Päivitykset kuukaudelta joulukuu, 2014 Näytä/piilota kommentit | Näppäimistön pikavalinnat

  • nopoles 22.00 / 11.12.2014 Pikalinkki | Vastaa  

    Koevoluutio on syyllinen 

    Hyvät lukijat, tämä tarina on tosi.

    Kolme metsästäjää löytyy leiristään kuolleena. 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 yhden biologin ämpäriin keräämistä salamantereista. 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 supermyrkyllinen 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 metsästäjät, 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.

     
  • nopoles 13.21 / 11.10.2014 Pikalinkki | Vastaa  

    Aina valmiina kuolemaan puolestasi 

    Billions of cells - no, tens of trillions

    ”Aina kun tunnet itsesi surulliseksi, muista että elimistössäsi on miljardeja (engl. billions) soluja, jotka eivät välitä mistään muusta kuin sinusta” – tällainen tarina kiertelee parhaillaan sosiaalisessa mediassa.

    Onhan tuo tarina tietysti ihan totta… Samassa mielessä kuin on ihan totta, että hyvätuloinen ihminen voi tienata kymmeniä euroja vuodessa… Aika moniakin kymmeniä…

    Ei sekään varsinaisesti väärin ole sanoa, että Suomessa asuu satoja ihmisiä. Eiköhän selkeämpi olisi kuitenkin kertoa lukujen suuruusluokat suoraan niin kuin ne ovat, näin:

    ”Aina kun tunnet itsesi surulliseksi, muista että elimistössäsi on kymmeniä biljoonia (engl. tens of trillions) soluja, jotka eivät välitä mistään muusta kuin sinusta.”

    Edellisessä tarinassa on tietysti huomioitu vain ihmissolut. Jos tunnet itsesi surulliseksi, muista myös, että myös sisälläsi olevat bakteerisolutkin välittävät sinusta. Ainakin osa niistä. Ainakin vähän.

    …ja bakteerisolujahan on sisälläsi noin kymmenen kertaa enemmän kuin omia solujasi…
    [Edit: tähän mantraan muutos, katso kommentit]

    Seuraavaksi kerron vielä kovemman jutun…

    Aina kun tunnet itsesi surulliseksi, muista että:

    joka sekunti
    noin miljoona solua sisälläsi
    TAPPAA itsensä,
    että sinä voisit hyvin.

    Edellistä pitää ehkä vähän sulatella, otetaan se vielä uusiksi toisin sanoin: ihmiskehossa keskimäärin noin miljoona solua sekunnissa käy läpi hallitun solukuoleman eli apoptoosin (1).

    Syitä ohjelmoituun solukuolemaan on monia:
    -Apoptoosi on soluun ”tehdasasetuksissa” asennettu oletusohjelma – tarvitaan joitain ”ylimääräisiä” signaaleja ja ylläpitoa, että ohjelma ei käynnisty ja solu tapa itseään.
    Syöpäsoluiksi muuttuneita tai muuttuvia soluja kuolee koko ajan itsekseen.
    -Itsensä hallitusta hajottavassa solussa ei välttämättä ole mitään vikaa, sitä ei vain enää tarvita. Sikiön sormet ja varpaat syntyvät niin, että tulevien sormien välissä olevat solut kuolevat ja hermosoluista jää henkiin vain se vähemmistö, joka onnistuu luomaan hyvät kytkennät toisiin hermosoluihin.
    -Solusi tappavat hallitusti myös toisiaan: sairas solu viestii t-lymfosyyttisoluile ”olen infektoitunut, tule ja tapa minut” (1).

    (1) Ohjelmoidun solukuoleman tutkija, neurotietelijä Urmas Arumäe esitelmässään Biosynteesi -symposiossa 2013

     
    • nopoles 22.52 / 18.1.2015 Pikalinkki | Vastaa

      apoptosis hair growt per year

      Tässä kuvassa on arvioitu, että kehossa tapahtuu vuodessa (tänäkin vuonna) 18-25 biljoonaa (18-25×10^12) apoptoosia eli ohjelmoitua solukuolemaa.

      Sen kun jakaa vuoden sekuntien määrällä, saa tulokseksi noin 500 000 – 800 000 ohjelmoitua solukuolemaa per sekunti.

      Joka sekunti noin puoli miljoonaa elävää olentoa tekee itsemurhan, että sinä voisit jatkaa elämääsi.

      Muutakin mukavaa tuosta kuvasta voi laskeskella. Jos hiukset kasvavat kuusi tuumaa vuodessa ja päässä on satatuhatta hiusta, ne kasvavat yhteensä noin 15 kilometriä vuodessa.

      Meillä blondeilla hiuksia on päässä hyvinkin puoletoistasataa tuhatta. Meidän hiuksemme kasvavat vuodessa yhteensä puolimaratonin verran pituutta. Siinäpä mukavaa ajateltavaa lenkille 🙂

    • nopoles 9.56 / 25.2.2016 Pikalinkki | Vastaa

      ”…ja bakteerisolujahan on sisälläsi noin kymmenen kertaa enemmän kuin omia solujasi…”

      Oijoi, ei olekaan, minäkin olen vaan toistanut tätä mantraa, bakteerisoluja ja ihmissoluja onkin sisälläsi suunnilleen yhtä paljon – ja kakalla käymisen jälkeen ihmissoluja voi olla enemmän (Sender ym. 2016).

      ”The authors trace the 10:1 mantra back through the literature to an ancestral lone “back-of-the-envelope” estimate published in 1972” http://blogs.plos.org/blog/2016/01/15/why-count-stools-in-the-human-microbiome/

      Sender, R., Fuchs, S. ja Milo, R. 2016: Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. http://biorxiv.org/content/early/2016/01/06/036103

  • nopoles 23.05 / 18.5.2014 Pikalinkki | Vastaa  

    ”Häh, miten nämä ovat elossa, vaikka olivat juuri nestetypessä”? 

    Japanista kuuluu kummia, yhden lajin juotikkaat selviävät hengissä vaikka ne jäädytetään nestemäisellä typellä noin -200 asteeseen (Suzuki 2014).

    Olisi ihan kiinnostavaa tietää, että miten juotikkaat sen tekevät – ja ennen kaikkea miksi?

    Kiinnostavaa olisi myös tietää, miten juotikkaan äärimmäinen pakkasensietokyky saatiin selville – se ei varmasti käynyt niin, että joku päätti kokeilla, että ”laitanpa juotikkaita nestetyppeen ja katson jäävätkö ne henkiin”… eivät tietenkään voi jäädä…!?

    Juotikaslaji, jolla poikkeuksellinen pakkaskestävyys huomattiin, on nimeltään Ozobranchus jantseanus. Miksi juuri se? O. janzeanus on kilpikonnien loinen samoin kuin suvun muut kuusi lajia. Miksi yhdelle kilpikonnan loisjuotikkaalle on kehittynyt kyky kestää superkylmiä lämpötiloja? Kilpikonna ja juotikas sen kyydissä joutuvat välillä alle nollan asteen lämpötiloihin, totta, mutta niin käy aika monelle muullekin eläimelle.

    Jotkin muutkin eläimet kestävät tosikylmiä lämpötiloja, mutta ne tarvitsevat kylmänkestävyyteen valmistautumisaikaa. Esimerkiksi karhukaiset valmistautuvat lepotilaan poistamalla kehostaan vettä, että se ei pääsisi jäätyessään ja laajetessaan rikkomaan soluja. Jos aktiivisen karhukaisen laittaa varoittamatta kahteensataan pakkasasteeseen, se kuolee hetkessä.

    O. janzeanus juotikkaat voi dipata nestetyppeen ilman ennakkovaroituksia – vaikka useampaan kertaankin – ja vaikka jättäen ne sinne välillä pariksi vuodeksi… Mainittakoon myös että juotikkaat voi syväjäädytyksestä herätettyinä jättää ilman ruokaa (lue: kilpikonnan veri) useiksi viikoiksi ja ne selviävät siitäkin.

    Juotikastutkimus on japanilaisen tutkimusryhmän työn tulosta. Kuvittelen, että tutkimus sai alkunsa jotenkin näin: Tutkimusryhmä jäsen säilöi juotikkaita nestetyppeen jotain myöhempää tutkimusta varten. Ällistyksekseen tutkija huomasi sitten, että nestetypestä otetut näytteet alkoivat mönkiä!

    Ehkä tutkija vielä ajatteli, että tässä täytyy olla käynyt joku moka ja tämä toisti kokeen pariin kertaan ennen kuin meni huutamaan käytävälle: ”Hei kaverit, otin nämä iilimadot justiin tuolta typestä ja katsokaa nyt niitä, ne elää!” – tai, Japanista kun on kyse, niin ehkä tutkija meni ryhmänjohtajan luokse ja sanoi itsensä hilliten: ”Konnichiwa, Suzuki-san, huomasin tässä juuri tällaisen mielestäni aika erikoisen jutun…

    Lähde: Suzuki, D., Miyamoto, T., Kikawada, T., Watanabe, M. ja Suzuki, T. 2014: A leach capable of surviving exposure to extremely low temperatures. Plos One 9: e86807.

     
    • nopoles 22.59 / 26.5.2014 Pikalinkki | Vastaa

      Tämä koe pitäisi kyllä toistaa, on tuo niin käsittämätön tulos. Töissä olisi nestetyppeä, mistähän saisin japanilaisia kilpikonnan loisjuotikkaita…?

  • nopoles 22.35 / 18.5.2014 Pikalinkki | Vastaa  

    Hadzan vatsa 

    Seuraavan kerran kun kuulet juttua ”hyvistä ja huonoista bakteereista” kannattaa muistaa kaksi sanaa: ”hadzan vatsa”!

    Ainoa oikea vastaus kysymykseen ”Mitkä ovat hyviä ja mitkä huonoja bakteereja? – ja siihen läheisesti liittyvään kysymykseen: ””Mikä on hyvä ja mikä huono ruokavalio?”” – alkaa sanoilla: ”No, se vähän riippuu…”

    Erinomainen johdanto bakteeri-ruokavalio -keskustelulle on Schnorrin ym. (2014) artikkeli itä-afrikkalaisen Hadza-heimon metsästäjä-keräilijöiden suolistobakteereista.

    Seuraavaksi keskustelussa voisi siirtyä miettimään vaikka sitä, että 22% hadzojen bakteereista ei pystytty tunnistamaan lajilleen, suvulleen tai edes heimolleen. Vastaavia tieteelle tuntemattomia eliöitä voi hyvinkin elää omassa suolessasi – ja suussasi. (”Tuntematonta elämää?” – ”Marsissa?, eikun tota, se on tässä ihan kieleni kärjellä…”)

    Vähintäänkin suolessasi ja suussasi on aika lailla varmasti elämänmuotoja, josta ei tiedetä yhtään mitään muuta kuin joku ihme 16s-rna-geenin nukleotidijärjestys.

    Minkäs teet, jos suolesi bakteeriyhteisön ötöt kerta kaikkiaan kieltäytyvät elämästä jossain laboratoriomaljalla ilman rakasta yhteisöään. Milläs niitä tutkii?

    Seuraavaksi keskustelunaiheeksi voi ottaa sen faktan, että metsästäjä-keräilijöiden bakteerit ovat aika erilaisia kuin muiden ihmisten (Schnorr ym. 2014).

    Terveellisenä pidetyt (AB-piimäänkin lisättävät) bakteerit puuttuvat maailman viimeisiltä Itä-Afrikkalaisilta metsästäjä-keräilijöiltä tyystin ja sen sijaan heillä on paljon sellaisia bakteereja, jotka meillä kaikilla muilla – jotka emme enää ole Itä-Afrikkalaisia metsästäjä-keräilijöitä – yhdistyvät monenlaisiin sairauksiin.

    Hyvä vai paha? Se vähän riippuu… Hadzan vatsan AB-piimä voisi saada pahemman kerran sekaisin, vaikka meille se luultavasti tekee hyvää (ja maistuukin hyvältä).

    Sitten kun keskustelussa on tarpeeksi kauan pohdittu paksusuolen ”elintärkeää” bakteeripopulaatiota (kymmeniä biljoonia yksilöitä, 2 kg massaa), on hyvä ottaa esiin sekin fakta, että koko paksusuolen bakteereineen voi leikata pois ja ihminen voi voida aivan upeasti eikä ollenkaan huomatakaan, että jotain puuttuu.

    Lisäys: Toki ohutsuolen loppuosa sopeutuu ja sen bakteeripopulaatio alkaa muistuttaa paksusuolen kaltaista yhteisöä (Kohyama 2009).

    Länsimainen ihminen, jolle on tarjolla paljon helposti sulavaa ravintoa ainakin selviää vailla koko paksusuolta ilman mitään ilmeisiä terveysongelmia. Hadzoille, varsinkin naisille, paksusuolen poisto voisi tehdä tiukempaa, kun äijät kuitenkin napostelevat ainaisilla retkillään ison osan hunajasta ja lihasta ja itse joutuu pureskelemaan ja imeskelemään enemmän niitä sitkeitä kasvien juuria ja paksusuolen bakteereille on ihan tosissaan töitä, että jotain ravintoakin niistä irti saisi.

    Viiteet:

    Kohyama, A., Ogawa, H., Funayama, Y., Takahashi, K., Benno, Y., Nagasawa, K., Tomita, S., Sasaki, I. ja Fukushima K. 2009: Bacterial population moves toward a colon-like community in the pouch after total proctocolectomy. Surgery 145:435-447

    Schnorr, S.L., Candela, M., Rampelli, S., Centanni, M., Consolandi, C., Basaglia, G., Turroni, S., Biagi, E., Peano, C., Severgnini, M., Fiori, J., Gotti, R., De Bellis, G., Luiselli, D., Brigidi, P., Mabulla, A., Marlowe, F., Henry, A.G. ja Crittenden, A.N. 2014: Gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers. Nat. Commun. 5: 3654

     
  • nopoles 14.11 / 8.8.2013 Pikalinkki | Vastaa
    Avainsanat: aivot, fotonit, hermoimpulssit, hermosolut, , ,   

    Kuinka paljon neurotutkijan päässä säteilee 

    Löysin eilen lähikirjastosta kiinnostavan uuden kirjan neurologiasta (Eagleman 2011). Aloin lukea ja pääsinkin jo ensimmäisen kappaleen ensimmäiselle sivulle…

    Eagleman kirjoittaa:

    ”Aivosi koostuvat soluista, joita kutsutaan neuroneiksi ja gliasoluiksi – ja niitä on satoja miljardeja. […] Jokainen neuroni lähettää sähkösykäyksiä muihin neuroneihin satoja kertoja sekunnissa. Jos jokaista näistä aivojen biljoonista ja biljoonista sykäyksistä kuvattaisiin yhdellä ainoalla valofotonilla, niiden loiste olisi häikäisevän kirkas.”

    Havainnollistus on muuten aivan mahtava, mutta minulle tuli epäilys, että se ei ole totta…

    Asia piti tarkistaa. Jatkan kivan kirjan lukemista sitten myöhemmin.

    Neuroneja on aivoissa noin 1011. Jos arvioidaan vähän yläkanttiin, että jokainen neuroni lähettää tuhat sähköimpulssia sekunnissa, siitä tulee yhteensä 1014 sykäystä.

    Jos siis jokainen sykäys kuvataan yhdellä fotonilla, valohiukkaisia saadaan joka sekunti matkaan 1014 eli sata biljoonaa kappaletta. Kuulostaa aika isolta määrältä, mutta fotonit ovat pieniä. Tosi pieniä. Tosi, tosi pieniä.

    Otetaan vertailuksi hehkulamppu. Millaisia määriä hehkulamppu lähettää fotoneja?

    Tällainen pitäisi tietysti laskea itse, mutta – hei, tämä on Tiedettä laiskoille – joten etsin netistä. Helppo homma, hehkulampun fotonien määrä tuntuu olevan aika suosittu laskutehtävä yliopistojen fysiikan perusopinnoissa…

    Sadan watin hehkulamppu, joka säteilee keskimäärin 550 nanometrin valoa, lähettää noin 8.3.1018 valohiukkasta sekunnissa eli pyöreästi kymmenen triljoonaa. (Hiukan lampusta tulee myös aallonpituuksia mitä silmä ei näe, mutta valtaosa on ihan näkyvää valoa.)

    Hehkulamppu säteilee enemmän kuin edellisen vertailun mukainen aivojen kuviteltu säteily – satatuhatta kertaa enemmän!

    Hehkulamppu säteilee satatuhatta kertaa kirkkaammin kuin pää säteilisi, jos jokainen neuronin sykäys lähettäisi liikkeelle valohiukkasen. En oikein osaa pitää sadastuhannesosaa hehkulampun kirkkaudesta häikäisevänä (alkukielellä blinding = sokaiseva)… 🙂

    Edellinen ei tarkoita, etteikö aivojen kapasiteetti olisi käsittämättömän huimaava juuri kuten Eagelman hehkuttaa. Fotonit olivat vain epäonnistunut vertailu, niillä ei sinänsä ole mitään tekemistä aivojen sähköimpulssien kanssa.

    Kirja näyttää edelleen lupaavalta. Selailin sitä vähän sieltä täältä ja löysin heti toisen mukavan vertailun [alunperin Read Montaguen kirjasta Your brain is (almost) perfect: How we make decisions]: Kun Deep Blue -tietokone voitti Garry Kasparovin shakkiturnauksessa, se pyöri tuhansien wattien teholla. Kasparovin aivojen energiankulutus oli noin kaksikymmentä wattia.

    Deep Bluen tehoja oli yllättävän vaikea nopeasti tarkistaa. Tyydyin siihen mitä yleensä löysin vanhoista supertietokoneista. Lienee turvallista sanoa, että voittoisa shakkitietokone käytti vähintään satoja kertoja enemmän tehoja kuin vastustajana ollut ihminen.

    Voimme ylpeillä aivojemme tehottomuudella! Tästä saakin hyvän moton: Aivot: hyviä tuloksia vähällä vaivalla.

    Lähde: Eagleman, D. 2011: Incognito: Aivojen salattu elämä. Suom. 2012 J. Kankaapää. Avain, 304 s.

     
    • nopoles 13.01 / 1.10.2013 Pikalinkki | Vastaa

      Supernovista tulee paljon neutriinoja; niin paljon ja niin energisinä, että ne tappavat. Räjähtävän tähteä ei olisi turvallista katsella edes miljardien kilometrien päästä (Deutch 2011). Eikä auttaisi tietenkään mitään vaikka katselisi supernovaa miljardin kilometrin paksuisen lyijylevyn läpi, suurinta osaa neutriinoista lyijy tai mikään muukaan aine ei edelleenkään hidastaisi yhtään.

      On jopa spekuloitu, että galaktisella lähialueellamme räjähtäneiden tähtien lähettämillä neutriinoryöpyillä voisi olla jotain tekemistä Maapallon eliölajien joukkosukupuuttojen kanssa (Collar 1995).

      Collar, .J. I. 1996: Biological effects of stellar collapse neutrinos. Phys. Rev. Lett. 76: 999-1002. Pdf.

      Deutch, David 2011: The beginning of infinity: Explanations that transform the world. Pehmeäkantinen painos 2012 Penguin Books. 488 s.

      • nopoles 19.57 / 27.11.2013 Pikalinkki | Vastaa

        Uusin xkcd – what if? -kirjoitus (http://what-if.xkcd.com/73/) paneutuu tappavaan neutriinosäteilyyn.

        ”Ajattelet supernovia kuinka isoiksi tahansa, ne ovat sitä suurempia.”

        Xkcd:n Randall Munroe päätyy laskelmissaan vähän eri tulokseen kuin Deutsch. Laskelmat perustuvat Karamin (2002) artikkeliin, jonka mukaan neutriinosäteily on yhden parsekin etäisyydellä supernovasta puoli nanosievertiä. Munroe ekstrapoloi tästä, että tappavaa neutriinosäteily on ”vain” 2.3 astronomisen yksikön eli 340 miljoonan kilometrin päässä supernovasta.

        Karam, P. A. 2002: Gamma and neutrino radiation dose from gamma ray bursts and nearby supernovae. Health Physics 82: 491-499.

  • nopoles 23.21 / 6.8.2013 Pikalinkki | Vastaa
    Avainsanat: näköaisti, , Twitter, , värit   

    Miksi taivas ei ole violetti (yli 140 merkin selitys) 

    Niin kuin kaikki maailman tylsät ”miksi taivas on sininen?”-selitykset tietävät kertoa, spektrin sinisen alueen aallonpituudet siroavat voimakkaammin kuin punaisen pään aallonpituudet ja siksi taivaalta tulee silmiin enemmän sinistä valoa.

    Esimerkkitweetti 1: ”Newton places prism in the path of white sunlight coming through a slit in curtains at Woolshorpe. Projected on darkened wall, he sees… [fuskua, jatkuu toisessa tweetissä] …fanned out into a ’spectrum’, all colours of rainbow – red (r), orange (o), yellow (y), green (g), blue (b), indigo (i), violet (v)” (Chown ja Schilling 2011, s. 3).

    Jotenkin tuo hyvin ilmeinen pikkufakta, että sateenkaaren toinen laita on violetti, ei sininen unohtuu usein taivaan sinisyys -selityksistä.

    Esimerkkitweetti 2:Key fact 2: White sunlight, as Newton discovered, is made of all colours of the rainbow, from blue (smallest wavelength) to red (longest)” (Chown ja Schilling 2011, s. 5).

    Jos ihan tieteellisen oikeasti aletaan mitata, että minkälaista säteilyä ”sinitaivaalta” silmiin saapuu, niin tulos on tämä: sinistä ja violettia tulee runsaasti – molempia suunnilleen saman verran – ja vihreääkin ihan merkittäviä määriä. Kaikkea muunkin sortin valoa taivaalta silmiin saapuu, mutta niin vähän, että sitä ei tarvitse tässä yhteydessä huomioida.

    xkcd why isn't the sky violet

    Selitystä taivaan sinisyydelle ja ei-violettisuudelle pitää hakea fysiikan lisäksi myös fysiologiasta ja neurologiasta – ja fysiologian ja neurologian kummallisuuksien ultimaattiin ymmärtämiseen tarvitaan edelleen evoluutiobiologiaa.

    Silmien värien näkemiseen erikoistuneet rakenteet ovat – niin kuin biologisen evoluution viritelmät yleensäkin – käytännössä ja normaaleissa oloissa erittäin toimivat, mutta periaatteeltaan hiukan kummalliset ja poikkeuksellisissa oloissa helposti harhautuvat.

    Taivaan näkeminen tasaisen vaaleana yksivärisenä taustana on epäilemättä kätevää ja hyödyllistä ja siksi luonnonvalinnan suosiossa, koska silloin erottaa paremmin mitä olennaista etualalla tapahtuu.

    Silmässä on kolmenlaisia valoa aistivia soluja (niitä koulukirjoista tuttuja tappeja). Ihmisen valoa aistivat solut ovat erikoistuneet niin, että kaikki rekisteröivät parhaiten omaa kohtaansa spektristä: 460, 530 ja 650 nanometrin aallopituuksia.

    Siihen se yksinkertaisuus sitten loppuukin: aistisolut eivät ole niin turhan tarkkoja mihin reagoida. Solut voivat toimia kunhan aallopituus on suunnilleen oikea ja ihmisen kolmen eri solutyypin havaitsemat spektrikaistat menevät kaikki iloisesti päällekkäin.

    silmän tappisolujen herkkyys eri aallonpituuksille

    Käytännössä homma toimii niin, että eri aallonpituuksien yhdistelmät voivat näyttää samalta kuin puhdas yhden aallonpituuden valo.

    Ensimmäinen esimerkki: kun silmään tulee yksinään punaiselta ja vihreältä näyttävää valoa yhdistelmänä, niin solut toimivat aivan samoin kuin jos silmään tulisi puhdasta sellaisenaan keltaiselta näyttävää valoa.

    Toinen esimerkki: auringosta tulee eniten vihreää valoa ja silmä on myös herkin vihreälle (luonnonvalinnan suosima ominaisuus taas, kannattaa nähdä sitä valoa mitä on paljon). Aurinko ei silti näytä vihreältä, koska auringosta tulee paljon kaikkea muutakin näkyvää valoa ja aivot yhdistelevät kokonaisuudesta käytännöllisen taustavärin kaikelle muulle.

    Kolmas esimerkki: jos  silmään tulee violettia ja sinistä valoa ja lisäksi vähän vihreää, silmä toimii samoin kuin jos siihen tulisi puhdasta sinistä valoa ja sen lisäksi vähän valkoiselta näyttävää säteilyä, mikä puolestaan tarkoittaa kaikkien näkyvien aallonpituuksien yhdistelmää (Smith 2005)…

    … ja siinähän se selitys tulikin sille, että miksi taivas on (vaalean-) sininen.

    …noin niin kuin ihmisen (ja luultavasti läheisimpien kädellissukulaistemme) silmin.

    Lintujen silmissä on neljänlaisia väriä aistivia soluja, ei vain kolmea sorttia niin kuin meillä.

    Olisi kiinnostavaa vaihtaa kokeeksi silmiä linnun kanssa, niin että omat aivot näkökeskuksineen saisi kuitenkin pitää. Miltä näyttäisi silloin ihmisen aivoissa taivaan vihreä-sini-violetti (+ultravioletti!) säteily? Entä miltä näyttäsi vain kolmeen väriin perustuva tietokoneruutu, kun silmässä olisikin kapasitettia neljään väriin?

    Vielä kiinnostavampi olisi kokeilla sirkkaäyriäisen eli mantiksen silmiä, joissa on 12 eri tavoin valon aallonpituudelle herkkiä soluja plus neljänlaisia soluja valon eri polarisaatiotasoille kaikkien muiden hienouksien lisäksi. Mantis itse ei välttämättä saa silmistään ihan kaikkea iloa irti.

    Viitteet:
    Chown, M.  ja Schilling, G. 2011: Tweeting the Universe: Tiny explanations of very big ideas. Faber and Faber, 311 s. (pehmeäkantinen painos 2013). Kirjan idea on että kaikki kappaleet ovat korkeintaan yhden twitter-viestin mittaisia. Chownin kirjoja olen lukenut ja tiedän, että tämä on taitava popularisoimaan, mutta 140 merkkiä on aika vähän. Twitter-virkkeet lyhyitä. Usein ei predikaattia. Paljon esim. lyhenteitä ym. Tässä esimerkki kirjan minusta onnistuneesta tweetistä (s. 41): ”Space is a dangerous place. It’s a bitterly cold vacuum, pervaded by lethal radiation, deadly particles, meteorites and killer asteroids.

    Smith, G. S. 2005: Human color vision and the unsaturated blue color of the daytime sky. Am. J. Phys. 73: 590-597 (pdf). Tiettävästi ensimmäinen artikkeli, jossa koottiin kattavasti yhteen sinitaivaan fysiikka ja fysiologia.

    Kuvat:
    Aallonpituuskäyrät
    Xkcd-originaali.

     
    • nopoles 15.51 / 11.8.2013 Pikalinkki | Vastaa

      Tällaisen satuin löytämään tänään. Vähän tämäkin oikoo mutkia ja käyttää turhan teknisiä termejä, mutta aika hyvä alle kahden tweetin mittainen (n=228) tiivistelmä taivaan sinisyyden syistä.

      If a little kid ever asks you just why the sky is blue, you look him or her right in the eye and say, ’It’s because of quantum effects involving Rayleigh scattering combined with a lack of violet photon receptors in our retinae.’” Plait, P. C. 2002: Bad astronomy: Misconceptions and misuses revealed, from astrology to the Moon landing ”hoax”.

      • Pauli Savolainen 19.52 / 30.8.2013 Pikalinkki | Vastaa

        • nopoles 21.57 / 30.8.2013 Pikalinkki

          Kiitos. Tuo on juuri tuollainen tyypillinen ja tylsä sateenkaaren violetin laidan unohtava selitys, jota edellä kritisoin. Plaitin 228 merkin selitykseenkin sentään mahtuu jotain ihmisen silmän rakenteesta.

          ”Lyhytaaltoinen sininen valo siroaa paljon voimakkaammin kuin punainen, joten taivas näyttää siniseltä.” Kyllä, ja violetti siroaa vielä enemmän kuin sininen, eli…?

          Puhtaana violetilta näyttävää säteilyä tulee taivaalta melkein yhtä paljon kuin puhtaana siniseltä näyttävää ja vihreältäkin näyttävää säteilyä tulee merkittävän paljon.

          Sen selittämiseen että violetin, sinisen ja vihreän yhdistelmä on ihmiselle ihan sama asia kuin puhdas (vaalean-) sininen tarvitaan fysiikan lisäksi tietämystä ihmisen neurologista ja fysiologiasta (ja ultimaattiseen selitykseen myös tietoa ihmisen evoluutiosta).

    • nopoles 19.38 / 28.10.2014 Pikalinkki | Vastaa

      Minuuttifysiikkaa (@minutephysics): Why is the Sun Yellow and the Sky Blue? [video]
      Tämä on hyvä!

    • nopoles 10.04 / 13.1.2016 Pikalinkki | Vastaa

      Randall Munroe taitaa olla paras selittämään taivaan sinisyyttä:

      ”You may have heard of Rayleigh scattering as the answer to ”why is the sky blue.” This is sort of true, but honestly, a better answer to this question might be ”because air is blue.” Sure, it appears blue for a bunch of physics reasons, but everything appears the color it is for a bunch of physics reasons.”

      XKCD what-if: Sunbeam

      Taivas on sininen, koska ilma on sinistä. Jes.

c
luo uusi viesti
j
seuraava artikkeli / seuraava kommentti
k
edellinen artikkeli/edellinen kommentti
r
Vastaa
e
Muokkaa
o
Näytä/piilota kommentit
t
Mene ylös
l
kirjaudu sisään
h
näytä tai piilota ohje
shift + esc
Peruuta