoottien evoluutiopuussa ja ymmärtämään paremmin niiden evoluutiota.

Archibald puolestaan toteaa, että levillä on hämmästyttävän monimutkainen hiilimetabolian entsyymikoneisto, jota voidaan hyödyntää fotosynteesin ja solun kuljetusjärjestelmien tutkimuksessa, sekä biopolttoaineiden kehityksessä.

Tutkijat uskovat myös löytäneensä vastauksen siihen, miksi levissä on nukleomorfit. "Syy siihen näyttää olevan hämmästyttävän yksinkertainen: ne eivät enää kykene siirtämään omaa DNA:ta isäntäsolun tumaan endosymbioottisella geenin siirrolla," Archibald sanoo. Toisin kuin muilla sekundaarisesti fotosynteettisillä eukaryooteilla, joilla endosymbionttinen geneettinen materiaali on kokonaisuudessaan siirtynyt isäntäsolun tumaan, kryptofyyteillä (cryptophytes) ja kloratsniofyyteillä (chlorarachniophytes) kaapatun eliön tuma ja kloroplasti ovat erillään isäntäsolun genomista. "Tämän seurauksena G. thetan ja B. natansin geneettinen ja biokemiallinen mosaiikki on monimuotoinen," Archibald lisää.

Molemmat tutkijat korostavat yllättäväksi B. natansissa havaittua vaihtoehtoista silmukointia (splicing) . Grigoriev huomauttaa, että ilmiö on tyypillinen kehittyneemmillä eukaryooteilla. Archibald lisää, "että se on odottamatonta ja todella merkittävää yksisoluisilla organismeilla. Tämä havainto kyseenalaistaa olettamuksen, että monimutkainen vaihtoehtoinen silmukointi on vain kehittyneempien monisoluisten eliöiden ominaisuus."

"Kloroplastien ja fotosynteettisten osastojen evoluutio kasveissa ja leväsoluissa on monimutkainen tapahtuma, mutta sillä on ollut merkittävä vaikutus planeetallemme," Cambridgen yliopiston professori Chris Howe sanoo. "Tämä tutkimus antaa meille uusia näkemyksiä siitä, kuinka isäntä- ja nukleomorfigenomit ovat muovautuneet evoluution aikana. Ja lisäksi olemme saaneet kullanarvoista tietoa näiden eliöiden yleisestä biologiasta. Tutkimus osoittaa, että nukleomorfit ovat todennäköisesti säilyneet, koska genomin siirto isäntäsolun tumaan estyi, eikä siksi, että niiden täytyy olla tumasta erillään. Nukleomorfeja sisältävien eliöiden evoluutio on ollut paljon oletettua monimutkaisempaa, josta on osoituksena eri lähteistä peräisin olevat geenit. Tutkimus on antanut merkittävää tietoa endosymbioosista ja genomien muovautumisesta, jonka tuloksena on syntynyt kaikkein tärkeimmät organismit."

Evoluutiopuuta on saatu hieman paikattua yhdestä kohdasta juuri, kun penismato oli sitä heiluttanut toisaalla.

Tutkijat ovat yllättäen havainneet monimutkaisen toiminnon eliössä, jota on pidetty primitiivisenä. Karvakuonoa tällainen havainto ei erityisemmin yllätä.

Endosymbioosi on tyypillinen kehitysopillinen tarina, joka ei perustu empiirisiin havaintoihin, vaan naturalistisiin tulkintoihin. Endosymbioositarinaan liittyy mielenkiintoisia yksityiskohtia. Eräs sellainen on Rubisco, joka on hiilidioksidin fiksaation keskeisin entsyymi ja luonnon yleisin proteiini. Se koostuu suurista ja pienistä alayksiköistä. Kloroplastin geenit koodaavat suuren alayksikön proteiinit ja tuman geenit koodaavat pienen alayksikön proteiinit. Toistaiseksi tuntematon mekanismi koordinoi molempien alayksiköiden tuotantoa niin, että niitä tuotetaan juuri oikea määrä. Tuman geenien translaatio tapahtuu sytoplasmassa ja kaperonit kuljettavat siellä valmistuneet proteiinit kloroplastiin, jossa edelleen kaperonien avustamana Rubisco-molekyylin kokoonpano tapahtuu (Campbell & Farrell 2003).

Kehitysopillisen tarinan mukaan eukaryoottisolu(isäntä) on saanut kloroplastin (yhteyttämiskyvyn) prokaryoottisolulta(orja). Sitten merkillisen evoluutiotapahtuman tuloksena isännän genomi ja orjan genomi tuottavat yhteistyössä ja vakaasti harkiten monimutkaisen yhdistelmäproteiinin, joka on erittäin tärkeä fotosynteesin kannalta. On huomattava, että prokaryootti oli alunperin fotosynteesiin kykenevä, joten sillä oli kyky tuottaa Rubiscoa. Tässä merkillisessä evoluutiotapahtumassa osa Rubiscon tuottamiseen tarvittavista geeneistä (pieniä alayksiköitä koodaavat) on siirtynyt isäntäsolun tumaan ja siitä lähtien isännän ja orjan genomit ovat toimineet saumattomassa yhteistyössä.

Karvakuonon on pakko todeta, että kehitysoppiin uskovia ei voi syyttää ainakaan mielikuvituksen puutteesta.




Lähteet:

http://www.jgi.doe.gov/News/news_12_11_28.html

Campbell, Mary K.  & Farrell, Shawn O. (2003): Biochemistry, Thomson Learning, Inc. 4th ed. s. 630-632

Tietokonemalli apuna elämän synnyn tutkimuksessa

Elämän alkuperä on ollut eräs tieteen pitkäaikaisimmista ongelmista. Uusi matemaattinen tietokonemalli valaisee elämän syntyyn johtavia molekyylimekanismeja. Asiasta kertova tutkimus julkaistaan joulukuussa Acta Biotheoretica-tiedelehdessä.

(mukto-mona.net)

Tutkijat ovat esittäneet useita teorioita siitä, kuinka elämä on saanut alkunsa Maassa. Kaikille esitetyille teorioille on yhteistä molekyylien verkosto, jolla on ollut kyky toimia yhdessä ja joille on ilmaantunut kyky tehdä kopioita itsestään (replikoitua). Yhteistyö ja replikoituminen ovat elämälle tunnusomaisia piirteitä. Tutkijoiden on kuitenkin vaikea kuvitella, kuinka tällainen molekyyliverkosto voisi syntyä spontaanisti - ilman edeltäjiä - varhaisen Maan kemiallisessa ympäristössä.

"Jotkut sanovat, että se on sama kuin romukaupassa riehuva pyörremyrsky saisi aikaan Boeing 747-lentokoneen," toteaa tutkija Wim Hordijk (National Evolutionary Synthesis Center, Durham, North Carolina).

Uudessa tutkimuksessa Hordijk, Mike Steel (University of Canterbury, New Zealand) ja Stuart Kauffman (University of Vermont) tarkastelivat molekyyliverkostoa matemaattisen tietokonemallin avulla ja he löysivät uskottavan mekanismin, joka olisi voinut johtaa elämän rakennekomponenttien - solukalvojen ja nukleiinihappojen - kehitykseen.

"Osoittautuu, että molekyyliverkostot mallissamme ovat usein rakentuneet pienemmistä ryhmistä, joilla on samanlaiset itseään ylläpitävät ominaisuudet," Hordijk selittää. Hajottamalla ja yhdistämällä ryhmiä uudelleen eritavalla näyttää tuloksena olevan yhä suurempi ja monimutkaisempi kemiallisten reaktioiden verkosto - ja otaksuttavasti elämä.

"Näillä tuloksilla saattaa olla merkittävä vaikutus siihen, kuinka ajattelemme elämän syntyneen kemiallisten reaktioiden tuloksena," Hordijk kertoo.

Kehitysoppiin uskovia ajatellen on tietysti hyvä asia, että he saavat edes tietokonesimulaatioiden avulla tuloksia, jotka ovat heidän uskoaan tukevia. Kokeelliset yritykset elämän spontaanin synnyn aikaansaamiseksi ovat vetäneet vesiperän eikä mitään lähimainkaan elämää muistuttavaa ole havaittu syntyneen. Elämän spontaaniin syntyyn liittyy edelleen lukuisia ratkaisemattomia ongelmia.


Lähde:

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-11/nesc-msl112612.php

Jättiläismäinen musta aukko ravistelee kosmisen evoluution perusteita

Max-Planckin Astronomiainstituutin tutkijan Remco van den Boschin johtama tähtitieteilijäryhmä on löytänyt mustan aukon, joka saattaa ravistella vallitsevien galaksien evoluutiota kuvaavien mallien perustuksia. Mustan aukon massa - 17 miljardia kertaa Auringon massa - on paljon suurempi kuin nykyisten mallien antamat ennusteet ja erityisesti suhteessa sen emogalaksin massaan. Se saattaa myös olla massiivisin löydetty musta aukko.

Tähtitieteilijöiden mukaan lähes jokaisen galaksin keskustassa on massiivinen musta aukko. Eniten tutkittu musta aukko sijaitsee oman kotigalaksimme eli linnunratamme keskustassa ja sen massa on 4 miljoonaa Auringon massaa.

Galaksin keskustan mustan aukon ja galaksin kokonaismassan välillä on havaittu tietty suhde. Tyypillisesti mustan aukon massa on vain murto-osa galaksin kokonaismassasta. Mutta nyt löydetty uusi musta aukko voi kyseenalaistaa yleisesti hyväksytyn suhteen mustan aukon ja sen emogalaksin massojen välillä. Tämä suhde on ollut tärkeässä roolissa galaksien evoluutiota kuvaavissa malleissa.

Galaksin NGC 1277 keskuksesta löydetyn mustan aukon massa on 14% emogalaksin kokonaismassasta, mikä on ollut tutkijoille suuri yllätys. Tavallisesti mustan aukon massa on vain n. 0,1 % emogalaksin massasta. Tämä havainto lyö vanhan ennätyksen yli 10-kertaisesti.

Onko tämä poikkeava havainto vain jonkun oudon yhteensattuman tulos? Alustavat tutkimustulokset näyttävät osoittavan, että näin ei ole, koska tutkijat ovat löytäneet myös muita pienikokoisia galakseja, joiden keskellä näyttää olevan suuri musta aukko.

Mikäli uudet havainnot vahvistuvat tämän poikkeaman, niin silloin tähtitieteilijöiden on laitettava uusiksi galaksien evoluutiota koskevien mallien perusteet. Erityisesti heidän on tarkasteltava varhaista universumia: galaksit, joista uudet massiiviset mustat aukot on löydetty, näyttävät muodostuneen yli 8 miljardia vuotta sitten eikä ne ole juurikaan muuttuneet sen jälkeen. Tämä jättiläismäinen musta aukko on saanut alkunsa hyvin kauan aikaa sitten.

Karvakuono ei ole erityisen yllättynyt siitä, että kehitysopilliset ennusteet ovat samaa tasoa kahvinporoennusteiden kanssa. Litiumiakin on liian vähän ja pallomaisissa tähtijoukoissa on epäilyttävän nuorilta näyttäviä tähtiä.


Lähde:

http://www.mpia.de/Public/menu_q2e.php?Aktuelles/PR/2012/PR121128/PR_121128_en.html

Tutkijat valmistivat proteiineja

Washingtonin yliopiston (Seattle) David Baker laboratorion tutkijat ovat valmistaneet keinotekoisia proteiineja, jotka laskostuvat odotusten mukaisesti.

Proteiinien kolmiulotteinen rakenne tekee niistä toimivia nanokokeita. (PASIEKA/SCIENCE PHOTO LIBRARY)

Aminohappoketjuista koostuvat proteiinit ovat eräs elämän keskeisistä elementeistä. Proteiinit ovat solun nanokoneita, jotka hoitavat monenlaisia elämän kannalta välttämättömiä tehtäviä. Ennenkuin ribosomin kokoamasta aminohappoketjusta tulee tiettyyn toimintoon kykenevä proteiini, sen on laskostuttava kolmiulotteiseen muotoon. Laskostuminen on jo kauan ollut vaikea biokemiallinen ongelma, sillä sen kaikkia yksityiskohtia tai toimintaperiaatteita ei tunneta. Satoja aminohappoja pitkä ketju voi periaatteessa laskostua lukuisilla eri tavoilla ja kuitenkin sen on laskostuttava juuri tietyllä tavalla, jotta siitä tulisi toimiva proteiini.

Nyt tutkijat kertovat suunnitelleensa viisi proteiinia alkutekijöistään (aminohapoista), jotka laskostuvat luotettavasti suunniteltuun muotoon. Sokkotestissä syntetisoidut aminohappoketjut laskostuivat kutakuinkin odotusten mukaisesti.

Tutkimusta johtivat proteiinitutkija- ja aviopari Nobuyasu Koga ja Rie Tatsumi-Koga. He tarkastelivat satojen proteiinien rakennetta ja kehittivät havaintojensa perusteella muutamia laskostumissääntöjä, joita he halusivat testata.

Proteiinisäikeet muodostavat kierteitä ja muita sekundaarisia rakenteita, jotka vielä laskostuvat lopulliseen muotoon. Tutkijaryhmä havaitsi, että osien kääntyminen suuntaan tai toiseen riippui osia yhdistävien lenkkien pituudesta. Valitsemalla oikeanpituisia lenkkejä rakenneyksiköiden väliin, tutkijat kykenivät ennustamaan rakenteen laskostumisen.

Näiden ja muutamien muiden kriteerien avulla tutkijaryhmä suunnitteli muutamia aminohappoketjuja, jotka oli tarkoitettu laskostumaan tietyllä tavalla. Vapaaehtoisten kotitietokoneiden laskentavoimaa hyödyntävien tietokonesimulaatioiden avulla jokaisen ketjun laskostuminen testattiin satojatuhansia kertoja. Noin 10 % ketjuista laskostui stabiiliin muotoon ennusteen mukaisesti.

Seuraavaksi tutkijat syntetisoivat nämä proteiinit ja niiden todellista laskostunutta muotoa verrattiin ennustettuun muotoon. Proteiinien muodon magneettiresonassilla (MNR) selvittänyt Gaetano Montelione Rutgers yliopistosta (New Jersey) kertoo, että "on huomattavaa kuinka hyvin ennustetut rakenteet vastaavat havaittuja rakenteita."

Tutkijaryhmän konstruoimat proteiinit ovat vain "platonisia ideaaleja", Montelione sanoo. Ne ovat yksinkertaisia ja jokainen aminohappo on optimoitu laskostumaan tietyllä stabiililla tavalla. Tällä tavoin ne eroavat luonnon proteiineista, jotka ovat kompromisseja optimaalisen laskostumisen ja toiminnallisuuden kesken. Tämän johdosta niissä on osia, jotka voivat olla tarpeellisia toiminnan kannalta, mutta tekevät laskostumisesta epästabiilimman. Esimerkiksi synteettisesti valmistetut proteiinit hajoavat n. 100 °C lämpötilassa, kun luonnon proteiinit hajoavat jo n. 40-50 °C:ssa.

Miksi tutkijat eivät ottaneet jotakin luonnon proteiinia lähtökohdaksi, vaan suunnittelivat kokonaan uuden proteiinin? Tutkijoiden mukaan evoluutio on hionut luonnon proteiinien rakenteet niin täydellisiksi, että niitä on vaikea muuttaa toisenlaiseen muotoon ja toimintoon. Kuinkahan proteiinien evoluutio on sitten mahdollista?

Tutkijat ovat siis osanneet suunnitella proteiineja, jotka kutakuinkin laskostuvat ennustetulla tavalla. Ne eivät kuitenkaan ole luonnon proteiinien kaltaisia nanokoneita, koska niihin ei liity mitään toimintoa. Se johtuu yksinkertaisesti siitä, että tutkijat eivät vielä osaa suunnitella toiminnallisia proteiineja. Proteiinien laskostumisen ja toiminnallisuuden yhteensovittaminen on oletettavasti erittäin vaativa tehtävä, eikä sitä ainakaan opistoinsinöörien kannatta yrittää.

Tutkimus on osoittanut, että tietyllä tavalla laskostuvia proteiineja voidaan suunnitella ja valmistaa. Lisäksi voimme päätellä, että riittävän älykäs suunnittelija osaisi suunnitella proteiineja, joilla on jokin toiminto.




Lähde:

http://www.nature.com/news/proteins-made-to-order-1.11767#/ref-link-1

Hyönteisen ja ihmisen korvat ovat samankaltaisia

Etelä-Amerikan sademetsissä elävällä hepokatilla on hyvin samankaltaiset korvat kuin ihmisellä tai muilla nisäkkäillä. Bristolin yliopiston johtama tutkimusryhmä on havainnut, että hyönteisen etujaloissa sijaitsevissa kuuloelimissä on samankaltaisia rakenteita kuin ihmisen keski- ja sisäkorvassa. Havainnosta kertova tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä.

Hepokatilla (Copiphora gorgonensis) on hyvin samankaltaiset korvat kuin nisäkkäillä. (Courtesy of Daniel Robert & Fernando Montealegre-Z)

Nisäkkäillä kuulo perustuu kolmivaiheiseen prosessiin: ääniaaltoja keräävään tärykalvoon, välikorvan impedanssimuuntimeen (kuuloluut+simpukka) ja simpukan taajuusanalysaattoriin (aistinsolut ja hermosto). Hepokatin etujaloissa sijaitsevat korvat toimivat samalla periaatteella, vaikka ovatkin rakenteeltaan erilaiset.

Tutkijat selvittivät kuinka hepokatin impedanssimuunnos - prosessi, jossa ääniaallot muutetaan nestevärähtelyiksi - toimii. Tällaisen impedanssimuunnoksen, joka on keskeinen vaihe kuuloaistimuksen synnyttämisessä, uskottiin olevan vain nisäkkäiden korvien ominaisuus. Hepokatin miniatyyristen korvien impedanssimuunnos perustuu mekaanisiin vipuihin, joiden muodostama mikroskooppinen keinulautamainen rakenne toimii linkkinä tärykalvon ja sisäkorvan (kuulorakkula) välillä.

Tutkijat löysivät myös hyönteisillä ennentuntemattoman elimen, jonka avulla voidaan erottaa useita eri taajuuksia toisistaan. Laser Doppler-tekniikan avulla tutkijat havaitsivat, että tämä elin toimii samalla tavoin kuin nisäkkäiden simpukka, vaikka se on 60 kertaa pienempi. Elin on vesitäytteinen rakkula ja tutkijat antoivat sille nimeksi kuulorakkula (Auditory Vesicle).

Bristolin yliopiston bionanotieteiden professori Daniel Robert kertoo, että "näillä hyönteisillä on teknisesti erittäin korkeatasoiset kuuloaistit sen vuoksi, että ne voisivat selviytyä sademetsän moniäänisissä elinolosuhteissa." Ja Robert jatkaa: "Havainto, että joillakin hyönteisillä on erittäin monimutkaiset kuuloelimet, on läpimurto. Se auttaa meitä kehittämään entistä pienempiä ja parempia bionisia (biologisten rakenteiden jäljitelmiä) kuulolaitteita."

Evoluutioteorian mukaan eliöiden samankaltaiset rakenteet ovat homologisia silloin, kun niiden avulla voidaan rakentaa fylogeneettinen puu. Tällöin samankaltaisuuksia pidetään todisteina siitä, että eliöillä on yhteinen esi-isä, josta ne ovat kehittyneet. Mikäli samankaltaisuuksien avulla ei voida rakentaa fylogeneettistä puuta, niin silloin samankaltaisuudet ovat osoituksia konvergenttisestä evoluutiosta eli siitä, että samankaltaisia rakenteita on sattumalta kehittynyt eliöihin, jotka eivät ole toistensa lähisukulaisia. Hepokatin tapauksessa tutkijat pitävät kuuloelinten rakenteita konvergenssina nisäkkäiden kanssa.

Evoluutioteoriassa on se hyvä puoli, että mitkään havainnot eivät yleensä ole ristiriidassa sen kanssa. Samankaltaisuudet tukevat evoluutioteoriaa riippumatta siitä, tukevatko ne fylogeniaa vai ei. No, hiljattain sentään alkusuiset oli pudotettava evoluutiopuusta.

Onko hyönteisten huippulaatuinen kuulo, joka on niille välttämätön elinehto, todiste ohjaamattomasta kehitysprosessista vai viisaasta luojasta?

Tutkijat ovat kovin innoissaan löytäessään luonnosta teknisesti korkeatasoisia rakenteita, joista he voivat ottaa mallia. Älykäs suunnittelija kopioi älyttömän prosessin tuotteita.



Lähde:

http://www.bris.ac.uk/news/2012/8934.html

Tutkijat valmistivat DNA:sta luonnollisen kaltaisia synteettisiä solukalvokanavia

Münchenin teknillisen yliopiston ja Michiganin yliopiston tutkijat ovat osoittaneet, että synteettisiä solukalvokanavia voidaan valmistaa DNA-nanotekniikalla. Aiheesta kertova tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä.


DNA-nanotekniikassa käytetään DNA-molekyylejä ohjelmoitavina rakennuspalikoina, joista voidaan suunnitella halutunlaisia itsestään kokoontuvia nanomittakaavan rakenteita. Tutkijoiden mukaan heidän suunnittelemansa luonnollisen kaltaiset nanokanavat voivat myös toimia solun ionikanavien tavoin. Solun ionikanavat ovat luonnon yleisimpiä ja tärkeimpiä nanokoneita.

Solukalvo koostuu kahdesta vastakkaisesta fosfolipidikerroksesta ja se ympäröi kaikkien eliöiden soluja. Solukalvo eristää tehokkaasti solun sisäosan ympäristöstä. Solukalvossa putkimaisia proteiinirakenteita (mm. ionikanavat, ionipumput), joita pitkin solun ja ympäristön aineenvaihdunta ja informaation välitys tapahtuu.

Solun ionikanavien inspiroimana suunniteltu synteettinen solukalvokanava koostuu 42 nanometrin pituisesta ja 2 nm paksusta neulamaisesta varresta, joka on osittain suojattu tynnyrimäisellä suojuksella. Kolestroliyksiköistä koostuva rengas suojuksen reunassa auttaa laitetta ankkuroitumaan solun lipidikalvoon, jolloin rakenteen varsiosa läpäisee kalvon muodostaen kanavan, joka näyttää toimivan oikean kanavan tavoin.

Kokeet ovat osoittaneet, että synteettisen kanavan sähköiset ominaisuudet ovat verrattavissa solun omien ionikanavien ominaisuuksiin, jolloin ne voisivat toimia jänniteohjattuina portteina. Lisäksi näyttää siltä, että kalvojen välistä sähkövirtaa voitaisiin säätää kanavan hienorakennetta muuttamalla.

"Saattaisi olla myös mahdollista jäljitellä ionipumppuja, kuljetusproteiineja ja kiertomoottoreita, kuten ATPta tuottavaa ATP-syntaasia," sanoo professori Hendrik Dietz. "Rakastan tätä ajatusta. Se pitää minut liikkeessä."

Tutkijat ovat siis osoittaneet, että älykkään suunnittelun keinoin voidaan valmistaa jäljitelmiä solun nanokoneista. Ja hienosäätämällä ne voitaisiin saada toimimaan jopa alkuperäiskappaleiden tavoin. Voidaanko tämän perusteella päätellä, että kokonaisen solun voisi suunnitella ja rakentaa, jolloin ei tarvitsi turvautua aina niin epävarmaan satunnaisprosessiin?

Karvakuono kuitenkin ihmettelee sitä, miten synteettisesti valmistettu nanokone osattaisiin erottaa ohjaamattoman prosessin tuottamasta nanokoneesta, ilman että niiden alkuperä sotkettaisiin? Joku asiasta tietämätönhän saattaisi erehtyä luulemaan synteettistä jäljitelmää sattumalta syntyneeksi. Kyllä silloin alaansa rakastavat professorit ja insinöörit olisivat käärmeissään.


Lähde:

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-11/tum-rbs112012.php

Ihosolut paljastavat DNA:n mosaiikkimaisen luonteen

Vallitsevan käsityksen mukaan kaikki kehon solut sisältävät identtisen DNA:n. Yalen yliopistossa ihon kantasoluilla tehty uusi tutkimus kuitenkin osoittaa, että kehon kudosten välinen geneettinen muuntelu on yleistä.


"Havaitsimme, että ihminen koostuu mosaiikkimaisista soluista, joilla on erilainen genomi," tutkimuksen johtaja professori Flora Vaccarino kertoo. "30 % ihon soluista sisältää kopiolukumuutoksia (CNV), jotka ovat puuttuvia tai kertautuneita DNA-segmenttejä. Aikaisemmin oletettiin, että nämä muutokset liittyivät sairauksiin, kuten syöpään. Mosaiikkimaisuus, jonka olemme löytäneet ihosta, voidaan myös havaita veressä, aivoissa ja muissa ihmisen kehon osissa."

Tähän asti on uskottu, että kaikissa soluissa on samanlainen DNA, joka ohjaa kehon toimintoja. Yalen tutkijaryhmän havainnot kyseenalaistavat tämän käsityksen. Tutkijat tarkastelivat kokonaisia iPS-solujen (induced pluripotent stem cells) genomeja. iPS-solut ovat (omnipotenttien) kantasolujen kaltaisiksi muutettuja erilaistuneita aikuissoluja.

Koehenkilöiden käsivarsien ihosta tehtyjä (iPS)-solulinjoja kasvatettiin kaksi vuotta ja niiden genomin kehitystä verrattiin alkuperäisiin ihon soluihin. Vaikka kasvatettujen solujen genomi läheisesti muistutti alkuperäisen ihosolun genomia, tutkijat havaitsivat niissä kuitenkin lukuisia dublikaatioita ja deleetioita. Jatkotutkimuksissa havaittiin, että ainakin puolet havaituista muutoksista oli olemassa pienessä osassa alkuperäisiä ihosoluja. Nämä muutokset näkyivät kasvatetuissa iPS-solulinjoissa, koska ne olivat lähtöisin hyvin pienestä määrästä ihosoluja. Vaccarinon mukaan iPS-solulinjat toimivat suurennuslaseina, jotka paljastavat kehon solujen genomien mosaiikkimaisuuden.

"Somaattisten solujen genomien mosaiikkimaisuudella on kauaskantoisia vaikutuksia geenitutkimukseen, jossa tällä hetkellä käytetään vain verinäytteitä. Kun tarkastelemme veren DNA:ta, se ei kuvaa tarkasti muiden kudosten, kuten aivojen DNA:ta. Siellä voi olla mutaatioita, jotka jäävät havaitsematta," Vaccarino toteaa.

Ilmeisesti tällä havainnolla on vaikutusta myös DNA-sekvensseihin perustuviin fylogeneettisiin sukupuihin.

Lähde:

http://news.yale.edu/2012/11/18/skin-cells-reveal-dna-s-genetic-mosaic

Valikoituja evoluutiositaatteja

Valikoiduissa evoluutiositaateissa rakkikoiruli esittelee kehitysoppiin uskovien ajattelijoiden kirkkaimpia aikaansaannoksia, jotka murtavat inhimillisen älyn ja mielikuvituksen raja-aitoja.
  

Biologi Douglas J. Futuyma.

 Douglas J. Futuyma:

"Kun evoluution viitekehys on valittu erityisen luomisnäkemyksen sijaan, siitä seuraa, että elämälle tunnusomaiset piirteet voidaan täysin ymmärtää vain niiden (kehitys)historian valossa."


Tässä Futuyma on oivaltanut inhimillisen tiedon perimmäisen olemuksen. Jokaisella ihmisellä on joku käsitys todellisuuden perimmäisestä luonteesta. Tämän käsityksen me voimme saada eri tavoin. Valitsemalla kehitysoppi lähtökohdaksi on helppoa ymmärtää elämälle tunnusomaiset piirteet niiden kehityshistorian valossa. Vastaavasti valitsemalla luomisnäkemys lähtökohdaksi on helppoa ymmärtää elämälle tunnusomaiset piirteet luomisen tai suunnittelun valossa.




Lähde:

Futuyma, Douglas J. (1998): Evolutionary Biology, Sinauer Associates, Inc. s. 5

Fotosysteemi II:sta uutta tietoa

Fotosynteesiin kykenevät organismit käyttävät auringon valoa hajottamaan vettä protoneiksi, elektroneiksi ja hapeksi - tuotteiksi, jotka ovat elämälle välttämättömiä. Veden hajottaminen tapahtuu fotosysteemi II-proteiinikompleksissa, jonka rakenteesta on saatu entistä tarkempi kuva.

Fotosysteemi II.

Jian-Ren Shen Okayaman yliopistosta on yhdessä Osakan yliopiston tutkijoiden kanssa onnistunut kuvaamaan fotosysteemi II:n ennen näkemättömällä 1,9 ångströmin tarkkuudella röntgendiffraktion avulla. Heidän kuvansa paljastivat proteiinikompleksista yksityiskohtia rakenteista, jotka liittyvät valon keräämisen, energian siirtoon ja elektroninsiirtoketjun toimintaan. Tutkimuksen merkittävin tulos oli valon avulla veden hajottamista katalysoivan Mn4CaO5-klusterin rakenteen selvittäminen. Tämän vääristynyttä tuolia muistuttavan klusterin atomien välimatkat auttavat ymmärtämään vesimolekyylien ja happiatomien roolia happimolekyylin muodostamisessa. Kuten tutkijat asian ilmaisevat: "Tämä antaa meille lähtökohdan selvittää veden hajotusprosessi ja happimolekyylin (O-O sidos) rakentuminen, jotka ovat luonnon kiehtovimpia ja tärkeimpiä prosesseja." Näiden uusien havaintojen uskotaan auttavan keinotekoisten fotosynteesijärjestelmien kehittämisessä, jotka tarjoaisivat meille rajattoman energian lähteen.

Mn4CaO5-klusteri.

Siinä missä luonto on onnistunut kehitysopin mukaan jo miljoonien vuosien ajan pelkästään sattumaan perustuvan mekanismin avulla, ovat insinöörit saaneet miettiä päänsä puhki yrittäessään edes jollain tavoin tuottaa vastaavan toiminnon. Hiljattain israelilaiset tutkijat kertoivat keksineensä menetelmän veden hajottamiseksi vedyksi ja hapeksi. Keksintö perustuu erittäin ohuiden rautaoksidi-kalvojen käyttöön. Tämän uuden tekniikan avulla olisi mahdollista varata aurinkoenergiaa, joten se tuottaisi energiaa myös silloin kun aurinko ei paista. Tämä kuulostaa aika hyvältä. Aletaan insinöörin aivoin jo lähestyä sattuman ihmeellisiä saavutuksia.



Lähde:

http://phys.org/news/2012-09-ultrahigh-resolution-reveals-reaction-mechanisms.html