Maailman uusin hiukkaskiihdytin hyrähti käyntiin

SupeKEKB- kiihdytin
SupeKEKB- kiihdytin


Japanilainen SuperKEKB -hiukkaskiihdytin käynnistettiin eilen Tsukubassa, Tokion luona. Tähän elektroni-positronikiihdyttimeen tehtiin suuria muutoksia ja parannuksia viiden vuoden ajan, ja nyt ne liittyy maailman hiukkaskiihdyttimien eliittiin.


Maailmassa ei ole montaa suurta hiukkaskiihdytintä, ja onneksi niitä rakennettaessa ne tehdään pääosin tutkimaan hieman erilaisia hiukkasfysiikan aloja.

Japanin hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen KEK:n kiihdyttimen tehtävänä on keskittyä tutkimaan elektronien avulla sitä, minne kaikki antimateria on mennyt. Kaikilla hiukkasilla on omat antihiukkasensa, kuten elektronilla on positroni, mutta emme näe maailmankaikkeudessa lainkaan antimateriaa. Toisaalta se on ymmärrettävää, sillä kohdatessaan materia ja antimateria hävittävät toisensa mojovasti pamahtaen,  ja siten jos toista olisi enemmän, näkisimme iloisia räjähdyksiä joka puolella. 

Japanilaiset tutkivat antimateriaa ja sen vuorovaikuttamista materian kanssa törmäyttämällä elektroneja ja niiden vastahiukkasia, positroneja, toisiinsa. SuperKEKB kiihdyttää näitä hiukkasia suureen nopeuteen ja ohjaa nokkakolariin, missä syntyy uusia hiukkasia ja vapautuu energiaa.

Näitä törmäyksiä tutkitaan kiihdyttimen hiukkasilmaisimella, joka on nimeltään Belle. Itse asiassa kyseessä on laitteiston parannettu versio, joka tunnetaan nyt nimellä Belle II.

Myös itse kiihdytin, nimeltään SuperKEKB, on siis nyt paranneltu ja tehostettu alkuperäisestä laajamittaisessa remontissa. Nimessä olevan kirjain "B" viittaa kuitenkin siihen, että törmäyksissä syntyy B-kvarkkeja ja niiden antiB-kvarkkeja.

Kvarkit ovat alkeishiukkasten perusrakennepalikoita ja niitä on kuusi erilaista, jotka tunnetaan runollisilla nimillä Ylös, Alas, Lumo, Outo, Huippu ja Pohja. Japanilaiskiihdyttimen fokus on viimeisessä: B tulee englanninkielisestä nimestä Bottom. Tai Beauty, eli kauneus – kvarkkien nimet ovat sinällään kauniita ja lumoavia, ja niistä voisi joskus kirjoittaa enemmänkin.

Viiden vuoden aikana muun muassa kiihdyttimen tyhjiöputkia, hiukkassuihkua ohjaavia magneetteja ja hiukkasia kiihdyttäviä osia on vaihdettu uusiin, parempiin.

Olennaista on myös törmäyksiä kuvaavan ilmaisimen parantaminen. Jo ennen laitteistojen parantamista laite on havainnut uudenlaisia B-kvarkin hiipumisia törmäysten jälkeen. Asia liittyy niin sanottuun CP-rikkoon, joka tarkoittaa yhtä omituisen CP-symmetrian rikkoutumista, ja se edelleen liittyy juuri siihen miksi varhaisen maailmankaikkeuden hiukkasreaktioissa aine ja antiaine eivät ole tuhonneet toisiaan täysin, vaan jäljelle on jäänyt ainetta.

Siis miksi ainetta on ja miksi Aurinkokunta, Maa ja me olemme olemassa.

Kooltaan SuperKEKB ei ole mitenkään suuri verrattuna esimerkiksi CERNin LHC-kiihdyttimeen, sillä sen kiihdytinrenkaat ovat läpimitaltaan "vain" noin kolme kilometriä. Jo aikaisemmin se pystyi tuottamaan maailman "kirkkaimpia" törmäyksiä, eli törmäyksien määrää havaintolaitteen sisällä olevaa havaintoalueen pinta-alaa kohden, ja uudistettuna vielä kirkkaus on vielä parempi. Tarkalleen 40 kertaa aiempaa parempi, eli 8 × 1035 cm−2 s−1.

Kiihdyttimessä on kaksi kiihdytinrengasta, joista positroneja kiihdyttävän energia on 4 GeV ja elektronirenkaan 7 GeV.

Minuutin selitys: Mitä ovat mikrobit?

Minuutin selitys: Mitä ovat mikrobit?
28.02.2016

Mikrobeja sunnuntain iloksi: julkaisimme tänään päivän kuvana mikroskooppikuvan ja jutun Amsterdamissa olevasta Micropia-museosta, ja niitä yhdistävät mikrobit.

Mutta mitä mikrobit ovat? Ensimmäinen "minuutin selitys" -video kertoo.

Tässä sarjassa Jari Mäkinen koettaa vääntää yksinkertaisia, mutta kenties yllättäviä asioita lyhyeen, yksinkertaiseen muotoon.

Viittaa kintaalla ja olet tehokkaampi

Nykyisin varmaan hyvin moni tuntee suurimman osan työpäivästä tuhraantuvan joutaviin asioihin. Uuden tutkimuksen mukaan niistä kannattaa yksinkertaisesti olla piittaamatta.

Koejärjestelyssä tarkasteltiin, miten testiryhmä suoriutui visuaalisista tehtävistä, jos heitä ohjeistettiin olemaan välittämättä tietyntyyppisestä informaatiosta. Samaan tapaan kuin löytymistä nopeuttaa, jos tietää mitä on etsimässä, tehokkuus kasvaa, jos osaa olla välittämättä turhista asioista.

Ongelmana on tietysti tunnistaa nuo turhat asiat. 

Aikaisemmassa vastaavanlaisessa tutkimuksessa tultiin jo tulokseen, että tyhjänpäiväisen tiedon tarjoaminen hidastaa työskentelyä. Nyt tehdyssä tutkimuksessa kävi ilmi, että jos uhraamme riittävästi aikaa turhan tiedon tunnistamiseen, lopputuloksena on, että työ nopeutuu ja tehostuu.

"Ihmiset, jotka tietoisesti sivuuttavat häiritsevän informaation, kehittyvät paremmiksi visuaalisissa etsintätehtävissä. Se on oleellinen taito ammatikseen jotakin etsiville, kuten röntgenlääkäreille ja lentokenttien läpivalaisulaitteella työskenteleville", toteaa Corbin A. Cunningham, yksi tutkimusryhmän jäsenistä.

Koejärjestelyssä testiryhmää pyydettiin etsimään tietokoneen näytöllä olevasta kirjainpaljoudesta tiettyjä kirjaimia. Joissakin tapauksissa annettiin erilaisia vihjeitä, kuten minkä väriset kirjaimet voi jättää kokonaan huomiotta. 

Tulosten mukaan värivihjeet hidastivat alkuun etsintäprosessia, mutta kokeen edetessä etsityt kirjaimet alkoivat löytyä yhä nopeammin. Lopulta vihjeiden perusteella etsintää tekevät päihittivät vertailuryhmän, jolle ei vihjeitä annettu lainkaan. 

"Tarkkaavaisuutta pidetään yleensä asiana, joka edistää kohteiden tarkastelua ympäröivässä maailmassa", sanoo psykologi Howard Egeth. "Tutkimus painottaa keskenään kilpailevien ärsykkeiden aktiivista tukahduttamista. Mielestäni sitä voi pitää tarkkaavaisuuden pimeänä puolena."

On siis keskeisen tärkeää osata olla piittaamatta joistakin asioista, jotta pystyy keskittymään todella keskeiseen. Tutkijoiden mukaan ihmisen kyky sivuuttaa ylimääräinen informaatio on oleellinen tekijä aivojemme tietojenkäsittelylle.

Jos emme tiedä, mistä ei tarvitse välittää, emme myöskään osaa kiinnittää huomiota oikeisiin asioihin.

"Yleensä käytämme vain hyvin pientä osaa ulkoisista ärsykkeistä käyttäytymisemme ohjailuun. Monissa neurologisissa häiriötiloissa aivot ylikuormittuvat", arvioi Michael Halassa. "Ne vastaanottavat runsaasti aistien tuottamaa tietoa, mutta se ei ole hallinnassa, koska aivojen ’suodatinjärjestelmä' ei toimi."

Tutkimuksesta kerrottiin Sciencealert-sivustolla ja se on julkaistu Psychological Science -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Tiedetuubi

Ebolasta parantunut brittisairaanhoitaja on sairastunut uudelleen

Donna Wood suojapuvussa
Donna Wood suojapuvussa


Ebolan taittumista on ennätetty juhlimaan jo monta kertaa, mutta tauti kuplii silti vielä pinnan alla. Tuorein hälyttävä tieto tulee Brittein saarilta: ebolasta jo parantuneeksi julistettu Pauline Cafferkey on passitettu jo toisen kerran parantumisensa jälleen sairaalaan eristykseen.

Brittisairaanhoitaja Pauline Cafferkeyn taistelu ebolaa vastaan ei ole siis ohitse, vaan jatkuu entistäkin vakavampana. Hänet passitettiin uudelleen sairaalaan Glasgow'ssa, Skotlannissa, nyt 23. helmikuuta ja kuljetettiin lähes saman tien erikoislennolla Lontooseen eristykseen.

"Voimme vahvistaa, että Pauline Cafferkey on siirretty Royal Free Hospital -sairaalaan aiemmasta ebolavirustartunnan aiheuttamien komplikaatioiden vuoksi", ilmoitti sairaala tiedotteessaan.

"Häntä hoidetaan tarttuvien tautien hoidosta annettujen ohjeiden mukaisesti."

Koska ebola tarttuu ihmisestä toiseen ruumiinnesteiden tai veren välityksellä, on eristys välttämätöntä.

Cafferkey on ollut samassa eristystilassa jo kaksi kertaa aikaisemmin. Ensin sen jälkeen, kun hän sai tartunnan Sierra Leonessa joulukuussa 2014 ollessaan siellä hoitamassa ebolapotilaita, ja seuraavan kerran viime lokakuussa, jolloin hän sairastui vakavasti uudelleen.

Kyseessä ovat vakavat neurologiset oireet, sillä virus on nähtävästi päässyt muun muassa hänen aivoihinsa. 

Varsinainen epidemia Keski-Afrikassa on ohi vaadittuaan siellä yli 11300 uhria, eikä uusia tartuntoja ole havaittu siellä kuukausiin. Sen sijaan useat tutkijat ovat epäilleet, että ainakin osa parantuneista kantaa virusta vielä elimistössään, ja se saattaa aiheuttaa ongelmia juuri hermostossa, aivoissa ja esimerkiksi silmissä.

Otsikkokuvassa on sairaanhoitaja Donna Wood suojapuvussaan. Kyseessä on sairastuneen Pauline Cafferkeyn työtoveri. Kuva: NHS

Tasavirtaa aivoihin! – sähkösokkihoitoja ei ole unohdettu


Kaikkien mielenterveyteen liittyvien tarinoiden ja uskomusten lempiaihe on sähköhoito. Vanhat sähkösokkikoneet olivat varsinaisia mentaalisia helvetinkoneita, mutta vaikka laitteet ovat nyt parempia, on kyseessä periaatteessa sama asia. Ja siis kyllä: sähköhoitoja annetaan edelleen, itse asiassa koko ajan enemmän ja enemmän!

1930-luvulla keksittiin, että päähän johdettu sähkövirta auttoi masennuspotilaita, kun epilepsiaa sairastavien skitsofreniapotilaiden psykoottisten oireiden havaittiin lievittyvän selvästi epileptisen kohtauksen jälkeen. Niinpä potilaille alettiin aiheuttaa epileptisia kohtauksia keinotekoisesti johtamalla aivojen läpi lievää sähkövirtaa. 

Menetelmä yleistyi 1940-luvulla ja Suomeen hoito tuli vuonna 1941, kun Kellokosken sairaalan ylilääkäri Paavali Alivirta hankki sinne sähkösokkikoneen. 

Kun lääkkeet tulivat 1960-luvulla tehokkaammiksi, väheni sähköhoitojen määrä, mutta niitä ei unohdettu kokonaan. Itse asiassa 2000-luvun lopussa sähköhoidon havaittiin olevan vaikeissa psykiatrisissa tapauksissa lääkehoitoa tehokkaampaa, ja nyttemmin sähköhoitoja on paitsi käytetty, niin myös tutkittu taas runsaammin.

Esimerkiksi Nokialla Pitkäniemen sairaalassa sähkösokkeja annetaan noin 1 500 kertaa vuodessa. Määrä on lähes kaksinkertaistunut 10 vuodessa.

Tuorein asiaa käsittelevä suomalaistutkimus tulee Kuopiosta, missä tutkitaan virallisesti sanottuna aivojen stimulaatiota heikon sähkövirran avulla.

Itä-Suomen yliopiston kliinisen lääketieteen yksikön tutkijat olettavat tuoreimmassa Duodecim-lehdessä julkaistussa katsausartikkelissaan, että sähköhoito voi olla tulevaisuudessa kiinteä osa useidenkin sairauksien hoitoa tai kuntoutusta.

Heikkoon sähkövirtaan perustuvilla aivojen stimulaatiomenetelmillä on saatu lupaavia vaikutuksia masennuksen hoidon lisäksi muun muassa aivohalvauskuntoutuksessa, sekä terveillä esimerkiksi muistin ja tunteiden säätelykyvyn tehostamisessa.

Tohtorikoulutettava Tuukka Kotilainen ja ma. professori Soili Lehto tarkastelivat tutkimuksessaan tähänastista tutkimustietoa ja lisätutkimuksen tarvetta erityisesti kolmen heikkoa sähkövirtaa hyödyntävän aivojen stimulaatiomenetelmän eli aivojen tasavirta-, vaihtovirta- ja kohinavirtastimulaation osalta.

"Näiden menetelmien etuihin kuuluvat laitteiston helppokäyttöisyys ja edullisuus", toteaa Tuukka Kotilainen Itä-Suomen yliopiston tiedotteessa.

"Lisäksi ne ovat turvallisina pidettyjä, kajoamattomia ja kivuttomia."

Nykymuotoiset heikkoa sähkövirtaa hyödyntävät, ei-kajoavat aivojen stimulaatiomenetelmät kehitettiin  vasta 2000-luvulla. Katsauksen mukaan lisää laadukkaita potilastutkimuksia tarvitaan, ennen kuin voidaan arvioida menetelmien soveltuvuutta laajemmin hoitokäyttöön.

"Stimulaatio kohdistetaan aivoihin pään pinnalle asetettujen elektrodien avulla", jatkaa kokeneempi kollega Lehto.

"Menetelmän ajatellaan vaikuttavan aivokuoren reagointiherkkyyteen ja muovautuvuuteen."

Eri tutkimuksissa aivojen tasavirtastimulaatiolla on onnistuttu muun muassa parantamaan terveiden koehenkilöiden oppimista, muistia ja kykyä säädellä tunteitaan.

"Vaikutuksia ei voi kuitenkaan ajatella näin yksioikoisesti", Kotilainen huomauttaa.

"On myös havaittu, että stimulaatio voi samanaikaisesti tehostaa suoritusta yhdellä, mutta heikentää sitä toisella älyllisen suorituskyvyn osa-alueella."

Masennuksen hoitotutkimuksissa aivojen tasavirtastimulaatiolla on saatu lupaavia tuloksia erityisesti lääkehoitoon yhdistettynä. Lupaavalta vaikuttaa myös stimulaation yhdistäminen harjoitteluun esimerkiksi aivohalvauskuntoutuspotilailla.  

Tutkimuksissa on kuitenkin ollut puutteita esimerkiksi sokkouttamisen osalta. Soukkouttaminen tarkoittaa sitä, että potilaan että tutkimushenkilökunnan mahdollisten ennakkokäsitysten vaikutusta tutkimuksen tuloksiin pyritään vähentämään.

"Stimulaatiolla on vahva lumevaikutus. Lisäksi useat lääkkeet muokkaavat ainakin tasavirtastimulaation vaikutusta, ja vaikutuksissa on yksilöllisiä eroja. Tutkimukset tulisi siis suunnitella tarkkaan luotettavien tulosten saamiseksi, Lehto korostaa.

Lehdon johtamassa Itä-Suomen yliopiston Kliinisen tutkimuskeskuksen Mind and Brain OptES-tutkimuksessa selvitetään laajemminkin heikkoon sähkövirtaan perustuvien aivojen stimulaatiomenetelmien vaikutusmekanismeja, ja pyritään kehittämään näille menetelmille uusia sovelluksia.

Kuopion kupeessa räjähti kahdesti - Suvasveden kraatterit syntyivät eri aikaan

Kuva: OpenStreetMap / Jarmo Korteniemi
Kuva: OpenStreetMap / Jarmo Korteniemi
Suvasveden historiaa

 

Kuopion kupeessa olevan järven pohjalta löytyy kaksi törmäyskraatteria. Pitkään uskottiin, että ne ovat kaksoisasteroidin aiheuttamia. Uudet tutkimukset ovat osoittaneet luulon perättömäksi – törmäysten välillä ehti vierähtää noin 600 miljoonaa vuotta!

 

Maapallolta on tunnistettu noin 180 asteroiditörmäyksen aiheuttamaa kraatteria. Niitä on siis varsin harvassa. Kun kaksi sitten sattuu sijaitsemaan aivan vierekkäin, on luonnollista olettaa niiden syntyneen samaan aikaan. Asteroidin hajoamisen juuri ennen törmäystä tai yllättävän yleisen asteroidi-kuu -systeemin törmäys kun saa helposti aikaan kaksi tismalleen yhtä vanhaa ja vierekkäistä törmäysjälkeä.

Näin oletettiin käyneen myös Kuopion kupeessa. 1990-luvulla silloisen Vehmersalmen kunnan itäosassa sijaitsevan Suvasveden pohjoinen järvenselkä tunnistettiin törmäyskraatteriksi. Myös pienen saariryhmän takana olevan eteläisemmän järvenselän varmistettiin olevan kraatteri kymmenisen vuotta myöhemmin, vaikka epäilyksiä asiasta olikin ollut ihan alusta asti.

Räjähdysten vaikutukset tuntuivat aikanaan vähintään 40 kilometrin päässä, eli Kuopiossa asti. Törmäyksestä kertovia kiviä löytyy vieläkin paitsi Suvasveden pohjalta, myös paikoitellen lähitienoilta, jos vain tietää mitä ja mistä etsiä. Kartta kiinnostavista paikoista löytyy esimerkiksi kraatteritutkija Teemu Öhmanin Suomen Kraatterit -sivuston blogitekstistä. Öhman kuuluu saksalaisen Martin Schmiederin johtamaan tutkijaryhmään, joka on hyvää vauhtia pistänyt Suomen törmäyskraattereita uuteen ikäjärjestykseen. Piakkoin Meteoritics & Planetary Science -tiedelehdessä julkaistavassa tutkimuksessa he käsittelevät Suvasveden kaksoiskraatterin näytteitä.

Kraatterit ovat lähes tismalleen saman kokoisia, pohjoinen Kukkarinselkä on läpimitaltaan 3,5 km ja eteläinen Haapaselkä 3,8 km. Eikös kyse siis ole ihan selvästä kaksoisosumasta? Ei välttämättä. Jo pian kraatteriparin tunnistamisen jälkeen kävi ilmi, että tuplamäjäys-ideassa saattoi olla jotain pielessä.

Pohjoinen kraatteri sai aluksi iäkseen pyöreästi 250 miljoonaa vuotta. Se olisi siis syntynyt joskus dinosaurusten kehittymisen alkumetreillä tai vähän sitä ennen, permi-triaskausien taitteessa. Eteläisempi oli piirteiltään kuluneempi, mutta sen iän alaraja onnistuttiin määrittämään vähintään 710 miljoonaan vuoteen. Se olisi siis syntynyt kauan ennen jopa kambrikauden räjähdystä! Mutta hätä ei oikeasti ollut tämän näköinen, sillä tutkimusmetodit olivat erilaisia eivätkä sulje kaksoistörmäystä täysin pois. Pohjoisen kraatterin ikä-arvio kun oli niin suurpiirteinen, että tarkempi tutkimus saattaisi osoittaa sen paljon vanhemmaksi ja saman ikäiseksi kaverinsa kanssa. Kaksoisosuma siis .. todennäköisesti, tai ainakin ehkäpä.

Suvasveden historiaa

Yllä: Suvasveden pohjoiskraatterin (vasemmalla) ja eteläisen kraatterin (oikealla) ikäspektrit. Suvasvesi N:n ikätulokset antavat tarkahkon platooiän, mutta Suvasvesi S:n näyte on muuttunut, ja sen ”kyttyräselkäisestä” ikäspektristä saadaan ainoastaan näytteen minimi-ikä.

 

Toisin kuitenkin kävi. Nyt julkaistavassa tutkimuksessa myös pohjoisen kraatterin ikä on saatu tarkemmaksi argonajoituksen avulla. Samalla voidaan iskeä viimeinenkin naula kaksoiskraatteri-idean arkkuun. Pohjoisen montun ikä kun ei ollutkaan reippaasti ala-, vaan yläkanttiin! Kukkarinselän kuopan kun synnytti vaivaiset 85 miljoonaa vuotta sitten sattunut asteroiditörmäys. Dinosaurusten kehitys oli siinä vaiheessa jo hyvin pitkällä.

Teemu Öhman kuvailee löydön aiheuttamaa hämmästystä: "Huomasimme, että Suvasveden kraattereilla on siis ikäeroa hämmästyttävästi yli 600 miljoonaa vuotta! Luontoäiti taitaa olla savolainen. Kuten tämäkin tutkimus taas kerran osoitti, Suomen törmäyskraattereista voi edelleen tehdä huikaisevia löytöjä. Tarvitaan vain joku, joka niitä sitkeästi tutkii."

Ennakkoversio tutkimusartikkelista löytyy jo ResearchGate-palvelusta.

Päivitys 2.3.2016 klo 16.00: Lisätty linkki törmäysten välittömistä vaikutuksista kertovaan blogikirjoitukseen.
Päivitys 5.3.2016 klo 20.00: Asiasta ovat uutisoineet myös Savon Sanomat (3.3.) ja Iltalehti (5.3.).

Kirjoittaja on planeettageologi ja ylläpitää Öhmanin kanssa Suomen Kraatterit -sivustoa.

Epidemia saapuu raiteelle kolme


Ennen muinoin maapallon kiertämiseen kului vuosi. Nyt se onnistuu vuorokaudessa. Siinä ajassa paitsi ihmiset ja tavarat, niin myös tarttuvat taudit ennättävät matkustaa vaikka toiselle puolelle maailmaa. Jos – tai kun – uusi tappava tartuntatauti lähtee leviämään, saattaa se riistäytyä globaaliksi pandemiaksi hyvinkin nopeasti.

Ihmisten ja tavaroiden vapaa liikkuvuus tarkoittaa myös virusten vapaata liikkuvuutta. Niin nyt puheissa oleva zikavirus kuin viime kesänä otsikoissa ollut MERS huolettavat siksi terveysviranomaisia ja lääketieteen asiantuntijoita huomattavasti aiempaa enemmän. 

"Kun hellitään ihmisten ja tavaroiden vapaata liikkuvuutta, se tarkoittaa myös virusten ja bakteerien vapaata liikkuvuutta", toteaakin Helsingin yliopiston zoonoosivirologian professori Olli Vapalahti.

Epidemia yltyy, kun taudinaiheuttaja pääsee uuteen ympäristöön, jossa sille ei ole vastustuskykyä. Näin kävi esimerkiksi zikaviruksen kohdalla Etelä-Amerikassa. Raskauden aikana sairastettu zika aiheuttaa erittäin todennäköisesti vakavia kehityshäiriöitä sikiölle.

Liikkuvuuden lisäksi infektioiden leviämiselle altistaa kaupungistuminen. Kun on paljon ihmisiä lähekkäin, taudinaiheuttajat pääsevät nopeasti ihmisestä toiseen.

Virukset ovat vanha ja toistuva vaiva

Taudit ovat toki levinneet ennenkin. Esimerkiksi keltakuume tuli Afrikasta Etelä-Amerikkaan orjalaivojen mukana. Pahamaineisin zoonoosi eli eläimistä ihmisiin levinnyt tauti oli musta surma, jota levittivät rotat. Aiemmin pandemiat olivat harvinaisempia mutta toisaalta tuhoisampia, koska niitä vastaan ei osattu taistella.

"Nykyään taudit pystytään paljon paremmin toteamaan, nimeämään ja uutisoimaan", Vapalahti sanoo.

"On mahdollisuuksia hoitaa niitä ja rajoittaa niiden leviämistä. Ennen ne olivat mitä lie jumalan vitsauksia.

Ihmisiin tarttuvien virusten alkulähteitä ja levittäjiä ovat muun muassa lepakot, jyrsijät, linnut, hyttyset ja punkit. Tuotantoeläinten pitäminen isoissa yksiköissä on riski, joka mahdollistaa uusien eläinperäisten virusten muuntumisen ja tarttumisen ihmisiin.

Ilmastonmuutos vaikuttaa joidenkin levittäjien esiintymisalueisiin. Suomessa sekä puutiaisia että niiden levittämää aivokuumetta esiintyy nykyään entistä pohjoisempana.

Osa eläinperäisistä viruksista tarttuu eläimistä ihmisiin, mutta ei leviä ihmisestä toiseen. Osa taas pystyy muuntumaan niin, että leviäminen jatkuu ihmisten välillä. Jälkimmäisistä lähtevät liikkeelle vaarallisimmat pandemiat.

Myös virusten muuntumisessa on eroja. Influenssavirus muuntuu joka vuosi, ja rokotteita joudutaan jatkuvasti päivittämään.

Toiset virukset taas pysyvät enimmäkseen samanlaisina tai immuniteetti ainakin pärjää viruksen vähäisille muutoksille. Näitä ovat esimerkiksi puutiaisaivokuumeen aiheuttava TBE sekä todennäköisesti myös zikavirus. Vapalahti uskookin, että rokotteen kehittäminen zikaan on melko suoraviivainen juttu.

Voiko epidemioita sitten ehkäistä ennalta?

"Tärkeintä olisi päästä toteamaan infektio varhaisessa vaiheessa ja estää sen leviäminen ennen kuin muodostuu pitkiä tartuntaketjuja ihmisestä toiseen", Vapalahti vastaa.

"Kaikesta huolimatta useat epidemiat tulevat puskista. Länsi-Afrikan laajaa ebolaepidemiaa ei kukaan osannut ennakoida, eikä kukaan arvannut, että zika aiheuttaisi ongelmia sikiöille. Odota odottamatonta, se on paras neuvo."

Kuva: Eneas De Troya / Flickr (Kuvassa on meksikolainen ratsupoliisi hengityssuojain kasvoillaan vuonna 2009)

*

Juttu perustuu lähes suoraan Helsingin yliopiston tiedotteeseen.

Tartuntatauteja käsitellään myös Helsingin yliopiston Studia Generalia -luennolla 3.maaliskuuta. Silloin professori Jussi Huttunen kertoo lisää jutun aiheesta esitelmässään ”Miten taudit leviävät, kukoistavat ja kuolevat”.

Uusi zikauutinen: geenimuunnellut hyttyset avuksi virusta vastaan?

Hyttynen imemässä verta
Hyttynen imemässä verta


Taas on jutussa monta intohimoja herättävää asiaa: zika, sairaudet, hyttyset ja vielä geenimuokkaus. Maailman terveysjärjestö WHO on joka tapauksessa pohtimassa geenitekniikalla muokattujen hyttysten valjastamista taisteluun zikaviruksen leviämistä vastaan.


Keskustelu hyttysmyrkyn osuudesta Brasiliassa syntyneiden lapsien pienipäisyyteen on vähitellen laantumassa, kun todisteet myrkyn haitallisuudesta ontuvat ja sairastapauksia tulee edelleen myös alueilla, joilla myrkkyä ei ole käytetty.

Joka tapauksessa zikavirus on vakava terveysvaara ja sen leviäminen sekä mahdollisesti kehittyminen edelleen on suuri uhka paitsi Etelä-Amerikalle, niin myös muille maille.

Siksipä rokotteen kehittämisen lisäksi tapoja viruksen leviämisen hillitsemiseen tutkitaan monissa paikoissa.

WHO:n tuoreimmassa lausunnossa otetaan mukaan myös ristiriitoja herättävä mahdollisuus muokata geneettisesti alueen hyttysiä siten, että ne eivät voisi välittää virusta. Sen seurauksena toivon mukaan olisi se, että Aedes aegypti -keltakuumehyttyset kävisivät harvinaisiksi ja pääasiassa uudenlaiset, toivotun kaltaisen hyttyset inisisivät sademetsissä.

Arvioiden mukaan 90% keltakuumehyttysistä voitaisiin korvata "uusilla", mutta on myös mahdollista, että koko alkuperäinen populaatio kuolisi sukupuuttoon. Vaikka tarkoitus on hyvä, herättää tavoite myös eettistä pohdintaa: kyseessä olisi ensimmäinen kerta, kun tällä tavalla aiheutettaisiin tietoisesti ja tarkoitushakuisesti luonnossa esiintyneen lajin kuolema.

Zikaviruksen aiheuttama riski lienee kuitenkin sen väärti: virus näyttää aiheuttavan epämuodostumia (pienipäisyyttä), vaikuttavan aivoihin ja heikentävän vastustuskykyä, vaikkakin myös muita syitä näihin tutkitaan edelleen. Se, että aiemmin harmiton virus näyttää nyt aiheuttavan vakavia seurauksia etenkin raskaina oleville äideille ja syntyville lapsille, on huolestuttavaa – etenkin kun virus leviää nyt voimakkaasti.

Kenties myös parhaillaan käynnissä oleva voimakas El Niño -sääilmiö edesauttaa viruksen leviämistä.

Monta tapaa taistella hyttysiä vastaan

Geenitekniikka herättää kärjistyneitä kommentteja puolesta ja vastaan, mutta kannattaa muistaa, että eläinten ja kasvien muokkausta harrastetaan "perinteisinkin" menetelmin koko ajan, ja laboratoriossa tehty geenitekniikka saattaa olla jopa turvallisempaa ja täsmällisempää.

Vaihtoehtoiset keinot hyttysten määrän vähentämiseen eivät ole myöskään aivan vaarattomia.

Kohun keskelle noussut pyriproksyfeeni-hyttysmyrkky on eräs näistä tehokkaiksi todetuista, mutta varsin dramaattisista keinoista.

Se toimii kuin hyttysen hormoni estäen hyttysiä kehittymästä aikuisiksi ja lisääntymästä. Ihmisille ja muille eläimille tämä jo parinkymmenen vuoden ajan käytetty aine ei ole tutkimusten mukaan vaarallinen, kunhan annostus on oikeanlaista, mutta myrkyn levittäminen esimerkiksi juomaveteen on luonnollisesti epämieluisaa.

Eräs pohdinnassa oleva tapa vaikuttaa hyttysiin on istuttaa niihin parasiittibakteeri, joka estäisi hyttysten munien kehittymisen naarashyttysillä, jotka ovat pariutuneet zikavirusta kantavan uroshyttysen kanssa.

Myös säteilytystä harkitaan. Jos suuri määrä uroshyttysiä altistettaisiin pienelle annokselle säteilyä ja ne tulisivat steriileiksi, nämä steriilit hyttyset kisaisivat luonnossa ei-steriilien kanssa naaraista ja saisivat olennaisen osan naaraista parittelemaan itsensä kanssa siten, että lisääntymistä ei tapahtuisikaan.

Ja on toki myös yksi varsin tehokas, mutta epätodennäköinen keino leviämisen hillitsemiseen: kieltää ihmisiä matkustamasta paikasta toiseen.

Keltakuumehyttynen on erittäin huono lentäjä, sillä ne eivät yleensä liiku noin 400 metriä kauemmaksi synnyinpaikastaan. Ihmiset autoineen, junineen ja lentokoneineen siirtävät tehokkaasti hyttysiä uusille alueille ja levittävät samalla virusta.

Ajantasaista tietoa suomeksi zikaviruksesta ja sen leviämisestä on THL:n nettisivuilla.

Laguna-hanke: Miksi Suomi menetti ison kansainvälisen tutkimuskeskuksen?


Suomeen suunnitteilla ollut suuri kansainvälinen neutriinotutkimuskeskus Laguna on peruuntumassa kaavaillussa muodossaan. Nyt vastaavanlaista koeasemaa ollaan suunnittelemassa Yhdysvaltoihin. Aivan neuvottomiksi eivät hanketta ajaneet suomalaistutkijat ole jääneet: Pyhäsalmen kaivokseen kaavaillaan pienemmän mittakaavan tutkimustoimintaa.


Ylen tämänaamuisen uutisen mukaan Laguna-hanke on käytännössä kuopattu ja laitteiston rakentamista Yhdysvaltoihin ollaan suunnittelemassa.

Alkuperäisen ajatuksen mukaan Laguna-hankkeessa olisi Pyhäjärvellä sijaitsevaan Pyhäsalmen kaivokseen rakennettu suuri neutriinoilmaisin, kenties jopa useita, joilla olisi havaittu Genevestä, Euroopan hiukkastutkimuskeskus CERNistä maapallon kuoren läpi ammuttuja hiukkasia. Meidän lävitsemme virtaa koko ajan miljoonia ja miljoonia neutriinoita, mutta näiden erittäin heikosti muun aineen kanssa vuorovaikuttavien hiukkasten tutkimiseksi olisi kaivattu juuri oikeanlaisia hiukkasia, joita CERNissä olisi synnytetty kontrolloiduissa olosuhteissa.

Pyhäsalmen etäisyys olisi ollut juuri sopiva CERNistä, mikä lisäksi olemassa jo oleva kaivos olisi tarjonnut tutkimuslaitteelle lähes ideaalisen sijoituspaikan. Sen kun tulisi olla syvällä maan uumenissa suojassa ylimääräiseltä säteilyltä, mutta samalla paikassa, minne olisi ollut helppo päästä laitteistoa rakentamaan ja käyttämään.

Laguna olisi ollut eräs maailman suurimmista tieteellisistä koelaitteista

Kyseessä olisi ollut neutriinotutkimuksen eräs tärkeimmistä keskuksista, joka olisi tuonut Suomeen runsaasti kansainvälistä tutkimusrahaa ja tutkijoita. Hanketta suunniteltiinkin vuosikymmenen ajan laajan tutkijajoukon voimin, ja viime vaiheessa Pyhäsalmi oli käytännössä voittanut kilpailun laitoksen sijoituspaikaksi.

Kuten aina vastaavissa, suurissa kansainvälisissä tutkimushankkeissa, maat kisaavat siitä kuka saisi laitoksen ja sen tuoman rahavirran sekä kunnian itselleen.

Olikin varsin suuri yllätys, kun virallinen Suomi suhtautui erittäin penseästi Lagunaan ja ilmoitti vuonna 2012, ettei ole kiinnostunut Lagunan saamisesta maahan. Suomi olisi joutunut toki maksamaan myös laitoksesta ja isäntämaana osuus olisi ollut muita suurempi, mutta tehtyjen laskelmien mukaan Laguna olisi tuottanut olennaisesti kustannuksia enemmän.

Hinta ei siis ollut varmasti lopullinen syy negatiiviselle päätökselle, vaan lähinnä tekosyy. Samoihin aikoihin telakkateollisuutta tuettiin suuremmillakin summilla ilman varmuutta tuloksista.

Nähtävästi jo tuolloin poliittisessa ilmapiirissä ollut penseys tutkimusmaailmaa kohtaan vaikuttikin asiaan.

Suomen passiivisuus ja nihkeys sai aikaan sen, että Laguna ei lähtenyt kunnolla liikkeelle, vaan tutkijat alkoivat paitsi pohtia keinoja, joilla laitos saataisiin Pyhäsalmelle Suomen virallisesta kannasta huolimatta, niin myös kartoittaa vaihtoehtoja.

Suunta Atlantin toiselle puolelle

Hankkeessa mukana ollut teoreettisen hiukkasfysiikan professori Kari Rummukainen Helsingin yliopistosta toteaakin, että hanke tunnetaan nyt nimellä DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) ja se on vahvasti menossa Yhdysvaltoihin. 

Suunnitelmissa on Lagunan kaltainen järjestely, missä neutriinot synnytettäisiin Chicagon luona olevassa Fermilabissa, Yhdysvaltain johtavassa hiukkastutkimuskeskuksessa, ja sieltä ne ammuttaisiin noin 1400 kilometrin päässä Etelä-Dakotassa Homestakessa olevaan Sanfordin maanalaislaboratorioon. Kyseessä on noin 1500 metriä syvä entinen kultakaivos.

"Suurin syy uudelle järjestelylle on kansainvälinen tutkimusstrategia", kertoo Rummukainen. 

"Yhdysvallat päätti, että heidän hiukkasfysiikan kokeellinen tutkimuksensa keskittyy ns. 'suureen intensiteettiin', mikä tarkoittaa käytännössä neutriinofysiikkaa. Fermilabissa ollut Tevatron-hiukkastörmäytin pysäytettiin muutama vuosi sitten, sillä CERNin LHC:n vakiinnuttua se oli käynyt tarpeettomaksi. Neutriinofysiikka määriteltiin Fermilabin tulevaisuuden alaksi."

Vaikka CERN onkin eurooppalainen tutkimuskeskus, on myös Yhdysvallat vahvasti mukana sen toiminnassa. Yksi tapa vaihtaa palveluksia toisiin ja turvata yhteistyön jatkuminen oli ehdottaa CERNin voimakkaasti ajaman neutriinotutkimuksen siirtämistä Amerikan mantereen puolelle. Molemmat osapuolet osallistuvat tutkimukseen ja rahoitukseenkin molemmissa hankkeissa, niin LHC:llä Genevessä tehtävään työhön kuin myös uuden neutriinotutkimuslaitteiston rakentamiseen Yhdysvaltoihin.

"Siispä Vaikka Suomi olisikin ollut täysin rinnoin mukana, lopputulos olisi tuskin muuttunut, mutta varmastihan sitä ei voi sanoa", toteaa Rummukainen.

Toisen näkemyksen mukaan Suomen nihkeä kanta antoi hyvän pohjan muuttaa kansainvälistä tutkimusstrategiaa juuri tähän suuntaan.

Päätöksiä ei ole vielä tehty, mutta Rummukaisen mukaan "kyllä tämä lopulliselta nyt näyttää".

"Monet Lagunan tutkijat ovat nyt mukana DUNEssa ja esimerkiksi Laguna-hankkeen johtaja Andre Rubbia on yksi DUNEn johtajista."

Calliolab ponnistaa Lagunasta

DUNEn lisäksi Japaniin ollaan suunnittelemassa hyvin suurta neutriinodetektoria, joten tässä isossa pelissä Suomen nappulat on nyt pelattu.

Sen sijaan huomio Pyhäsalmella onkin käännetty pienempien tutkimuskalojen metsästämiseen. 

Kaivoksessa sijaitsee jo nyt EMMA-niminen kosmisten säteiden ilmaisin, ja sen toimintaa paitsi jatketaan, niin myös laajennetaan. Tilaa tunneleissa olisi myös uusille vastaavantyyppisille havaintolaitteille.

Syvissä kaivoksissa tehdään hiukkasfysiikan lisäksi paljon muutakin omituisia olosuhteita vaativia tutkimuksia. Tällaisia aloja ovat esimerkiksi geologia ja biologia. Esimerkiksi Homestaken kaivos (kaavakuva yllä), mihin DUNEn ilmaisimet sijoitetaan, on jo nyt tällainen monialatutkimuskeskus.

Koska kaivoksen infrastruktuuri on erinomaisessa kunnossa ja sopii hyvin tutkimustoiminnalle, onkin Pyhäsalmen kaivoksen tutkimuskäyttöä edistämään ja markkinoimaan perustettu Calliolab. Kyseessä on maanalainen tutkimus- ja tuotekehityskeskus, josta on tarkoitus tehdä eräs maailman johtavista maanalaisista yleislaboratorioista. Jo nyt kaivoksen pohjatasolla on tuliterä laboratorio, jonka käytöstä on käynnistetty kutsukilpailu.

Uusi paljastus zikaviruksesta: onko syynä epämuodostumiin hyttysmyrkky?

Keltakuumehyttynen
Keltakuumehyttynen
Kartta zikaviruksen levinneisyydestä


Uutisissa kerrotaan parhaillaan huolestuttavia uutisia zikaviruksen leviämisestä ja sen aiheuttamista vauvojen epänormaalin pienistä päistä ja aivoista. Nyt kuitenkin erääksi mahdollisuudeksi epämuodostumiin on tarjolla hyttysmyrkky, joka oli tarkoitettu muun muassa zikaa tartuttavien hyönteisten tappamiseen.


Uusien väitteiden mukaan kyseessä olisi aine nimeltä pyriproksyfeeni (C20H19NO3), jonka valmistaja on maatalouskemiajätti Monsanton alihankkija Sumimoto Chemical.

Huhujen perustana on viime viikolla julkaistu argentiinalaisen hyönteismyrkkyjä vastustavan ryhmän kirjoitus, missä Sciencealert -sivuston mukaan todetaan, että ”alueilla, missä on kaikkein eniten sairastuneita ihmisiä, on levitetty viimeisen 18 kuukauden aikana hyttysille epämuodostumia aiheuttavaa myrkkyä (pyriproksyfeeni) juomaveteen.”

Koska lausunto on peräisin myrkkyjä vastustavalta ryhmältä, tulee siihen suhtautua kriittisesti, mutta heidän väitteisiinsä kannattaa tutustua tarkemmin.

Ryhmän mukaan ”ei ole sattumaa”, että ihmisten epämuodostumatapaukset ovat ennen kaikkea Brasiliassa alueilla, missä pyriproksyfeeniä on käytetty, kun Colombiassa, missä on Brasilian jälkeen eniten viruksen tartuntoja, ei ole havaittu epämuodostumia.

Kyse ei ole vain nettihuhuista: jo viime kuussa The Washington Post huomautti, että kaikki aivojen ja kallojen epämuodostumatapaukset eivät olleet yhdistettävissä zikavirukseen. Näin todetaan myös THL:n blogissa.

Pyriproksyfeeniä on käytetty trooppisilla alueilla, erityisesti Brasiliassa, hyttysten määrän vähentämiseen, koska hyttyset välittävät zikan lisäksi monia muita sairauksia, kuten denque-kuumetta ja chikungunyaa. Ainetta lisätään muun muassa juomaveteen, koska näin se leviää tehokkaasti.

Maailman terveysjärjestön WHO:n mukaan pyriproksyfeeni on turvallista ja Monsanto on ennättänyt tuomitsemaan aineen vaarallisuuden jo kategorisesti.

Brasiliassa aineen käyttäminen on kuitenkin toistaiseksi keskeytetty, varmuuden vuoksi.

Kuva: Zika on erityisen vaarallinen raskaana oleville, riskialueilla liikkuville naisille. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos suosittaa harkitsemaan ei-välttämättömän matkan lykkäämistä epidemia-alueille, missä zikavirus leviää aktiivisesti. 

 

Brasilian viranomaiset ovat tähän mennessä varmistaneet 462 mikrokefaliatapausta, 41 tapauksessa zikavirusinfektio on varmistettu. Lähes 800 aiempaa mikrokefaliaepäilyä on osoittautunut vääräksi ja 3800 on vielä selvitysten alla.

Viranomaisten mukaan zikaviruksen ja vauvojen epämuodostumien välillä on varma yhteys, kun taas pyriproksyfeenin ja epämuodostumisen väliltä ei ole löydetty tieteellisesti yhteyttä. 

”Lisäksi on tärkeää huomata, että epämuodostumia on raportoitu myös alueilta, joilla ei ole käytetty pyriproksyfeeniä”, sanotaan brasilialaisten lausunnossa.

Koska ainetta käytetään myös muualla maailmassa, on myös omituista, että vastaavia tapauksia ei ole havaittu muualla. Esimerkiksi Euroopassa aine on ollut sallittu (joskaan ei juomavedessä) 1990-luvun lopulta alkaen ja sitä on tutkittu monin eri tutkimuksin.

Myös zikavirusinfektion mahdollista yhteyttä Guillain-Barrén oireyhtymään selvitetään edelleen. Yhteyden osoittaminen on kuitenkin hankalaa sillä kyseinen oireyhtymä on liitetty myös moneen alueella yleisesti esiintyvään infektiotautiin, kuten juuri dengue ja chikungunya.

Mistä zika on peräisin?

Zikavirus ei ole tutkijoille mikään uutuus. Se löydettiin ensimmäisen kerran Ugandasta 1950-luvulla ja se on ollut varsin harmiton tähän saakka. Keltakuumehyttysen (Aedes aegypti) välityksellä leviävä tauti aiheuttaa tyypillisesti kuumetta, lihaskipuja ja joskus silmätulehduksia, ja sitä voi pitää normaalia kausi-influenssaa vaarattomampana. 

Taudin itämisaika on 3–12 päivää.

Viruksen on kuitenkin havaittu olevan haitallisen raskaana oleville, sillä se saattaa aiheuttaa lapselle pienipäisyyttä ja kehitysvammaisuutta. 

Kartta zikaviruksen levinneisyydestä

Virus on levinnyt viime vuoden lopulla erityisesti Etelä- ja Keski-Amerikassa, mistä satunnaisia tautitapauksia on levinnyt myös Eurooppaan ja Yhdysvaltoihin. Tautia tavataan myös osissa Afrikkaa ja Aasiassa.

Viime vuosina joillain eteläisen Amerikan alueilla jopa 75% väestöstä on havaittu viruksen kantajiksi, mutta epämuodostumien määrä ei ole ollut missään niin suuri kuin nyt alueilla Brasiliassa, missä on käytetty laajalti pyriproksyfeeniä.

Hyttysmyrkytysten on arveltu olevan tehokkain tapa hillitä zikan (ja muiden hyttysten levittämien tautien) leviämistä, kunnes virusta vastaan on ennätetty kehittää rokote. Tähän arvellaan kuluvan vielä 18 kuukautta. 

Työtä tehdään noin 15 lääketieteen laboratoriossa ympäri maailman. Tähän mennessä kaikkein lupaavimmat rokotteet on tehty Yhdysvaltain kansanterveyslaitoksessa ja intialaisessa Bharat Biotech -yhtiössä. 

Nyt kuitenkin rokotteen kehittämisen lisäksi täytyy tutkia aiempaa tarkemmin zikan ja pyriproksyfeenin välinen yhteys – ja kenties mikä muu mahdollisesti vaikuttaa asiaan, sillä tässäkään asiassa ei näytä olevan suoraviivaista selitystä.

Lue lisää zikaviruksesta THL:n blogissa ja THL:n zika-tietopaketista.