Etelä-Afrikasta, syvältä luolastosta on löytynyt aiemmin tuntematon ihmisen kaltainen laji. Luolasta löytyi peräti 15 osittain säilynyttä luustoa, jotka kuuluvat tälle uudelle kädelliselle lajille. Olennaista luiden lisäksi on se, että luut oli selvästi haudattu rituaalisesti: kaukaisilla serkuillamme oli siis jo kulttuuria.

Kyseessä on suurin yksittäinen koskaan Afrikassa tehty tämänkaltainen löytö ja merkittävä uusi palanen ihmisen evoluutiossa. Se on mahdollisesti varhaisin tunnettu ihmisten suvun edustaja, joka voi olla ihmisten ja varhaisten apinaihmisten välissä – tai sitten se on vain eräs samaan aikaan Afrikassa eläneistä ihmismäisistä apinaihmislajeista, joista osa hiipui ja osa on nykyihmisen edeltäjiä.

Joka tapauksessa löytö on merkittävä ja luut ovat läheisesti osa ihmisen suvun kehitystä.

Löydöstä kerrottiin tänään ilmestyneessä Elife-julkaisun numerossa ja kaikki tässä ohessa olevat kuvat ovat kyseisestä artikkelista. Löydöstä kertoi  myös tutkimuksen rahoittamiseen osallistunut National Geographic kiinnostavassa artikkelissaan.

Naledin ihminen

Uusi ihmislaji on nimetty Nalediksi, eli sen koko nimi on Homo Naledi. Todennäköisesti se eli Afrikassa kolmisen miljoonaa vuotta sitten, joskin ajoitus ei ole vielä kovin varmaa. 

Homo-suku kehittyi tähän saakka olleen kuvan mukaan 2–2,5 miljoonaa vuotta sitten, joskin muutamat fossiilinäytteet ovat jo aiemmin antaneen vinkkiä siitä, että sukujuuret olisivat kauempana historiassa. Näitä löytöjä on ollut kuitenkin vaikea tulkita apinaihmisiksi tai ihmisiksi.

Joka tapauksessa pystyihmiset elivät jo noin kaksi miljoonaa vuotta sitten ja näistä kehittyivät noin 500 000 vuotta sitten Euroopassa neandertalinihminen, Aasiassa denisovanihminen ja Afrikassa nykyihminen. 

Me periydymme näistä afrikkalaisista; lähdimme liikkeelle Afrikasta noin 60 000 vuotta sitten levittäytyen Aasiaan, Eurooppaan ja Australiaan. Vanhimmat jäänteet nykyihmisistä Euroopassa ovat noin 41 000 vuoden takaa. Viimeisin nykyihmisen etappi oli Amerikka, minne esivanhempamme saapuivat noin Alaskan kautta 30 000–10 000 vuotta sitten.

Samanlaisia, mutta hyvin erilaisia

Nyt löytyneet jäänteet ovat ovat siis aikajanalla ennen nykyihmistä, mutta luurangoissa on yllättäen monia samankaltaisuuksia. 

Kallo on hieman saman muotoinen, mutta siinä on vähemmän tilaa aivoille ja otsalohko on ”apinamaisesti” koholla.

Jalat ovat pitempiä ja hoikempia kuin apinoilla tai gorilloilla, ja ovat antaneet Naledin ihmisille nykyihmismäisen olemuksen. Ne kävelivät selvästi kahdella jalalla pystyssä, eivät vain laahustaneet eteenpäin takajaloillaan.

Kädet ja ranteet muistuttavat pitkälti nykyihmisen vastaavia, mutta sormet ovat käyrempiä. Niillä käsillä on voitu siis tehdä jo jotain, mutta ei läheskään niin kätevästi kuin omilla käsillämme.

Löydetyt 15 osittaista luustoa ovat kiinnostava otos eri ikäisiä naisia ja miehiä. Koska ne ovat säilyneet erittäin hyvin, voidaan luista päätellä paljon niiden kantajista ja kehittymisestä.

Lisäksi luiden löytyminen luolasta on hyvin jännittävää: asuivatko esiserkkumme syvällä luolastossa vai haudattiinko heidät sinne? Jos kyse oli rituaaleista, olisivat naledin ihmiset olleet todella edellä aikaansa, sillä vastaavaa on havaittu tapahtuneen muualla vasta 200 000 vuotta sitten.

*

BBC:n Pallab Ghosh kertoo jutussaan elävästi matkastaan tutkijaryhmän mukana luolaan. Tutkijaryhmä koostui lähes pelkästään pienikokoisista naisista, koska tunnelit olivat hyvin kapeita. Matka pinnalta luiden luokse kesti noin 20 minuuttia.

Ikiaikainen aamuansioituneisuus alkaa olla menneen maailman mantroja. Vanhoina hyvinä aikoina oli – kenties – perusteltua raahautua aamuviideltä navettaan tai seitsemäksi töihin, mutta ajat ja työt muuttuvat.

Yksi ainainen kädenväännön aihe on koulujen alkamisaika. 

Aamuvarhaisella virkeinä pomppivat taaperot ja naperot ovat yhtä tuttu ilmiö kuin koulun pulpeteissa nuokkuvat yläkoulun ja lukion oppilaat. Vanhat suomalaiset sananlaskut aikaisen ylösnousun eduista eivät tahdo mennä kaaliin – eikä sen puoleen juuri mikään muukaan. 

Siihen on syynsä, mutta kyse ei ole perinteisen käsityksen mukaisesta laiskuudesta tai tarkoituksellisesta yökukkumisesta: murrosiässä ihmisen vuorokausirytmi muuttuu. Oxfordin ja Nevadan yliopistoissa tehdyn tutkimuksen mukaan aikaiset kouluaamut ovat sen vuoksi haitallisia sekä oppimisen että terveyden kannalta.

Ongelma ei ainoastaan poistuisi myöhentämällä koulun alkamisaikaa vaan se parantaisi oppimistuloksia. Tutkijoiden mukaan 16-vuotiaiden olisi optimaalista mennä kouluun kymmeneltä ja 18-vuotiaiden vasta kello 11. 

Samalla murennetaan vanhaa käsitystä aamusta päivän tehokkaimpana aikana. Testikokeissa oppilaat saivat liki 10 prosenttia parempia tuloksia, jos koe pidettiin aamukymmenen sijasta kahden aikaan iltapäivällä. 

30 vuoden kuluessa kerättyyn aineistoon perustuvassa tutkimuksessa selvitettiin unenpuutteen vaikutusta muuhunkin kuin vain oppimiseen. Vakava univelka aiheuttaa aineenvaihduntahäiriöitä, diabetesta, sydän- ja verisuonitauteja, vastustuskyvyn heikkenemistä ja ylivilkkautta.

Eri yksilöillä vuorokausirytmi on lisäksi erilainen, joten Suomessakin monien tutkijoiden antama neuvo "illanvirkuille ja aamuntorkuille" mennä aikaisemmin nukkumaan ei yksinkertaisesti tehoa. 

Tutkimuksesta kerrottiin AlphaGalileo-tiedesivustolla ja se on julkaistu Learning, Media and Technology -tiedelehdessä.

Akatemiaprofessori Sirpa Jalkanen Turun yliopistosta ja akatemiaprofessori Ilkka Hanski Helsingin yliopistosta ovat tieteen uusia akateemikkoja. Tasavallan presidentti Sauli Niinistö myönsi heille akateemikon arvonimen presidentin esittelyssä tänään.

Uudet akateemikot vastaanottavat arvonimensä torstaina 17.9. Helsingissä pidettävässä juhlatilaisuudessa. Tieteen akateemikon arvonimi voi olla samanaikaisesti kuudellatoista erittäin ansioituneella suomalaisella tieteentekijällä. Tasavallan presidentti myöntää tieteen akateemikon arvonimen Suomen Akatemian esityksestä.

Immuunipuolustusjärjestelmän tutkimuksen suunnannäyttäjä

Akatemiaprofessori Sirpa Jalkanen (s. 1954) on maailman johtavia tutkijoita ihmisen immuunipuolustusjärjestelmän lymfosyyttien liikkumismekanismien tutkimisessa. Hänenmerkittävimpiin tutkimussaavutuksiinsa kuuluu uusien haitallisista tulehduksista ja syövän leviämisestä vastuussa olevien "liikennemolekyylien" löytäminen ja karakterisointi. Hänen johtamansa tutkimusryhmä on tuottanut uraauurtavia tuloksia ja innovatiivisia havaintoja, jotka ovat mullistaneet käsityksiä immunologiasta ja verisuonibiologiasta. Tutkimus on korkean riskin - korkean tuoton tutkimusta, jolla on mahdollisuudet tuottaa merkittäviä tuloksia vaikeiden tulehdussairauksien hoitoon sekä syövän leviämisen ehkäisyyn.

Jalkanen on valittu akatemiaprofessoriksi kolme kertaa, viimeksi kaudelle 2014-2018. Hän on toiminut Turun MediCity tutkimuslaboratorion johtajana vuodesta 1996 alkaen, Turun yliopiston immunologian professorina vuodesta 2001 ja Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen tutkimusprofessorina vuodesta 2006 alkaen. Tällä hetkellä Jalkanen on yksi Translationaalisen syöpäbiologian huippuyksikön ryhmänjohtajista.

Jalkasen tutkimushavaintojen pohjalta on perustettu kaksi biotekniikkayritystä, jotka käyttävät hänen löytämiään molekyylejä lääkekehityskohteina. Yhteen näistä molekyyleistä kohdistuva lääke toimi erinomaisesti kliinisissä kokeissa akuutin keuhkovaurion hoidossa. Toinen lääkekehityskohde liittyy maksavaurioiden hoitoon. Kumpaankaan edellä mainittuun sairauteen ei ole toimivaa lääkettä. Siten kehitteillä olevilla lääkkeillä on potentiaalia vähentää potilaiden kuolleisuutta ja kärsimystä, sekä samalla tuoda Suomelle taloudellisesti kestävää liiketoimintaa lääkekehityksen alalla.

Jalkasen tutkimusryhmässä on sekä perustutkijoita että kliinisiä tutkijoita, mikä on mahdollistanut korkeatasoisen perustutkimuksen soveltamisen kliiniseen tutkimukseen, tautien diagnostiikkaan ja potilashoitoon. Tutkimusryhmä on verkottunut sekä tunnettujen kansainvälisten yliopistojen (Harvard, Stanford, Cambridge) että kotimaisten yliopisto- ja lääketeollisuuden tutkijoiden kanssa.

Sirpa Jalkasen johtamissa tutkimusprojekteissa on koulutettu kymmeniä kansainvälisiä tutkijoita. Jalkanen on saanut Maud Kuistilan palkinnon ansioistaan tutkijankouluttajana. Hän on ansioitunut myös lääkärien peruskoulutuksen parantamisessa ja syventämisessä.

Sirpa Jalkanen vaikuttaa laajasti myös yhteiskunnassa ja talouselämässä. Hän on saanut useita kotimaisia sekä kansainvälisiä asiantuntijatehtäviä ja hallitusjäsenyyksiä säätiöissä, tutkimusorganisaatioissa ja yrityksissä. Hän on vahva vaikuttaja suomalaisessa tiedekentässä ja toiminut mm. Suomalaisen Tiedeakatemian esimiehenä. Hän viestii tutkimuksestaan esimerkiksi studia generalia luennoilla sekä lehtihaastattelujen ja televisioesiintymisten muodossa.

"Tutkimustyössä kiehtovinta on etsimisen jännitys ja löytämisen riemu. Olen aina yrittänyt tutkia asioita, joita ei tunneta ja joiden tuntemisella olisi merkitystä nimenomaan sairauksien hoidossa tai ehkäisyssä. Tällöin eittämättä on usein kuin pilkkopimeässä metsässä eikä tiedä mihin suuntaan lähteä. Sitten kun yhtäkkiä löytää vastauksen - uuden ilmiön, molekyylin, mekanismin, on kuin aamu sarastaisi ja aurinko nousisi valaisten koko seudun ja tiet uusiin seikkailuihin", uusi akateemikko kuvailee.

Sirpa Jalkasen tutkimustyön arvostuksesta kertovat myös hänelle myönnetyt kotimaiset ja kansainväliset palkinnot. Huomattavimmat näistä ovat Duodecimin nuoren tutkijan palkinto 1987, Äyräpää-palkinto 2008 (arvostetuin kotimainen lääketieteellinen palkinto), FEBS:n myöntämä Datta Medal 2011 ja pohjoismaiden arvostetuin lääketieteen palkinto, Anders Jahre -palkinto 2005.

Myönnettyä akateemikon arvonimeä hän pitää merkittävänä. "Toivonkin pystyväni kantamaan arvoa viisaudella ja käyttämään kokemustani tiedeyhteisön ja yhteiskunnan hyväksi."

Kun Wilhelm Röntgen 120 vuotta sitten löysi röntgensäteilyn, hän tuskin osasi kuvitellakaan, kuinka merkittävän keksinnön tuli tehneeksi. Puhumattakaan lordi Kelvinistä, jonka mukaan "Röntgensäteily tulee osoittautumaan huijaukseksi". Voiko enää enempää olla väärässä?

Nyt röntgensäteilyn avulla on jälleen tehty tieteenhistoriaa. 

Kun kaksi fotonia törmää samanaikaisesti yksittäiseen atomiin, tuloksena on yksi fotoni, jolla on suurempi energia. Ilmiö havaittiin ensimmäisen kerran näkyvällä valolla jo 1960-luvulla, mutta röntgensäteilyn alueella se ei ole onnistunut, koska käytettävissä ei ole ollut riittävän tehokasta röntgensäteilyn lähdettä. Nyt on.

Kokeessa käytettiin Kaliforniassa sijaitsevan Kansallisen kiihdytinlaboratorion röntgenlaseria. Aparaatilla on pituutta toista kilometriä, joten niitä ei maailmasta edelleenkään löydy montaa: toinen on Japanissa.

Röntgenlaserin säteily keskitettiin ainoastaan sadan nanometrin läpimittaiseksi pisteeksi. Säteilyteho oli hiuksen läpimittaa vastaavalla alueella hetkellisesti yhtä suuri kuin maapallon valaistulle puoliskolle lankeavan auringonvalon energia. 

Huipputeho oli tarpeen, jotta kaksi fotonia saatiin törmäämään täsmälleen oikeaan aikaan yhteen aineen atomeista. "Silti tapahtuman todennäköisyys oli pienempi kuin jättipotin voittaminen lotossa", arvioi tutkimusryhmää johtanut Matthias Fuchs.

Odotettu ilmiö tuotti kuitenkin odottamattoman tuloksen. Törmäyksen seurauksena syntyneen fotonin energia ei ollut läheskään niin suuri kuin oli laskettu. Näyttääkin siltä, että tällaisen törmäyksen fysiikkaa ei vielä tunneta kunnolla. 

"Nyt tehty koe oli vasta alkua", toteaa Fuchs. "Jos uudet käsityksemme tästä perusilmiöstä varmistuvat tulevissa testeissä, niillä voi olla merkittävä vaikutus suurilla röntgentehoilla tehtäviin kokeisiin ja ne saattavat johtaa uudenlaisiin aineen tutkimusmenetelmiin."

Tutkimuksesta kerrottiin EurekAlert!-tiedesivustolla ja se on julkaistu Nature Physics -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Wilhelm Röntgen

Kuten me kaikki joskus vatsavaivoista kärsineet tiedämme, on yleisin syy niihin norovirus. Useimmiten sen saa veden tai ruoan välityksellä, eli joko viruksen saastuttamista elintarvikkeista tai esimerkiksi WC:n tai likaisten käsien kautta.

Mutta epidemiologisten tutkimusten mukaan monissa laajalti levinneissä tartuntatapauksissa yksi syypää on ollut oksennus. Siis se, että toiset ihmiset altistuvat sairaan ihmisen yrjöämiselle.

Ongelmana on kuitenkin ollut tutkimuksen kannalta se, että kenelläkään ei ole ollut tarkkaa tietoa siitä miten ja kuinka paljon oksennus levittää virusta. Näppituntumalta toki on selvää, että etenkin voimakkaasti oksentaessa ilmaan jää pisaroita, joissa on virusta, mutta tämähän ei riitä empiiriseen tutkimukseen lähtökohdaksi.

Siis tarvitaan tapa simuloida oksennusta. Siksipä Pohjois-Carolinan valtionyliopiston tutkijat rakensivat robotin, joka oksentaa mitattavissa olevissa olosuhteissa. Kyseessä on laite, missä pyritään jäljittelemään ihmisen pään ja nielun rakennetta ja tapaa, millä oksennuksen kaltainen aine voidaan laukaista suusta ulos samaan tapaan kuin ihminen oksentaa.

Testeissä on käytetty löysempää ja kiinteämpää ”oksennusta”, jota ammuttiin ulos suusta enemmän ja vähemmän eri suuruisilla paineilla.

Vaikka kreikkalaiset pitivät atomeja jakamattomina – sitä tarkoittavasta kreikankielisestä sanasta atomos aineen osaset ovat saaneet nimensä – ne voidaan särkeä protoneiksi, neutroneiksi ja elektroneiksi. 

Protonit koostuvat edelleen kvarkeista, kahdesta ylös- ja yhdestä alas-kvarkista, joita vahva voima pitää koossa. Voima on itse asiassa niin vahva, ettei kvarkkeja voi esiintyä vapaina hiukkasia, vaan ne ovat aina erilaisina yhdistelminä kytköksissä toisiinsa.

Pommittamalla protoneja hiukkaskiihdyttimessä elektronisuihkulla voidaan kuitenkin luoda uusia kvarkkien muodostamia hiukkasia. Uudet hiukkaset eivät synny tyhjästä vaan energiasta, joka on peräisin vinhasti liikkuvilta elektroneilta.

Tutkijat ovat havainneet, että vaikka energia riittäisi yhtä lailla ylös-, alas- kuin niiden jälkeen yleisimmän, raskaamman outokvarkin ja kutakin vastaavan antikvarkin muodostamiseen, uudet hiukkaset rakentuvat yleensä protonista tutuista kvarkeista.

Outo-kvarkin kokema syrjintä on todettu jo aikaisemmin hyvin suurilla energioilla tehdyissä hiukkaskokeissa esimerkiksi Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen CERNin LHC-kiihdyttimellä (Large Hadron Collider). Nyt ilmiö saatiin havaittua ensimmäisen kerran yksittäiselle kvarkkiparille.

Kokeessa 5,5 gigaelektronivoltin elektronisuihku kohdistettiin nestemäiseen vetyyn, jonka atomiytimenä on yksittäinen protoni. Kvarkkien muodostama positiivisesti varautunut hiukkanen rekisteröitiin CEBAF-kiihdyttimen (Continuous Electron Beam Accelerator Facility) LAS-spektrometrillä (Large Acceptance Spectrometer). Törmäyksessä syntynyt varaukseton hiukkanen puolestaan pystyttiin tunnistamaan ”puuttuvan” massansa perusteella.

Ankaran iskun saaneesta protonista saattoi syntyä varaukseton pioni (ylös- ja anti-ylös-kvarkki), neutroni ja positiivinen pioni (alas- ja anti-alas-kvarkki) tai kuvan mukaisesti lambda-hiukkanen ja kaoni (outo- ja anti-outo-kvarkki).

Pioneja todettiin muodostuvan kolme kertaa useammin kuin kaoneja, mikä on yhteensopiva tulos suuremmilla energioilla tehtyjen törmäyskokeiden kanssa. 

Tutkimuksesta kerrottiin Yhdysvaltain energiaministeriön uutissivulla ja se on julkaistu Physical Review Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Jefferson Lab

Helsingin yliopiston rehtori Jukka Kola ihmettelee lukuvuoden avajaispuheessaan sitä, että hallitus aikoo kohdistaa korkeakoulusektorin suurimmat leikkaukset Suomen ainoaan maailmanluokan yliopistoon.

"Yliopistot rakentavat Suomesta menestyvän osaamisyhteiskunnan. Ne ovat edelläkävijöitä, uuden tiedon tuottajia ja kansakunnan uudistumisen kulmakiviä. Kun hallitus leikkaa yliopistojen rahoitusta voimakkaasti, se vaarantaa kansakunnan tulevaisuuden."

Rehtori Kola on erityisen harmissaan siitä, että valtiovarainministeriön budjettiesityksessä suurimmat leikkaukset kohdistuvat juuri Helsingin yliopistoon, vaikka se on ainoa suomalaisedustaja maailman sadan parhaan yliopiston joukossa.

Kola haluaa päätöksiä yliopistojen rakennekehityksen vauhdittamiseksi.

"Maamme korkeakoulu- ja tutkimuslaitoskenttä on liian sirpaleinen ja päällekkäisyyksiä on paljon. Resurssit hajoavat ja kohdentuvat väärin korkeakoulujen ja kansakunnan kilpailukyvyn kannalta."

Helsingin yliopisto aikoo nyt hankkia kilpailtua rahoitusta ulkomailta entistä aktiivisemmin ja lähestyä myös kansainvälisiä säätiöitä, yksityisiä lahjoittajia ja yrityksiä korvatakseen edes osittain valtion perusrahoituksen leikkaukset.

Tutkimuksesta apua hallituksen kärkihankkeisiin

Yliopistot tuovat jatkuvasti tutkimustuloksia käytäntöön.

"Tutkimus tukee kilpailukykyä ja poliittista päätöksentekoa. Yliopistolla on paljon annettavaa myös hallituksen kärkihankkeisiin", Kola huomautti.

Helsingin yliopistossa tutkitaan esimerkiksi digitalisaation vaikutuksia yhteiskuntaan ja ihmisiin.

"Haluamme keskittyä erityisesti digitaaliseen oppimiseen ja rakentaa Suomea koulutuksen kärkimaaksi".

Helsingin yliopisto on parhaillaan muodostamassa kansainvälistä Life Science Centeriä, jossa toimivat niin bio- ja luonnonvaratieteiden kuin lääketieteen ja farmasian alan tutkijat. Sen osana on Health Capital Helsinki -hanke, joka kokoaa yhteen pääkaupunkiseudun korkeatasoisen terveysosaamisen. Menestysresepti on yksinkertainen: eri alojen tutkijat, lääkärit ja yritykset ratkovat ongelmia yhdessä.

Biotalous puolestaan on Helsingin yliopiston pitkäaikainen vahvuusala. Se vastaa yhteiskunnan muuttuviin tarpeisiin tutkimalla muun muassa uusia raaka-aineita, biomassojen sivuvirtoja ja kestäviä energiaratkaisuja.

"Nämä esimerkit valaisevat sitä, että vaikeinakin aikoina Helsingin yliopiston henkilöstö tekee parhaansa Suomen tieteen, tutkimuksen ja korkeimman koulutuksen laadun parantamiseksi. Samaa toivomme myös poliitikoilta."

Teksti on Helsingin yliopiston tiedotuksen lähettämä ja sitä on editoitu vain vähän.

Solut, joista me muodostumme – samoin kuin kaikki eläimet ja kasvit koostuvat – ovat paitsi biologiaa ja kemiaa, niin myös mekaniikkaa: soluilla on kiinteä rakenne, ja tuoreen tutkimuksen mukaan se on olennaisesti aiemmin oletettua monimutkaisempaa.

Tampereen yliopiston BioMediTechissä toimivan Suomen Akatemian tutkijatohtori Teemu Ihalaisen yhdessä kansainvälisen tutkijaryhmän kanssa saamat yllättävät tulokset on julkaistu tällä viikolla Nature Materialsin verkkojulkaisussa.

Tutkimuksessa havaittiin ensimmäistä kertaa, että solutumaan välittyvä solun tukirangan jännitys muuttaa tuman sisäpinnan rakenteita. Nämä samat rakenteet sitovat geneettistä materiaalia, kromatiinia ja siten mekaanisella signaalilla on suoraan mahdollisuus vaikuttaa kromatiinin rakenteeseen ja geenien luentaan.

”Vertauskuvallisesti voidaan ajatella, että jos solu on teltta ja telttaa pystyssä pitävät narut ovat solun tukirankaa, niin projektissa tekemäämme havaintoa mukaillen naruista nykiminen muuttaisi teltan keskelle asetetun repun tavaroiden järjestystä", selittää Ihalainen. 

"Havaitsimme myös, että tuman sisäpinta on jakautunut kahteen osaan, ala- ja yläpintaan, jotka ovat rakenteellisesti erilaisia."

Projekti oli alusta saakka hyvin poikkitieteellinen ja siinä yhdistyi solu- ja molekyylibiologia sekä biomateriaalien tutkimus. Erilaisten biomateriaalien avulla manipuloitiin solujen mekaniikkaa, niiden jännitystä tai geometriaa. Kokeissa käytettiin hyväksi erilaisia pehmeitä solujen kasvatusalustoja (hydrogeelejä) tai esimerkiksi erilaisia ”mikrosaarekkeita”, joiden avulla soluja voitiin ohjata kasvamaan eri muotoihin. Soluja manipuloitiin mekaanisesti myös pehmeillä geelityynyillä. Kaikki menetelmät yhdistettiin korkean erotuskyvyn konfokaalimikroskopiaan, jonka avulla saatiin tarkkaa tietoa solujen rakenteista ja tuman toiminnasta.

Tähän asti on ajateltu, että solut aistivat niihin kohdistuvia voimia pääasiassa solukalvon läheisyydessä, pisteissä joissa solu kiinnittyy ympäristöönsä.

”Projektissa halusimme tutkia, miten syvällä solun sisällä voiman aistimus voi tapahtua. Tästä syystä keskityimme solun tuman toimintaan ja sen muutoksiin erilaisissa olosuhteissa. Solun tuma pitää sisällään solun geneettisen materiaalin ja lähivuosina on selvinnyt, että tuma on kiinnittynyt solun tukirankaan. Tämä kiinnittyminen mahdollistaa suoran mekaanisen jännityksen välittymisen solun pinnasta aina tumaan saakka. Jos mekaaninen voima pystyisi muuttamaan tuman rakenteita, se voisi vaikuttaa myös geenien luentaan ja sitä kautta solun toimintaan.”

Solut pystyvät kehittämään monimutkaisen solutukirankansa avulla mekaanisia voimia. Tämä soluissa syntynyt mekaaninen jännitys voi välittyä suoraan soluista soluihin tai epäsuorasti solujen välillä soluväliaineen kautta. Näiden lisäksi soluihin kohdistuu muita voimia kuten leikkausvoimia ja osmoottisista ilmiöistä muodostuvaa painetta.

Nykyisin tiedetään, että solut pystyvät aistimaan niihin kohdistuvia mekaanisia voimia sekä ympäristönsä fysikaalisia ominaisuuksia kuten jäykkyyttä ja elastisuutta. Nämä ”mekaaniset signaalit” vaikuttavat solujen toimintaan, kuten kantasolujen erilaistumiseen, alkion kehitykseen ja syövän syntyyn.

”Tällä hetkellä emme kuitenkaan ymmärrä tämän niin kutsutun mekanotransduktion yksityiskohtia, esimerkiksi sitä, millä mekanismilla mekaaninen voima voi vaikuttaa vaikkapa geenien luentaan. Prosessin yksityiskohtainen ymmärtäminen on laaja-alaisesti tärkeää ja helpottaisi huomattavasti esimerkiksi biomateriaalien kehittämistä sekä niiden soveltamista mm. kantasoluteknologiassa”, selittää Ihalainen.

Juttu perustuu Suomen Akatemian lähettämään tiedotteeseen.

Pimeä energia saa maailmankaikkeuden laajenemaan kiihtyvällä vauhdilla. Pimeä energia muodostaa yli kaksi kolmasosaa universumin massa- ja energiasisällöstä. Kukaan ei kuitenkaan tiedä, mitä pimeä energia on.

Pimeä energia löydettiin vuonna 1998, kun kaukaisten supernovien tutkimus osoitti, että maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy eikä suinkaan hidastu, kuten aiemmin oli arveltu. "Löytäminen" on kuitenkin ehkä liioittelua, sillä pimeä energia on toistaiseksi teoreettinen selitys kiihtyväksi havaitulle liikkeelle.

Pimeän energia olemusta on yritetty selvittää erilaisin mallein ja kokein, mutta arvoitus on yhä vailla ratkaisua. Yhden olettamuksen mukaan pimeän energian aikaansaama työntövoima on mitattavissa vain alueilla, joilla tiheys on äärimmäisen pieni – esimerkiksi galaksienvälisessä avaruudessa.

Niin kauas on mahdoton viedä mittalaitteita, joten tutkijat ovat yrittäneet luoda vastaavanlaiset olosuhteet laboratoriossa. Paul Hamiltonin johdolla on UCLA:ssa (University of California, Los Angeles) kehitetty laitteisto, jolla pimeän energian aiheuttamaa voimaa voidaan mitata. Tai ainakin sitä voidaan yrittää mitata.

Hamiltonin tutkijaryhmän tähtäimessä olivat vuodesta 2004 lähtien tutkitut "kameleonttikentät", jotka saattavat olla pimeän energian aiheuttaman voiman taustalla. Siis teoreettisesti. Kenttien synnyttämä voima, joka olisi "viides voima" tuttujen gravitaation sekä sähkömagneettisen, vahvan ja heikon voiman rinnalla, riippuisi ainetiheydestä.

Viidettä voimaa ei ole yrityksistä huolimatta kyetty havaitsemaan, sillä teorian mukaan tiheillä alueilla – esimerkiksi Maan ilmakehässä – kentät heikkenisivät niin vähäisiksi, että voiman mittaaminen kävisi mahdottomaksi.

Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa onnistuneet luomaan suprajohtavuutta lämpötiloissa, joita esiintyy planeetaltamme aivan luonnollisesti. Suprajohtavuustutkimus suoritettiin Max Planck -instituutin kemian laboratoriossa Maintzissa, ja julkaistiin Nature-tiedelehdessä.

Rikkivety saatiin johtamaan sähköä ilman vastusta -70 asteessa. Vastaavia lämpötiloja esiintyy Etelämantereella, ja Siperiassakin päästään lähes samaan (ennätys -68°C). (Lue lisää aiemmasta artikkelistamme: Mistä löytyy maapallon kylmin paikka.)

Uutta suprajohdetta ei kuitenkaan voida vielä hyödyntää sen epäkäytännöllisyyden vuoksi. Aine täytyi altistaa yli puolentoista miljoonan ilmakehän paineeseen. Tämä saatiin aikaan puristamalla hyvin pientä rikkivetymäärää prässissä kahden timantin välissä.

Rikkivety on huoneenlämmössä pahalta haiseva ja väritön kaasu. Kylmennettynä se kiinteytyy, ja kovassa yli 900 000 ilmakehän paineessa se käyttäytyy kuin metalli. Tutkijat epäilevät, että kovassa paineessa aine muuttuu entistä tiheämmäksi, siten että jokaisella rikki-ionilla olisikin kahden sijasta kolme vetyseuralaista (H₃S).

Tutkijat eivät ole aivan varmoja, miksi rikkivety muuttuu suprajohtavaksi. He epäilevät syypääksi kevyitä vetyioneja.

Suprajohtavissa aineissa korreloituneet elektroniparit (Cooperin parit) mahdollistavat sähkövirran nopeamman läpivirtauksen. Pariutuminen on kvanttifysikaalinen ilmiö, mutta voidaan esittää perinteisen fysiikan avulla: Metallissa olevat elektronit vetävät negatiivisella varauksellaan puoleensa aineen 'kehikon' positiivisesti varautuneita ioneja. Kun kehikko vääristyy hieman, syntyy heikkoja positiivisen varauksen tihentymiä, 'pilviä'. Ne taas vetävät puoleensa muita elektroneja -- voimakkaammin kuin elektronit hylkivät toisiaan. Syntyy Cooperin pareja. Elektronit tosin vuorovaikuttavat keskenään varsin heikosti, ja jo pienikin lämpötilavaihtelu voi tuhota parin. Tämän on syynä sille, että suprajohteet täytyy pitää varsin alhaisissa lämpötiloissa. Tätä tutkimusta ennen suprajohtavuutta oli onnistuttu luomaan vain aineilla, jotka on jäähdytetty reippaasti alle -100 asteeseen.

Tutkijoiden oletus on, että nyt kehitetyssä rikki-vety -suprajohteessa avainasemassa ovat kevyet ja pienet vetyionit. Elektronit onnistuvat liikuttamaan niitä helpommin, sekä enemmän, kuin raskaampia ioneja. Positiiviset pilvet muodostuvat siksi tiheämmiksi, ja elektronien vuorovaikutus voimistuu. Tällaiset elektroniparit sietävät myös enemmän lämpöliikettä.

Tutkijat toivovat, että lämpötilaennätys rikotaan pian. Huoneenlämmössä (tai ainakin sen lähellä) toimivien suprajohteiden kehittäminen voi mullistaa lähes kaiken sähkön käyttöön liittyvän.

Juttu perustuu New Scientistin artikkeliin sekä Nature-tiedelehdessä julkaistuun tiedeartikkeliin. Otsikkokuvan magneettien päällä leijuva suprajohde ei liity tapaukseen (Kuva: Henry Mühlpfordt / Flickr).

Päivitys 19.8. klo 21.30: Korjattu kirjoitusvirhe toiseksi viimeisestä kappaleesta.