Sulavasta ikiroudasta paljastuu uusia, tuntemattomia mikrobeja. Ne voivat olla vaaraksi meille, mutta suurempi uhka on niiden ilmastonmuutosta ruokkiva voima, sanoo tuore akatemiatutkija Jenni Hultman Yliopisto-lehden jutussa.
Joka kesä jäästä paljastuu uutisaihetta.
Viime suvena säikähdettiin Grönlannin jäänalisia ydinjätteitä ja Jamalin niemimaalla Siperiassa puhjennutta pernaruttoa. Tauti on vaatinut jo joidenkin ihmisten ja lukuisten porojen henget.
Pernaruttoitiöiden arvellaan ilmaantuneen 1940-luvulla kuolleen poron sulaneesta ruhosta. Jäiseen maahan on hankala kaivaa syvää kuoppaa.
Jäätyneessä, hapettomassa maaperässä uinuu runsaasti vanhoja mikrobeja, joista monen olemus ja ominaisuudet ovat vielä arvoitus.
Tämän huomasi myös mikrobiologian dosentti Jenni Hultman tutkiessaan muutama vuosi sitten Alaskan ikiroudasta kairattuja näytteitä. Hän löysi aiemmin tuntemattomien arkeonien DNA:ta ja viitteitä niiden aktiivisuudesta. Mikrobit olivat peräisin reilun kymmenen tuhannen vuoden takaa.
"Ikiroudassa on paljon tieteelle uusia mikrobeja", sanoo Hultman.
"Muutama vuosi sitten venäläistutkijat löysivät kymmeniä tuhansia vuosia vanhan tuntemattoman jättiläisviruksen Siperiasta."
Silti mikrobiologian tutkijaa kiinnostaa taudinaiheuttajia enemmän se, kuinka paljon sulavan ikiroudan mikrobit kiihdyttävät ilmastonmuutosta entisestään.
"Sulavasta ikiroudasta voi syntyä olosuhteita, joissa mikrobit tuottavat erityisen paljon voimakkaita kasvihuonekaasuja, kuten metaania ja typpioksiduulia."
Jos ikirouta-alueelle syntyy märkiä soita, arktis alkaa tuottaa valtavasti kasvihuonekaasuja. Pohjoiseen ikiroutaan on sitoutunut enemmän hiiltä kuin koko maailman metsiin, ja arvioiden mukaan jopa 80 prosenttia alueen pintakerroksesta on vaarassa sulaa vuosisadan loppuun mennessä.
Ilmastonmuutosta ennakoiva tutkimustieto pohjoisista metsistä ja soista lämpenevässä maailmassa kaipaakin tuekseen Hultmanin ja hänen kollegoittensa analyysia ikiroudan tutuista ja tuntemattomista mikrobeista.
*
Yliopisto-lehden numerossa Y/06/16 ollut juttu on Mikko Pelttarin tekemä ja sitä on lievästi muokattu yllä olevassa tekstissä. Alkuperäinen teksti on julkaistu myös Helsingin yliopiston nettisivuilla.
Nasan Curiosity-mönkijän eteen on ilmestynyt ehkä koko reissun suurin haaste: mikrobit. Ne voivat pakottaa muuttamaan laitteen kulkusuuntaa.
Nasan tuorein Mars-mönkijä Curiosity lähestyy hiljakseen rinnettä, jolta on yllättäen löydetty lukuisia tummia ja vuodenaikojen kierron myötä toistuvia juovia. Näiden uskotaan olevan virtaavan veden aiheuttamia.
Tyypilliset juovat ovat muutamia metrejä leveitä ja satoja metrejä pitkiä.
Rinnejuovia on löydetty alueelta lähes 60 kappaletta. Lähimpiin on vielä matkaa viitisen kilometriä, mutta suunniteltu reitti kulkisi niistä kahden kilometrin päästä. Ja silloin voidaan olla jo aivan liian lähellä.
Itse rinnejuovien tutkiminen olisi kiintoisaa. Kukaan ei tiedä, mitä aineita marsilaisessa vedessä todella on, tai edes sitä, ovatko ne syntyneet todella veden vai jokin aivan muun aineen tekemänä. Jos siellä on vettä, sieltä voisi erittäin hyvällä tuurilla löytää jopa marsilaisia pöpöjä. Epätodennäköistä, mutta asiaahan ei voi tietää ennen tutkimista. Ikävä kyllä juovien lähelle ei pääse, sillä ne sijaitsevat aivan liian jyrkillä rinteillä Curiositylle.
Mikä tärkeintä, mönkijä ei edes saisi mennä veden lähelle, vaikka voisikin. Syynä ovat mikrobit. Tämä on varsin ironista, sillä laitteen suurin tavoite on etsiä juuri merkkejä vedestä ja elämästä.
Haitallisia eivät kuitenkaan olisi marsilaiset pöpöt vaan laitteen itsensä kuljettamat mikrobit. Niitä on varmasti mukana, sillä Curiosityä ei ole puhdistettu riittävän hyvin. Marsilaiseen luontoon päästessään mönkijän kyytiläiset voisivat saastuttaa vastaan tulevat vesialueet. Pahinta on, että vahinko saattaisi tapahtua jopa useiden kilometrienkin päästä, mikäli tuulenpuuska sattuu tempaamaan pöpöjä oikeaan suuntaan.
Tutkijat pähkäilevätkin nyt, kuinka pitkään erilaiset mikrobit voisivat periaatteessa säilyä Marsissa hengissä , ja että pystyisikö alueella puhaltava tuuli kuljettamaan niitä tuona aikana kilometrejä. Jos todennäköisyys on liian suuri, Curiosity voidaan joutua kääntämään toiseen suuntaan.
Tuolloin tutkijoiden haaveet menisivät mönkään. Mönkijän on nimittäin tarkoitus mutkitella juuri näitä rinteitä ylös Aeolis Mons -vuorelle ja päästä siellä muinaisten ranta- ja pohjakerrostumien kimppuun. Tuoreet valumat voivat vesittää koko touhun. Vaihtoehtoista reittiä riittävän kaukana juovista ei ole.
Curiosityn laskeutumispaikalta nähty Aeolis Mon -vuori (NASA/JPL-Caltech)
Rinnejuovat lienevät ajoittaisia kastumisjälkiä, jotka johtuvat hyvin suolaisen veden virtaamisesta. Johtavan oletuksen mukaan vesi on valtaosan ajasta jäänä rinteiden seinämissä, mutta sulaa ja aktivoituu vuoden lämpimimpinä päivinä. Vielä ei kuitenkaan ole täysin varmaa, ovatko jäljet täysin veden aikaansaamia. Joidenkin oletusten perusteella valumassa on vettä vain häviävän pieni osa, toisten mukaan täysin kuivatkin valumat voisivat aiheuttaa vastaavia juovia.
Rinnejuovia on löytynyt Marsista viime aikoina aina vain enemmän ja enemmän. Määrän kasvu johtuu paitsi aiempaa tarkemmista kuvista, myös samojen paikkojen toistuvasta kuvauksesta eri vuodenaikoina.
Curiosityn ongelma on aivan uusi – muilla laskeutujilla ei vastaavia ole ollut. Teoreettinen perinpohjainen perehtyminen rinnejuoviin sekä Maasta peräisin olevien mikrobien leviämiseen on kuitenkin hyödyksi tulevien Mars-lentojen kannalta.
Pienen auton kokoinen Curiosity on tutkinut Marsia tällä hetkellä neljän vuoden ja yhden kuukauden ajan. Sen ajama kokonaismatka lähentelee jo yhdeksää kilometriä.
Ironisesta ongelmasta kertoi tiedelehti Nature. Suomessa siitä uutisoi ensimmäisenä Tiedetuubi.
Päivän kuvassa on käden bakteereita: 48 tunnin kasvatuksen jälkeen bakteerit, hiivat ja sienet muodostavat kauniin kuvan. Se osoittaa hyvin sen, että käsiä kannattaa pestä tiuhaan – etenkin näin funssa-aikaan – mutta samalla vaikka kuinka hinkkaisit, et pääse mikrobeista eroon. Ja hyvä niin.
Päivän kuvan on tehnyt mikrobiologi Tasha Sturm siten, että hän pyysi kahdeksanvuotiasta poikaansa painamaan kätensä yksinkertaisesti kasvatusliuokseen. Sen jälkeen maljan annettiin olla kahden vuorokauden ajan lämpimässä, kunnes kädessä olleet bakteerit, hiivat ja sienet olivat lisääntyneet ja muodostaneet kukin oman tyypillisen kuvionsa ... ja samalla käden kuvion.
Kuten kuva osoittaa, on käsien peseminen hyvä ajatus, sillä vaikka kuinka mielestämme kätemme olisivat puhtaat, kosketamme käsillämme koko ajan kaikenlaista. Oven kahva, bussin penkki, nenämme, tuttavan käsi ja niin edelleen. Joskus kannattaa kiinnittää huomiota siihen, minne kaikkialle muutaman tunnin kaupunkikäynnin aikana kätensä laittaakaan!
Tulos saattaa kauhistuttaa, mutta samalla kannattaa muistaa, että vaikka mitä tekisimme, emme pääse eroon mikrobeista. Eikä ole tarpeenkaan: elämä maapallolla loppuisi nopeasti, jos ei olisi bakteereita, viruksia, leviä, hiivoja, sieniä, alkueläimiä ja kaikkia muita eliöitä, joita emme näe silmin.
Noin puolet ilmakehän hapesta on mikrobilevien tuottamaa. Mikrobit myös huolehtivat siitä, että luonnon kiertokulku toimii.
Ihmisestä noin 1,5 kg on mikrobeja, emmekä tulisi ilman niitä toimeen. Mikrobit sulattavat ruokamme ja ulosteissamme on valtavasti mikrobeita.
Ne ovat apunamme ruoan valmistuksessa : muun muassa olut, viini ja juustot ovat mikrobituotteita.
*
Lisää kiinnostavia mikrobikuvia ja tietoa näkymättömästä eliömaailmasta on muun muassa hollantilaisen Micropia-museon sivuilla. Esittelemme tänään tätä Amsterdamissa sijaitsevaa museota myös erillisessä artikkelissa ja taustatukea mikrobiasialle antaa myös toinen tänään julkaistu juttu, uudenlainen minuutin selitys.
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.
Eksoplaneettojen elämän edellytysten tarkkaan tuntemiseen ja mahdollisen elämän löytymiseen on vielä matkaa, mutta yksi pieni askel eteenpäin on taas otettu. Kansainvälinen tutkijaryhmä on selvittänyt, millaisin perustein elämää voisi muualta maailmankaikkeudesta löytyä ja miten sitä kannattaa etsiä.
Tutkimuksessa selvitettiin, miten erilaiset Maan elämänmuodot vaikuttavat planeetastamme heijastuneeseen valoon – eli yksinkertaistetusti sanottuna, minkä värisenä meidän tuntemamme elämä ulkopuolisen silmiin tai vastaaviin aistinelimiin näyttäytyy.
Saaduista tuloksista on koottu tietokanta, jossa on kaikkiaan 137 mikrobitasoisen elämänmuodon "sormenjäljet". Kuten sanottua, kaikki eliöt ovat luonnollisesti Maan asukkeja, mutta jos muilla planeetoilla on elämää, se on hyvin suurella todennäköisyydellä yksisoluista, korkeintaan mikrobien kehitysasteella.
Suurimman osan historiastaan myös Maan elämä on ollut mikrobitasoista ja olisi vaatinut tarkastelua mikroskoopin avulla. Eksoplaneettojen tutkiminen sillä tarkkuudella on toistaiseksi kaukaisen tulevaisuuden – mahdollisesti toteutumaton – haave, mutta jopa yksisoluiset eliöt jättävät jälkensä planeetasta heijastuneeseen valoon.
Vaikka kaukaisella eksoplaneetalla olisi kehittynyttäkin elämää, se on jossakin vaiheessa ollut yksisoluista ja siinä muodossa sitä todennäköisesti esiintyisi edelleen. Erilaiset mikrobit vaikuttavat siihen, minkä väriseltä elollinen eksoplaneetta näyttää ja nyt – kiitos uuden tutkimuksen myötä syntyneen tietokannan – tiedämme miltä elollinen Maa näyttäisi kaukaa katsottuna.
"Tietokannan avulla olemme saaneet ensimmäisen kerran vihiä siitä, miltä muut maailmat voisivat näyttää. Tutkimuksessa tarkasteltiin laajaa joukkoa erilaisia eliöitä, joista osa viihtyy hyvin ankarissa oloissa", toteaa tutkimuksessa mukana ollut tähtitieteen professori Lisa Kaltenegger (kuvassa).
Kaltenegger johtaa Cornellin yliopiston vastaperustettua "Vaaleansinisten pisteiden instituuttia" (Institute for Pale Blue Dots), jonka tutkimuskohteena ovat eksomaailmat ja erityisesti elämän kannalta suotuisat kiviplaneetat.
Eksoplaneetoilla mahdollisesti esiintyvä elämä poikkeaa todennäköisesti huomattavasti Maassa tapahtuneen evoluution tuotoksista. Tuntemalla oman planeettamme elämän aikaansaama värimaailma, tiedämme tai ainakin voimme yrittää arvata, mitä vieraalta elämältä voi odottaa. Kunhan saamme rakennettua riittävän tehokkaita teleskooppeja, joilla mahdollisen elämän sormenjäljet pystytään erottamaan.
Tutkimuksesta kerrottiin Cornellin yliopiston tiedotteessa ja se on ilmestynyt 16. maaliskuuta Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisussa, joka on ladattavissa täältä. Itse tietokanta löytyy Cornellin yliopiston sivuilta.
Kuvat: Vasyl Kacapyr
Jokainen vatsavaivoista kärsinyt tai parhaillaan ongelman kanssa elävä tietää omakohtaisesti, että otsikon väite pitää paikkansa. Lääkäreille ruoansulatuskanavassamme syntyvät kaasut tosin voivat kertoa vielä enemmän siitä, kuinka voimme ja mikä mahdollisesti on vialla.
Elimistössämme elää yli 10 000 erilaista mikrobilajia, ja näistä suuri osa on löytänyt mukavan kodin ruoansulatuskanavastamme. Suurin osa näistä on meille erittäin hyödyllisiä, emmekä itse asiassa voisi elää ilman niitä. Osa ei kuitenkaan ole erityisen mukavia, ja myös hyödylliset mikrobit voivat heittäytyä joskus hankaliksi.
Eräs tapa saada selvyyttä siitä mitä vatsassa ja suolistossamme oikein tapahtuu on tutkia siellä syntyviä kaasuja. Siis ujostelematta sanottuna analysoida pieruja. Ne syntyvät bakteerien pilkkoessa syömäämme ruokaa, ja kuten tiedetään, toiset ruoat tuottavat oheistuotteena enemmän kaasua kuin toiset.
Lisäksi erilaiset bakteerit tuottavat omanlaisia kaasujaan, joten bakteerikantoja on mahdollista tunnistaa kaasujen avulla. Kaasut voivat kertoa myös suoraan monen epätavallisemman sairauden lisäksi esimerkiksi ärtyneen suolen oireyhtymästä tai laktoosi-intoleranssista. Periaatteessa siis myös näiden yleisten, mutta tavallisesti mutu-pohjalta diagnosoitavien sairauksien selvittäminen olisi mahdollisesta myös pakokaasujamme tutkimalla.
Ruoansulatuskanavan kaasujen tutkimusta on tehty aikaisemmin jo jossain määrin, mutta tulokset ovat olleet epätarkkoja tai menetelmät hankalia. Nyt kaasunäytteiden ottamiseen on tulossa apua, koska australialaistutkijat ovat kehittäneet tavan saada näytteitä suoraan sisältämme.
Asiasta kertova artikkeli ilmestyi eilen Trends in Microbiology -lehdessä.
Melbournessa olevan Monash-yliopiston ja Melbournen kuninkaallisen teknillisen instituutin (RMIT) tutkijoiden kehittämässä pienessä, nieltävässä kapselissa on minikokoinen kaasusensori, pieni tietokone ja bluetooth-lähetin, jonka avulla tietoja voidaan lukea vaikkapa älypuhelimella.
“Tiedämme hyvin, että mikro-organismit ruoansulatuselimistössä tuottavat kaasuja toimiessaan, mutta emme tiedä paljoakaan siitä, miten ne vaikuttavat terveyteemme”, toteaa ryhmää johtanut professori Kourosh Kalantar-zadeh.
“Ruoansulatuskanavassa syntyvien kaasujen tarkempi mittaaminen auttaa meitä ymmärtämään paremmin miten siellä olevat mikro-organismit vaikuttavat ruoansulatuselimistön toiminnallisiin poikkeamiin ja ruoansulatuksen tehokkuuteen, ja auttaa osaltaan kehittämään uusia analysointimenetelmiä sekä hoitoja.”
Kalantar-zadehin mukaan lähes puolet australialaisista kärsii ruoansulatusongelmista vähintään kerran vuodessa ja helppokäyttöiset kapselit voisivat auttaa ihmisiä sovittamaan ruokavalionsa juuri heille sopivaksi.
Tekniikkaa on testattu jo eläimillä – ja itse asiassa eräs syy kapselin kehittämiseen oli sen käyttäminen lampaiden ja lehmien ruoansulatuksen tutkimuksessa. Niillä kun kaasua syntyy enemmän ja eläimet eivät pysty kertomaan itse tuntemuksistaan eläinlääkäreille.
Elämän synty on edelleen hämärän peitossa, mutta maapallo on kiistatta elävä planeetta – ja on ollut sitä jo pitkään. Liki 3,5 miljardia vuotta vanhoissa stromatoliiteissa on jälkiä muinaisista sinilevistä, mutta tähän asti on arveltu, että vielä kaksi miljardia vuotta sitten elämä oli melko rajoittunutta.
Tuolloin eliöiden katsotaan "oppineen" käyttämään hyväkseen ilmakehän typpeä, joka on tärkeä osa esimerkiksi dna-molekyylin rakennetta. Siitä alkoi elämän monimuotoistuminen ja levittäytyminen yhä laajemmille alueille nuoren Maan merissä.
Washingtonin yliopistossa tehty tutkimus, joka julkaistiin 16. helmikuuta Nature-tiedelehdessä (maksullinen), aikaisti monimuotoisemman elämän kehittymistä yli miljardilla vuodella. Luoteis-Australiassa sijaitsevissa sedimenttikivissä on kemiallisia viitteitä mikrobien typensidonnasta jo 3,2 miljardin vuoden takaa.
Tutkimusryhmään kuuluneen Roger Buickin mukaan aiemman käsityksen mukaan nuoren Maan elämä pärjäsi vaivoin vihamielisessä ympäristössä ja vasta typensidonnan myötä alkeelliset mikrobit alkoivat kukoistaa. Mitä ilmeisimmin niin tapahtui jo paljon otaksuttua aikaisemmin.
Tutkimuksessa tarkasteltiin kaikkiaan 52 näytettä, joiden ikä vaihteli 2,75 miljardista 3,2 miljardiin vuoteen. Näytteet oli kerätty Etelä-Afrikasta ja Luoteis-Australiasta (kuva alla). Sedimenttikerrokset ovat muodostuneet muinaisten mantereiden reunamilla, joten niiden kemialliseen koostumukseen ei ole vaikuttanut esimerkiksi merenalainen vulkanismi.
Kaikkein vanhimmissakin nyt tutkituissa kivissä on merkkejä siitä, että elämä osasi jo hyödyntää ilmakehän typpeä. Eri typpi-isotooppien runsaudet viittaavat siihen, että typensidonta on tapahtunut yksisoluisissa eliöissä esiintyneiden entsyymien ansiosta. Elottomat kemialliset prosessit eivät niitä selitä.
Typensidonta edellyttää typpimolekyylin vahvan kolmoissidoksen murtamista, jolloin eliöt kykenevät hyödyntämään yksittäisiä typpiatomeja. Typen hajottamisen arvellaan onnistuneen molybdeenipohjaisen entsyymin ansiosta.
Sama entsyymi on edelleen yleisin typensidonnassa vaikuttava yhdiste. Nykyisin se ei ole ihme, sillä maapallolla on hapen vaikutuksesta runsaasti molybdeeniä.
Nuoressa Maassa tilanne oli toinen, koska silloin ilmakehässä ei vielä ollut vapaata happea, joka hapettumisen ansiosta olisi kuluttanut kiviä ja vapauttanut niistä molybdeeniä. Alkuaineen esiintyminen riittävän suuressa määrin muinaisuudessa onkin arvoitus.
Aiemmin tällaisten entsyymien arveltiin muodostuneen 1,5–2,2 miljardia vuotta sitten, mutta tuore tutkimus siirtää niiden syntyä vähintään miljardilla vuodella aiemmas.
Tutkijoiden mukaan molybdeenin määrä saattaa viitata siihen, että jo hyvin kauan sitten yksisoluisia eliöitä esiintyi myös maalla. Ne olisivat vapauttaneet happea, joka puolestaan olisi reagoinut kivien ja kallioiden kanssa.
Nyt kun muinaisen Maan "typpikriisi" näyttää osoittautuvan olemattomaksi, seuraavaksi on tarkoitus tutkia, liittyykö esimerkiksi kupariin, kobolttiin tai sinkkiin ilmiöitä, jotka olisivat voineet rajoittaa varhaisen elämän kehittymistä mutkikkaammaksi.
Tutkimuksesta kerrottiin Washingtonin yliopiston uutissivuilla.
Tiedetuubi © 2012-2024
