Arkisto


Evoluution nopeus

31.1.2016 klo 20.08, kirjoittaja
Kategoriat: Astrobiologia

Evoluutiota tapahtuu kun yksilötasolla syntyy erilaisia pieniä kopiointivirheitä seuraavalle eliösukupolvelle siirtyvissä geneettisessä materiaalissa. Pientä valikoitumista tapahtuu sitten ympäristön paineesta siitä mitkä genomit pääsevät siirtymään eteenpäin. Näin pienistä muutoksista voi syntyä hiljalleen eri lajeja. Muutos ei tavallisesti ole äkillinen paitsi tietysti jos taivaalta putoaa iso kivi tai sattuu joku muu ilmaston äkkimuutos. Oikeastaan silloinkin evoluutio jatkaa toimintaansa. Entä nyt? Ei ole taivaalta pudonnut isoja kiviä vähän aikaan, eikä jääkausi ole käynyt vieraanamme tai supertulivuorikaan purkautunut.

Geologit pohdiskelivat äskettäin että pitäisikö nykyistä maailmankautta kutsua antroposeenikaudeksi, siis ajaksi jossa ihmisen vaikutus aiheuttaa joukkosukupuuton. Enpä ota siihen kantaa.

Vasta viime vuosikymmeninä on uskallettu arvioida miten nopeasti evoluutio tapahtuu. Linnuilla ja monilla nisäkkäille jääkausien vaikutus on ollut tärkeä evoluutiota ajava tekijä. Esimerkkinä vaikka isot tummat/harmaat pohjoiset lokit, ja jotkut uunilinturyhmät. Löytyy esim. hauskoja rengaslajeja joissa löytyy monta muotoa ketjussa, ja kun ketjun loppupää ja alkupää kohtaavat, niin siinä onkin vierekkäin kaksi aivan erilaista lajia. Onko siinä yksi laji, vai esim. 10 lajin ketju, niin sitä saavat pohdiskella ammattitaksonomistit. Myös monia jääkauden aikaansaamia rinnakkaislajeja löytyy, esim. sini/valkopäätiainen ja saimaan/laatokan/itämerennorppa. Voimme siis arvioida, että lajiutuminen vie luokkaa 10 000 vuotta eli ainakin 1 000 tai ehkä 10 000 sukupolvea – siinä hujakoilla kuitenkin. Näin pitkien aikojen yli on hieman vaikeaa järjestää havaintosarjoja.

Vuonna 2003 julkaistiin tieto mikrobeista Calumet-järvestä Yhdysvaltain Chicagon läheltä. Mikrobit olivat sukua Bacillus- ja Clostridium-mikrobeille, jotka molemmat ovat yleisiä bakteerisukuja. Tapauksessa oli erikoista se, että ympäristö oli äärimmäisen emäksinen, pH=12.8, kun luonnollisten soodajärvien pH on luokkaa 11. Tämä uusi ympäristö on siis noin 80 kertaa emäksisempi. Sata vuotta sitten ei tällaista ympäristöä ollut vielä olemassa. Mikrobit ovat 100 vuodessa sopeutuneet tähän aivan uuteen ympäristöön. Nopeaa geologisesti, ja laittaa miettimään, miten nopeasti Maan mikrobit voisivat sopeutua vaikka Marsin olosuhteisiin, tai päinvastoin. Bakteerisukupolvia (jakautumisia) ehti tapahtua kuitenkin noin 40 000 päivän aikana, ja joka päivä monia, siis paljon enemmän kuin tuossa aiemmassa arviossani.

Viime vuonna uutisoitiin uuden nisäkäslajin olevan syntymässä: koisusi. Koiraeläinten tutkija ja geneetikko Javier Mónson alkoi selvittämään, miksi koillisen Pohjois-Amerikan kojootit ovat kooltaan suurempia kuin läntiset kojootit. Kävi ilmi, että itäinen/koillinen populaatio on geneettisesti lähinnä kojoottia, mutta joukossa on 10 % koiraa, ja 25 % sutta. Sitä paitsi Pohjois-Amerikan susipopulaatiossa on mukana vähän koiraa – siitä johtuu niiden moniväriset ja vivahteiset turkit. Suomalaiset sudet ovat puhtaita susia. Koisusien geneettinen yhdistelmä takaa sen että ne ovat tavalliseen kojoottiin verrattuna vahvempia, sietävät paremmin ihmisten läheisyyttä, kuten suurkaupunkeja, ja ovat paremmin sopeutuneet saalistamaan itäisen Pohjois-Amerikan metsiin. Pieniä kojootteja ei täältä enää löydy. Toinen vastaavan kaltainen koisusipopulaatio löytyy Texasin osavaltiosta, jossa esiintyy Meksikon- tai punasuden ja kojootin erillinen hybridipopulaatio. Olosuhteet ja geneettinen virtaus saavat aikaan uusia lajeja. On tulkintakysymys, missä kohtaa hybridipopulaatiota pitäisi alkaa kutsumaan omaksi lajikseen. Tässä tapauksessa puhutaan koiraeläinten lajiutumisesta aikajaksossa, joka on vain pari sataa vuotta eli satakunta sukupolvea.

Havaijilla tarjoillaan maukasta Havaijin kanaa. Saarijonon Kauai-saarella on kuitenkin kanaongelma: Siellä on kanoja kaikkialla, ostoskeskusten parkkialueilla, pihoilla, metsissä – ihan kaikkialla. Kanoja on vaikea saada kiinni. Ne ovat valtaisan säikkyjä, eivät pidä silmiin katsomisesta. Ne ovat villikanoja, sen verran laihoja että tuskin kovin moni tekee niistä Havaijin kanaa.

Tuhat vuotta sitten polynesialaiset mertenmatkaajat toivat Havaijien saarille villejä metsissä eläviä kanojen muotoja, joita ovat esim. punaviidakkokana. Ne saivat liikkua enimmäkseen. Vuonna 1778 Kapteeni Cook kävi saarilla, ja sen jälkeen tulivat eurooppalaiset ja pohjois-amerikkalaiset mukanaan mangusteja ja muita petoja. Kauaita ja viereistä Niihaun saarta lukuunottamatta, nämä pedot tuhosivat saariston kaikki vapaana juoksevat kanat. Vuosien 1982 ja 1992 hurrikaanit rikkoivat paikallisten asukkaiden kanalat ja kesyt kanat pääsivät karkaamaan metsiin. Vuonna 2013 ruotsalaiset ja amerikkalaiset tutkijat päättivät tutkia tätä kanapopulaatiota. Oli ilmeistä että osa kanoista oli hybridejä, niillä oli esimerkiksi valkoisia sulkia tai keltaiset jalat, joita villeillä muodoilla ei ole. Kanojen tumagenomit olivat sekoitus polyneesialaisten villien kanojen ja kesykanojen sekoituksia. Äitilinjan mitokondriogenomin jäljet johtivat yhtäältä eurooppalaisiin kesykanoihin ja toisaalta polynesialaisiin kesytettyihin kanoihin. Tämä risteymä populaatiolle on kehittynyt ominaisuuksia joita ei ole villeillä muodoilla. Osa niistä on kehittynyt tuhannen vuoden aikana ja osa viimeisen satunnaisen parin kolmekymmentä vuotta sitten tapahtuneen geenipulssin ja sitä seurannen risteytymisaallon seurauksena. Kesyjen kanojen suhteellinen aivojen koko on pienempi ja ne poikkeavat rakenteeltaan viidakkokanan aivoista. Kesyjen ja villien kanojen lisääntymisbiologia ja munimisrytmi ovat erilaisia. Ollaanko Kauailla todistamassa uuden erillisen lajin syntyprosessia, sellaisen jossa on tapahtunut horisontaalista geenisiirtoa? Tämän tutkimuksen viimeisistä vaiheista kerrottiin viime viikon Nature-lehdessä.

Kesytetyt muodot eivät palaa takaisin villiin muotoonsa, esimerkiksi kesykanat eivät palaudu villikanoiksi tai koirat susiksi tai navettapossut villisioiksi, toisin kuin mitä Darwin arveli tapahtuneen Lajien synty -kirjan pulukokeissaan. Evoluutio menee aina eteenpäin ja ehkä yllättävän nopeastikin.

6 kommenttia “Evoluution nopeus”

  1. Olli 69v sanoo:

    Kirjoituksesi on mukavaa luettavaa, koska aihe on kiinnostava. Onkohan Satakunta sukupolvea kuitenkin liian lyhyt aika selkeillä evoluutiomuutoksille?

    1. Harry Lehto sanoo:

      Niin.. 100 sukupolvea kuulostaa lyhyelle, mutta jos valintapaine on kova niin en oikein uskalla sulkea pois sellaistakaan mahdollisuutta. Tässä on nyt kuitenkin tehty mittauksia ja todettu muutos. Se on sitten taas toinen kysymys että missä kohtaa kutsutaan muuttunutta muotoa lajiksi.

    2. Harry Lehto sanoo:

      Evoluutiota tapahtuu periaatteessa joka sukupolvessa, tosin niin hitaasti ettei sitä ilmiasusta huomaa. Jokaisen yksilön perimässä esiintyy pieniä – yksitääisten nukleotidien – muutoksia. Joskus ne sattuvat merkittävään kohtaan geenisekvenssissä, ja aiheuttavat näkyviä muutoksia – ja ajan mittaan syntyy myös muutoksia joilla on jotakin – positiivista tai negatiivista – vaikutusta, kyseisen yksilön selviytymis- tai lisääntymismahdollisuuksiin. Vaikka nämä muutokset, ja luonnonvalinta ovat hitaita prosesseja, ne ovat kuitenkin koko ajan jatkuvia. Sitten se kysymys että milloin joku muutos tulee evolutiivisesti merkittävästi riippuu ympäristöolosuhteista, tai niiden muutoksista. Joskus olosuhteet voivat muuttua niin nopeasti että sen jälkeen selviytyy vain juuri sopivasti muuntneet yksilöt. Selkeä muutos voi tulla vallitsevaksi vaikka yhden sukupoven aikana. Tuollainen iso muutos on esimerkiksi se että jotkut ilmassa elviävät bakteerit päätyvät tuollaiseen hyvin emäksiseen tai happamaan ympäristöön. Vain ne solut joilla on olemassa sopiva geneettinen muutos selviytyvät tääs ympäristössä hengissä.

  2. Petri Tiusanen sanoo:

    Harry Lehto kirjoittaa lajien muuntelusta heimon sisällä, esimerkiksi koiraeläinten heimon sisällä. Se on aivan eri asia kuin esim. dinosaurusten muuttuminen linnuiksi. Evoluutioteoria on vain teoria ja se vaatii todella vahvaa uskoa. Ajatelkaa vaikkapa veren hyytymisreaktion tai veren kaasujen vaihdon ”kehitystä”. Lehto kirjoittaa aivan oikein, että lajien lukumäärä on vähenemässä. Se on seurausta syntiinlankeemuksesta ja elämän rappeutumisesta maan päällä. Jumala loi eläimet lajinsa mukaan. Sen voidaan ajatella tarkoittavan peruslajia heimon sisällä.

    1. Harry Lehto sanoo:

      Evoluutio on kyllä ihan kovaa faktaa – ja hyvin helposti havaittavaa. Fossiiliaineistosta ja DNAn sekvenssien samankaltisuuksista voidaan suoraan lukea miten lajit ovat erityneet toisistaan, pikkuhiljaa muuntumalla toisenlaisiksi. Jo Darwin aikanaan oivalsi että toisistaan eristyksessä elävät saman lajin populaatiot kehittyvät satunnaisen vaihtelun tai erilaisen luonnonvalinnan ajamana eri suuntiin. Spontaani eriytyminen ja erilaistuminen voidaan myös helposti osoittaa esimerkiksi mikrobeilla jotka lisääntyvät nopeasti; samoin tuttu ilmoö on perhosten uusien värimuotojen rikastuminen jos ympäritön värisävy muuttuu esim. teollistumisen myötä. Lonnonvalinta muovaa lajien ominaisuuksia ja lajistoa koko ajan – mutta ei tämä tee elämää kaikkineen yhtään sen vähemmän ihmeelliseksi. Pikemminkin päin vastoin.

    2. Metusalah sanoo:

      Maapallolla kaikkina aikoina eläneistä eliölajeista 99% on kuollut sukupuuttoon; vain n. 1% jatkaa. Syntiinlankeemuksella ei ole mitään tekemistä tämän asian kanssa.
      Tuhannesta missä tahansa eliölajissa sattuneesta mutaatiosta noin 999 on hyödyttömiä tai suorastaan haitallisia, ja ne kuolevat pois. Mutta se yksi, ehkä noin joka tuhannes – tai vieläkin harvempi – hyödyttää sattumalta lajin perimää, ja sen vuoksi juuri tämä mutaatio jää lajia vahvistaen elämään ja lisääntymään potentiaalisesti.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *


Uusi planeetta löytynyt aurinkokunnasta ?

20.1.2016 klo 23.57, kirjoittaja
Kategoriat: Astrobiologia

ks sciencemag.org.

Tänään illalla tuli uutinen että aurinkokunnan reunoilta on löytynyt uusi Neptunuksen kokoinen planeetta. Sitä ei ole suoraan nähty mutta se on todettu tietokonemalleilla. Tehdäänpä pari laskelmaa.. Sen laskettu kiertoaika on 10 000 – 20 000 vuotta, joten aloitetaan arviosta 15 000 vuotta. Riittää tällä kertaa tuo tarkkuus, joten ei saivarrella monella desimaalilla.  Päässälasku kertoo, että  kiertoaika 15 000 Maan vuotta => noin 600 AU, eli 20 kertaa kauempana kuin Neptunus. Johtuen sen etäisyydestä Auringosta olisi sen pintakirkkaus vain 1/400 Neptunuksesta ja suunnilleen yhtä suuresta etäisyydestä Maasta olisi sen  kulmaläpimitta olis noin 1/400 Maasta katsottuna joten sen kokonaiskirkkaus olisi (1/400)**2 = 1/160 000  Neptunuksesta joka on noin suuruusluokkaa 8. Koska 160 000 vastaa noin 13 suuruusluokkaa olisi tämä planeetta noin 21 suuruusluokkaa, ja selvästikin melko vaikea löytää sattumalta. Tarvitaan ainakin parin metrin teleskooppi sen näkemiseksi.  Jos planeetta olisi kiviplannetta niin se olisi lämpimitaltaltaan pienempi ja siis himmeämpi ja ehkä vain suuruusluokkaa 25.

Sitten sen lämpötila… Neptunuksen ”pintalämpötila” on noin 60 K. Uuden planeetan lämpötila olisi siten siellä 15 ja 20K paikkeilla – tai ehkä hitusen korkeampi jos sillä olisi sisäistä lämpöä jäljellä. Ei tosiaankaan mikään mieluisa paikka elävälle elämälle, ei edes pakkaseen tottuneille suomalaisille.

Sen optinen varmistaminen olisi kuitenkin tärkeää, koska se vaatisi tähtitieteilijöitä miettimään uudelleen aurinkokunnan alkutapahtumia. Voisikohan tämä olla jopa se kadonnut jättiläisplaneetta, joka joidenkin mallien mukaan kiersi alunperin Marsin ja Jupiterin välillä.

ks sciencemag.org (ja varmaan pian tähdet ja avaruus lehden sivut).

6 kommenttia “Uusi planeetta löytynyt aurinkokunnasta ?”

  1. Lasse Reunanen sanoo:

    Mikäli sellainen planeetta löytyy niin todennäköisesti sen rata Auringon ympäri kapea soikio (pitkulaisempi kun Pluton) ja siten jossain vaiheessa lähestyisi Aurinkoa – kenties nykyisten planeettojen sisäosiinkin kuten kääpiöplaneetta Plutokin.

    1. Harry Lehto sanoo:

      Tuon planeetan rata näyttää olevan melko soikio. Sen arveltu periheli on 200AU, joten se olisi lähimmilläänkin viisi kertaa kauempana Auringosta kuin Pluto. Sen liikkeet ovat kuitenkin melko verkkaisia, ja kestänee melko kauan ennenkuin se on lähimpänä Aurinkoa. Planeetta voisi olla periaatteessa havaittavissa liikkestä. Jos se on nyt 600AU:n etäisyydellä Auringosta (ja Maasta) siirtyisi sen himmeä pistemäinen kuva luokkaa 1″/vrk taustatähtien suhteen. Tämä näennäinen liike johtuu parallaksi-ilmiöstä – siitä että havaintopaikkamme Maa siirtyy avauudessa ja katsomme planeettaa vähän eri suunnista Maan kiertäessä Aurinkoa.

  2. Planeetan perigeen arvioitiin olevan 200 au ja apogeen yli 500, ehkä jopa 1000.

    Jos planeetta on sinkoutunut Marsin ja Jupiterin välistä (lähiohituksessa Jupiterin kanssa?), mikähän mekanismi on nostanut sittemmin perigeen 200 au:hun? Voiko se olla mikään muu kuin lähiohitus jokin toisen ison kohteen jossain 500-1000 au:n päässä? Ja olisiko tuon perigeen nousemisen pitänyt tapahtua melko pian sinkoutumisen jälkeen, tai muuten planeetta olisi todennäköisesti törmännyt johonkin nykyisistä jättiläisplaneetoista ollessaan radalla jonka perigee on 5 au:n luokkaa?

    1. Harry Lehto sanoo:

      Kyllä huomiosi ovat ihan oikeita. Siis jos planeetta sinkoaa toisen kappaleen uudelle radalle palaa singottu kappale tuolle samalle sinkoamisetäisyydelle (tai lähemmäs). Poikkeuksena on tilanne jossa singottu saa niin paljon energiaa että se karkaa järjestelmästä. Jos tämä planeetta osoittautuu oikeaksi ja ajatellaan että se olisi alunperin kiertänyt Jupiterin radan sisäpuolella niin se olisi sinkoutumisen jälkeenkin palannut tänne ainakin käymään perihelissä. Sinkoutumisen seurauksena planeetan radan kaltevusu voi muuttua merkittävästi mikä vähentää mahdollisuutta että singottu kappale törmäisi toisiin planeettoihin. Radan nostaminen noinkin kauas isolle planeetalle voisi onnistua jos Auringon vierestä lentää tähti, jonka seurauksena planeetta melkein poistui Aurinkokunnasta. Vaihtoehtoisesti se voidaan saavuttaa jos tapahtuu useita voimakkaita törmäyksiä radan ulko-osissa, jonka seurauksena perihelietäisyys olisi hiljalleen etääntynyt Auringosta. Sellaisen skenaarion seurauksena olisi varmaan ollut muitakin myllerryksiä koska osa tuolla kaukana olevista kappaleista olisi tasapainon vuoksi ajautunut Aurinkokunann sisäosiin (myöhäinen pommitus?). Voisi myös kuvitella tilanteen jossa Aurinko olisi kaapannut planeetan ohilentäneeltä tähdeltä.

      1. Viljami Virolainen sanoo:

        Voisiko tällä olla jotain tekemistä Uranuksen kallistumisen kanssa? Siihenhän on myöskin törmätty useita kertoja.

        1. Harry Lehto sanoo:

          Mikäli tuo mahdollinen planeetta olisi ollut alunperin nykyisten jättiläisplaneetojen ympäristössä ja joutunut sinne esim Aurinkokunnan planeetojen erittäin läheisten lentojen seurauksena niin silloin Uranuksen kallistuminen voisi varmaan olla mahdollista tällaisessa planeettamyllerryksessä. Tietysti Uranuksen kaltevuus voisi olla seurausta Uranusta muodostaneen kappaleen keskinäisistä törmäyksistäkin

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *