Tiedetiistai

Uusi tiedekanava YouTube’issa:

https://www.youtube.com/channel/UC3zfeCMZhkpQZdM0kC9x4ew/videos

Ensimmäinen jakso: ’Kalat ja ”kalat” elämän sukupuussa”

 

Kävelytreeni tehoaa – kaloihin

Mitä tapahtuu, kun kala harjoittelee ahkerasti kävelyä? Siitä tulee sujuvampi ja vahvempi kävelijä! Tämän todistaa uusi Naturessa julkaistu tutkimus (Standen ym. 2016).

Ihan mille tahansa kalalle ei kävelyharjoituksia voi pitää, koska useimmat kalat tukehtuvat, jos ne ottaa pois vedestä. Niilihauet ovat poikkeus, koska niillä on kidusten lisäksi keuhkot.

Tutkijat kasvattivat 111 viherniilinhauen (Polypterus senegalus) poikasta terraariossa, jossa oli vettä vain kolme millimetriä. Ilma toki pidettiin sumuttamalla kosteana. Kontrolliniilinhauet (38 kpl) elivät samaan aikaan normaalissa akvaariossa, jossa oli vettä niin että kalat saattoivat uida ja hengittää kiduksillaan. Terraariot ja akvaariot oli aistillisesti sisustettu soralla ja kasveilla. Niilihauet ostettiin akvaariokaupasta.

Kahdeksan kuukauden kuivalla maalla elon jälkeen viherniilinhaukien kävelykykyä testattiin ulkoiluttamalla niitä karkealla muovilevyllä. Kävelytyyli videoitiin ja analysoitiin ja kuivan maan kaloja verrattiin uimalla nuoruutensa viettäneisiin kalohin.

Maalla eläneiden kalojen kävely oli sujuvampaa, rintaevien kontaktiaika alustaan oli lyhyempi, evät lipsuivat vähemmän ja tahti oli ripeämpi kuin uimarikalojen. Kävelijät pitivät päätään korkeammalla, eviään lähempänä ruumista ja tekivät pyrstöllään pienempää liikettä.

Kävelytreenien tulokset näkyivät jopa kalojen ruumiinrakenteessa. Kuivan maan viherniilinhaukien hartian seudun luut olivat merkittävästi pidemmät ja kapeammat kuin kontrollikalojen. Pitkät ja kapeat luut sallivat laajemman liikelaajuden ja liikkuvuuden rintaeville,mistä epäilemättä on kävelyssä hyötyä

Tavallisten ja kävelyä harjoitelleiden viherniilihaukien anatomiaa: b) oikealla treenanneet ja vasemmalla kontrollit, välissä keskiarvo; ylhäällä hartianlukkoluut ja solisluu, c) hartianlukko- ja solisluiden välinen kontaktipinta tarkemmin.

Lähde:
Standen, E. M., Du, T. Y. ja Larsson, H. C. E. 2016: Developmental plasticity and the origin of tetrapods. Nature 513: 54–58.

Lisää juttua aiheesta + video 

Runo

Selailin tänään joitain vanhoja muistikirjojani. Huomasin, että olin joskus kirjoittanut runon! Laitan sen tähän (hiukan hienosäädettynä).

Multiversumin synty

Olematon tarkkailija
olemattomassa paikassa
miettii olemattoman hetken:
”Miksi mitään ei ole olemassa?”.

 

Mantereita (vesiliskoja) ladulla

Mikäs tuossa on? Hee-etkinen, vesilisko! Mitä se tekee täällä, hiihtouralla? Raukkaparka on jäätynyt hengiltä. Paitsi että – eipäs ole. Tämähän on ihan elossa, totaalisen kohmeessa otus on tietysti, mutta pikkuhiljaa se alkaa liikahdella käden lämmössä.

Laitan manterin varovasti taskuun; rauhoitettu eläin, mutta ei sitä tähänkään voi jättää; hiihtäjät talloisivat liiskaksi ja varikset söisivät.

Outo juttu. Ei kun nyt tämä vasta oudoksi muuttuukin – tuolla on toinen manteri – ja tuolla kolmas… Häntäsammakot ovat hädintuskin näkyvissä hileisen lumen sisältä, mutta kaikki aivan hengissä ja kunnossa.

Tämä kaveri on jo vähän lämmitellyt, löydettäessä se oli osin lumeen hautautunut

Manterin korea mahapuoli

Miten manterit joutuivat hiihtobaanalle? En tiedä.

Manterien paikka kevättalvella on jossain turvassa sammalen alla, ei valkoisella hangella lähes liikuntakyvyttömänä kylmästä.

Manterien löytöajankohta oli huhtikuun puoliväli 2011 ja paikka Ahveniston moottorirata Hämeenlinnassa. Lumi oli jo sulanut käytännössä kaikkialta muualta kuin hiihtouralta (”hiihtoreitti oli merkitty lumella”). Läheiset lammet olivat vielä jäässä. Ilma oli aurinkoinen ja ladun lumi suli vauhdilla – ilmeisesti manterit olivat tulleet näkyviin lumen sisältä auringon lämmittäessä.

”Latu on merkitty lumella.”

Asvalttisella radalla oli jäljellä reilusti lunta, koska sitä oli sinne hiihtämistä varten ajettu. Lähiympäristöstä oli kerätty luonnonlunta, mutta suuri osa lumesta oli lumitykkien pakkasten aikaan tekemää.

Ensin mietinkin, että jos vettä olisikin pumpattu lammesta ja manterit päätyneet lumen sisään lumitykkien ampumana! Hylkäsin tämän hypoteesin kuitenkin hiukan asiaa tutkittuani kahdesta syystä: eläimet eivät millään selviäisi lumitykistä hengissä ja ihan vesijohtovettä lumitykkeihin johdetaan.

Onko käynyt niin, että kostea painalle missä manterit ovat talvehtineet on lämmennyt ennen aikojaan, koska lumi päältä on kerätty ladulle? Onko lähin lumikasa ollut heränneiden manterien mielestä paras vastine sulalle vedelle ja ne ovat kömpineet ja hyytyneet hankeen – ja lumi mantereineen on sitten kolattu ladulle?

Mitä manterit yleensä tekevät ensimmäiseksi herättyään keväällä?

Ehkä joku lukijoista saa ratkaistua latumanterien arvoituksen.

—

Kokeilin käyttää tässä kirjoituksessa vesiliskon uutta nimiehdotusta manteria ihan testatakseni miltä se kuulostaisi.

Vakiintuneenkin eläimen nimen vaihtaminen voi onnistua, siitä hyvänä esimerkkinä on nisäkkäiden puolelta mukava uudissana kontiainen, joka tuntuu lyövän läpi maamyyrän uutena nimenä. Vesilisko on vielä paljon kaukaisempaa sukua liskoille kuin kontiaiset myyrille, joten sen nimen vaihtaminen olisi vähintäänkin perusteltua.

Matelijoiden ja sammakkoeläinten nimistötoimikunta on tehnyt nimiehdotuksensa tyylikkäästi uusin systematiikka huomioon ottaen. En ole suuri sammakkoeläinten asiantuntija, mutta tutkailin asiaa ja vaikuttaisi siltä, että ihka oman nimen antaminen ”vesiliskoille” (englanniksi newts) olisi oikein hyvä idea.

Dna-vertailujen perusteella heimo Salamandridae jakautuu luontevasti kahteen alaheimoon. Manterit (Pleurodelinae) on yksi kelpo monofyleettinen ryhmä ja ”oikeat” salamanterit (Salamandrinae) toinen. Näin määriteltynä manterit ja salamanterit olisivat toistensa yksikäsitteisiä sisarryhmiä.

Mutta miten kutsua suomeksi Pleurodelinae alaheimon eläimiä? Manteri on lyhyt ja näppärä nimi, mutta ehkä hiukan häiritsevää siinä on se, että salamanteri alkaa kuulostaa yhdyssanalta: salamanterit, mitä ne muut sitten ovat, julkimantereita?

Joissain manterin taivutusmuodoista ei myöskään tiedä onko kantasana ”manteri” vai ”manner” (”kaikkien mantereiden manterit liittykää yhteen!”). Tätä en kuitenkaan pidä ongelmana, koska asiayhteydestä varmasti aina selviää puhutaanko häntäsammakosta vai mantereesta.

Vesilisko on huono nimi, manteri on parempi, mutta keksisikö joku vielä ­­­parempaa? ”Pyrstösammakko” tai ”häntäsammakko­­”? Turhan pitkiä (ja häntä se on oikeilla salamantereillakin). ”Pyrstökäs”? Se on jo vaippaeläin. ”Hännäkkö”? Ehdotettu porukalle lepakoitakin. Toisaalta nisäkkäiden nimiehdotusten logiikka on muutenkin mitä sattuu. ”Nyytti”? Äh, ei! Joku ihan muu? Hyviä ehdotuksia?

-Mikko Kolkkala

Lähde: Zhang, P., Papenfuss, T. J., Wake, M. H. Qu, L. ja Wake D. B. 2008: Phylogeny and biogeography of the family Salamandridae (Amphibia: Caudata) inferred from complete mitochondrial genomes. Mol. Phylogenet. Evol. 49: 586-597

Juttu on julkaistu aiemmin Herpetomania-lehdessä 3/2015

Sokkoimunuoliainen kävelee kuin nelijalkainen

Vesiputouksen seinää ylös, tahdissa mars: oikea takaevä, oikea etuevä, vasen takaevä, vasen etuevä…

Tyylinäyte sokkoimunuoliaisen kävelystä vuodelta 2009. Kalaa kutsutaan englanniksi nimillä ”vesiputosta kiipeävä luolakala” ja ”luolaenkelikala”.

 

Melko moni kalalaji kykenee etenemään kuivalla maalla melko pitkiäkin matkoja tyylillä tai toisella, mutta sokkoimunuoliainen (Cryptotora thamicola) on ainoa tunnettu kala, jonka kävelytekniikka on samanlainen kuin nelijalkaisilla maaeläimillä (Flammang ym. 2016).

(Katso nelijalkaisen kävelyn tyylinäytettä hidastetusta kissavideosta).

Akvaarioharrastajat tuntevat imunuoliaiset sympaattisina kaloina, jotka tarttuvat akvaarion laseihin nimensä mukaisesti kuin imukuppi – toisin kuin monilla monneilla imukuppina ei toimi suu vaan rinta- ja vatsaevät.

Rinta- ja vatsaevillään kala punnertaa eteenpäin. Voimaa ja tukea kävelyyn löytyy lantion ja muista luista, joihin on kehittynyt samankaltaisia ratkaisuja kuin kaikkien maaselkärankaisten varhaisilla esi-isillä niiden siirtyessä elämään vedestä maalle (Flammang ym. 2016).

The cavefish that thinks it is Tiktaalik, read this new paper by @FlammangLab and @DaphneSoares1 et al. https://t.co/TMnXO1qepf

— Prosanta Chakrabarty (@LSU_FISH) 24. maaliskuuta 2016

”Kala, joka luulee olevansa tiktaalik” 🙂 Sokkoimunuoliaiset tuskin koskaan lähtevät valloittamaan maailmaa kotivesiensä ulkopuolelle. Kalat ovat erikoistuneet elämään syvällä maan alla Thaimaan luolaverkostoissa.

Sokkoimunuoliaisille on käynyt niin kuin luolaeläimille usein käy, ne ovat kadottaneet silmänsä ja väripigmenttinsä. Sellaiset hienoudet olisivat tietenkin pelkkää energian tuhlausta säkkipimeässä.

Niin kuin hyvin tiedetään, evoluutio ei ole sitten ollenkaan kaukaaviisas. Pitkälle viety erikoistuminen on usein etu luonnonvalinnassa tässä ja nyt, mutta iso riski pidemmällä aikavälillä.

Sokkoimunuoliaiset ovat täysin riippuvaisia erikoisesta elinympäristöstään, ei tarvittaisi kummoistakaan katastrofia Thaimaan luolissa koko niiden populaation pyyhkiytymiseen maailmankartalta.

Sokkoimunuoliainen on tiukasti suojeltu. Tutkijat (Flammang ym. 2016) saivat luvan ottaa yhden elävän kalan hetkeksi lasiastiaan videokuvausta varten. Museonäytettä sai tutkia tietokonetomatografialla, mutta arvokasta näytettä ei saanut värjätä eikä pehmytkudoksia siksi päästy suoraan tutkimaan.

Tiukka suojelu ei välttämättä kuitenkaan ulotu maatalouden päästöihin eikä metsien hakkuuseen sokkoimunuoliaisen luolien lähiympäristössä. Vesien pilaantuminen saattaakin koitua lajin tuhoksi.

 

-Mikko Kolkkala

Huomautus: Cryptotora thamicolalle ei tietääkseni ole aikaisemmin ehdotettu suomenkielistä nimeä, keksin nimen ”sokkoimunuoliainen” tätä kirjoitusta varten.

 

Lisää lukemista:

Kirjoitin aiemmin blogikirjoituksen ainoasta tunnetusta sokeasta kirjoahvenlajista ”sokkokoskiahvenesta” (Lamprologus lethops).

Silmänsä osittain tai kokonaan hukanneita kaloja löytyy monesta muustakin kalaryhmästä; seuraavassa vähän kuvia ja listaa kalpeista kalakummajaisista, olkaa hyvä:

Ei muuta kuin googlaamaan tieteellisillä nimillä… sokkokala: Amblyopsis rosae, sokkokonnamonni: Uegitglanis zammaranoi, sokkopiikkimonni: Trogloglanis pattersoni, sokkonuoliainen: Paracobitis smithi, sokkopartamonni: Ancistrus cryptophthalmus, sokkopuikkokala: Mastacembelus brichardi, sokkotetra: Astyanax mexicanus, sokkotokko (- runoilijat huomatkaa!): Typhlogobius californiensis ja sokkovalasmonni: Bathycetopsis oliveirai! Rustokalojen puolelta eläinkuntaa kannattaa etsiä  sokkosähkörausku (Hypnos monopterygius).

Kuvat:

Sokkokonnamonni: artikkelista Ercolini ja Berti (1977), sokkopiikkimonni: Garold W. Sneegas, sokkonuolianen: Iraj Hashemzade, sokkopartamonni: Ivan Sazima, sokkopuikkokala: ”fugupuff”, sokkotokko: ”vabbley”, muut: Wikipedia

Lähteet:

Ercolini, A ja Berti, R. 1977: Morphology and response to light of Uegitglanis zammaranoi Gianferrari,anophthalmic phreatic fish from Somalia. Monit. Zool. Ital. Suppl. 9: 183-199 – PDF

Flammang, B. E., Suvarnaraksha, A., Markiewicz, J. ja Soares, D. 2016: Tetrapod-like pelvic girdle in a walking cavefish. Sci. Rep. 6: 23711. Open access! – PDF

 

Genomiparvi eli lukemista linnuista

Ohhoh, nyt tuli lukemista linnuista. Tutkijaporukka julkaisi tänään kahdeksan(!) artikkelia Science’issa(!) ja 20(!) artikkelia muissa lehdissä (Zhang ym. 2014).

Guardianin jutusta pääsee varmaan vähän alkuun…

Katsotaanpas:
-200 tutkijaa 20 maasta
-Koko genomi selvitetty 45 lintulajista
-Yhdeksan supertietokonetta rouskutti dna-datasta sukupuuta käyttäen prosessoriaikaa yhteensä 400 vuotta
-Flamingot ovat melko melko lähellä kyyhkyjä ja jalohaukat melko lähellä papukaijoja
-Linnut hukkasivat geenien perusteella hampaansa reilut sata miljoonaa vuotta sitten
-Eri linturyhmät ”keksivät” laulamisen toisistaan riippumatta
-Lentokyvyttömien lintujen viimeinen yhteinen esi-isä oli hurja petolintu
-”Pingviinigeenejä” löydetty

Viite: Zhang, H, Jarvis, E, D. Thomas, M. ja Gilbert, P. 2014: A flock of genomes. Science 6215:1308-1309

 

Uusi harrastus: mikrometeoriittien etsintä

Mitä arvioisit, kuinka monta meteoriittia putoaa vuoden aikana maan pinnalle?

Itse ainakin olisin arvioinut suuruusluokan ”hiukan” pieleen: oikea vastaus on suuruusluokkaa sata miljardia kappaletta vuodessa! Juju on siinä, että useimmat meteoriitit eivät ole mitään dinosaurustentappajia, vaan hyvin pieniä, läpimitaltaan millimetrin sadas- tai kymmenesosia.

Mikrometeoriitteja. Kuva Lucien Rudaux

No nyt, uusi harrastus kaikille: mikrometeoriittien etsintä! Työvälineeksi tarvitaan kunnollinen magneetti, harja, siivilä, minigrippipusseja ja mikroskooppi. Paras paikka etsiä mikrometeoriitteja olisi Etelämanner. Ihmisten ilmoilla niitä on toki yhtä runsaasti, mutta meteoriittien etsiminen vaikkapa kaupungista on vähän kuin neulan etsimistä neulasuovasta, koska ihminen on tuottanut paljon muuta pientä magneettista töhnää.

Lisää tietoa ja kuvia mikrometeoriitesta: Project Startdust https://www.facebook.com/micrometeorites/

Koevoluutio on syyllinen

Hyvät lukijat, tämä tarina on tosi.

Kolme metsästäjää löytyy kuolleena leiristään Oregonissa. Mitään väkivallan merkkejä ei näy, eikä mitään ole varastettu tai rikottu. Ainoa johtolanka on nuotion kahvipannusta löytynyt pieni salamanteri, hännällinen sammakkoeläin. Poliisi jättää tutkimuksen kesken muiden johtolankojen puutteessa.

Kymmenen vuotta myöhemmin biologi alkaa selvittää tapausta, olisiko kahvipannusta löytynyt salamanteri – länsirannikonsalamanteri eli Taricha granulosa – myrkyllinen ja metsästäjät kuolleet salamanterin myrkkyyn napattuaan sen vahingossa kahviveteensä? Pian selviää, että onhan se myrkyllinen – järkyttävän myrkyllinen! – yhden pyrstösammakon myrkky riittäisi tappamaan kymmeniä ihmisiä.

Samaan aikaan toisaalla kemisti tutkii samaa salamanteria ja saa selville, että sen myrkky on tetrodotoksiinia, samaa vahvaa hermomyrkkyä, jota on esimerkiksi pallokaloilla.

Mutta miksi? Myrkyn valmistaminen ei ole ilmaista. Mihin pikkuruinen salamanteri tarvitsee sellaisen määrän myrkkyä, että sillä tappaisi norsun? Oregonissa ei ole norsuja, eivätkä norsut syö salamantereita.

Arvoitus alkoi ratketa onnekkaasti, kun biologi huomasi sukkanauhakäärmeen (Thamnophis sirtalis) nappaavan ja popsivan yhden salamantin ämpäristä, johon biologi oli niitä keräännyt. Biologi ei ollut tutkinut myrkyn tehoa käärmeisiin ei ollut tutkittu koska ei pitänyt käärmeistä (kumma biologi!) – ja kas kummaa, peto ei ollut moksiskaan tetrodotoksiiniannoksestaan.

Pieni sukkanauhakäärme, veikeä, kiemurteli pois myrkyllinen vesilisko vatsassaan.

Supermyrkyllisen salamanterin arvoituksen takana oli evolutiivinen kilpavarustelu. Salamanterit ovat myrkyllisiä, mutta käärmeet kehittävät vastaiskuksi immuniteettiä myrkylle: tit for tat eli potut pottuina. Salamanteri lisää myrkyn määrää ja käärme parantaa vastustuskykyään – kierre on valmis.

Lopulta myrkkyä on ihan valtava yliannos kaikille muille saalistajille kuin sukkanauhakäärmeille. Sukkanauhakäärmeet ovat kuitenkin mitä ilmeisimmin niin paha peto länsirannikonsalamantereille ja vastaavasti länsirannikonsalamanterit niin tärkeää ravintoa sukkanauhakäärmeille. Kilpavarustelu salamanterin ja käärmeen välillä jatkuu ja sivustakärksijöiksi voivat joutua viattomat retkeilijät, jotka haluavat vain keittää kahvia.

Lähteitä:

http://mentalfloss.com/article/56743/silence-newts

https://www.youtube.com/watch?v=fAR4ri3zDjE&feature=youtu.be&a

http://phys.org/news/2014-11-snakes-evolutionary-arms-poisonous-newt.html

http://blogs.discovermagazine.com/loom/2011/06/21/a-beautiful-web-of-poison-extends-a-new-strand/

Hanifin, C.T., Brodie, E. D. Jr ja  Brodie E. D. III 2008: Phenotypic mismatches reveal escape from arms-race coevolution. PLoS Biol 6: e60.

Vastaa ja voita miljoona kultarahaa (leikisti)

Tykkääkö joku todennäköisyyslaskennasta?

Mikä olisi paras taktiikka voittaa miljoona kultarahaa seuraavassa

-teitä on kolme ja saatte sopia taktiikkanne etukäteen, mutta itse kilpailussa kaikki kommunikointi on kielletty 

-jokaiselle teistä arvotaan kolikkoa heittämällä päähän pupunkorvat tai aasinkorvat

-sitten menette hetkeksi samaan huoneeseen niin että näette toistenne korvat, mutta ette omianne

-sitten jokainen saa yksinään päättää yrittääkö arvata onko itsellä pupun- vai aasinkorvat vai onko arvaamatta mitään

-jos yksikin teistä arvaa väärin tai kukaan ei arvaa mitään, ette saa mitään

-jos yksikin teistä arvaa oikein eikä kukaan arvaa väärin, saatte kaikki miljoona kultarahaa

?

50-50 -taktiikka lienee helppo, mutta siitä voi parantaa.

Oikein vastanneelle – no, ei miljoonaa kultarahaa, mutta jos satatuhatta laisciaisen TNG-pistettä*…

*todennäköisyysguru

Jurassic world – tiede etenee, elokuva taantuu

Tehtiin sitten uusi dinosauruselokuva.

Olisi ollut mahdollisuus tehdä jotain tällaista, mutta isommin:

Uudesta elokuvasta voi katsoa jo traileria. Se ei lupaa hyvää.

Alkuperäisessä Jurassic parkissakin oli virheensä – tahattomat ja tahalliset – mutta se teki hienon työn näyttämällä dinosaurukset aktiivisina, nopeina ja monimuotoisina eläiminä – sílloin vielä uutta ja jännittävää tietoa.

Nyt olisi ollut tilaisuus näyttää kaikki se uusi ja jännittävä mitä dinosauruksista ja muista muinaisista matelijoista on saatu selville viimeisten parinkymmenen vuoden aikana.

Rahasta ei olisi ollut kiinni. Elokuvan budjetti lienee isompi kuin kaikkien maailman yliopistojen paleontologian osastojen kymmenen vuoden budjetit yhteensä.

Vähintäänkin olisi voinut antaa petodinosauruksille höyhenet.

Ei annettu. Tältä näyttävät:

Sen sijaan tehtiin sinivalasta isompi mosasaurus yleisöakvaarioon polskimaan. 

Kuva: @Traumador

Tehtiin myös hybridejä, eiväthän dinosaurukset ”enää” ole tarpeeksi siistejä ja hurjia sellaisinaan?

Hyvä tietää, ettei kannata mennä elokuviin (paitsi jos trailerista on jostain syystä jätetty pois kaikki jännä ja kiinnostava).

Sen sijaan voi lukea uunituoreen jutun uudesta notosauruksesta, isoimmasta sellaisesta mikä toistaiseksi on löydetty (Liu ym. 2014). Ei haittaa vaikkei oikein tiedä mitä notosaurukset olivat, en minäkään tiennyt. Tästä oppii. (Ovat plesiosaurusten – joutsenliskojen ja sellaisten – sukulaisia.)

Ravintoverkko, fylogeneettinen puu, paleogeografinen kartta – oikein sydäntä lämmittää, tämä on tiedettä!

Viite: Liu ym. 2014: A gigantic nothosaur (Reptilia: Sauropterygia) from the Middle Triassic of SW China and its implication for the Triassic biotic recovery. Nature. Open access: pdf.

Seuraa Jurassic World -keskustelua Twitterissä.