Merten kameleontilla on vain yksi pieni hidaste: se ei itse näe värejä



Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2009



Jos eläisit pehmeäruumiisena nilviäisenä meren terävähampaisten kalojen keskellä, tulisiko mieleesi, että suojakuoresta luopuminen on hyvä keksintö? Jostain syystä mustekaloista sikisi kuorettomia muotoja mesotsooisella kaudella eli dinosaurusten aikaan, juuri kun kamppailu merten herruudesta oli kovinta kalojen ja muun muassa kalaliskojen kanssa. Silloin kehittyivät nykyiset seepiat, kalmarit ja tursaat.

Kuorettomuus ei kuitenkaan ollut niin kamalaa kuin äkkiseltään kuulostaa, vaan siitä seurasi etuja. Mustekaloista tuli parempia uimareita, ja ne mahtuivat ahtaisiin onkaloihin suojautumaan ja myös itse saalistamaan.

Lisäksi alastomat mustekalat kehittyivät hampaallisten petojen luomassa evoluutiopaineessa naamioitumisen mestareiksi. Niiden kyky vaihtaa väriään on eläinkunnassa vertaansa vailla. Edes kameleontit eivät esitä yhtä kirjavaa repertoaaria eivätkä vaihda väriään yhtä nopeasti kuin ne.


Värien mestari on värisokea!

Koska piiloutumiskyky pitää mustekalat hengissä, on luontevaa, että niillä itsellään on hyvä näkö ja pitkälle kehittynyt hermosto.

Niiden aivot ovat selkärangattomien suurimmat: ruumiinkokoon verrattuna isommat kuin kalojen. Mustekalojen oppimiskyky onkin kokeissa todettu erinomaiseksi.

Oppimisen osuus naamioitumisessa on vielä selvityksessä, mutta tutkimusten perusteella mustekalat tarvitsevat värinvaihdossa ainakin näkökykyään.

Siksi onkin yllättävää, että lähes koko mustekalakunta on nykytietämyksen mukaan värisokeaa.


Vain yksi laji erottaa kirjon

Itse asiassa värinäkö on löydetty vain yhdeltä mustekalalta, tulikärpäskalmarilta (Watasenia scintillas), joka on syvänmeren laji. Aivan ihmismäisesti ei tämäkään laji näe.

Värinäöllä tarkoitetaan, että silmässä on erilaisia näköpigmenttejä, jotka reagoivat valon eri aallonpituusalueisiin niin, että ne näkyvät värien kirjona. Jos silmässä on vain yhdenlaista pigmenttiä, kaikki näkyy yhden värin sävyinä kuin mustavalkovalokuvassa. Tämä on useimpien mustekalojen tilanne. Ihmisen silmässä on kolmea erilaista pigmenttiä, ja se on sopeutunut savannivalaistukseen. Tulikärpäskalmarin silmä on sopeutunut meren syvyyksiin, ja sen kolme eri pigmenttiä aistivat vihreän ja sinisen valon muunnelmia.

Useimmat mustekalat näkevät kokeiden mukaan vain vihreän sävyjä ainokaisella pigmenttityypillään. Tämä ei haittaa sukeltaessa, sillä veden syvetessä värit häviävät yksi kerrallaan, ja lopulta jäljelle jää vain juuri vihreä. Jollakin tavalla samat otukset onnistuvat kuitenkin tuottamaan naamiosävyjä, jotka sulautuvat taustaan matalikonkin valaistuksessa ja huijaavat värejä näkeviä petokaloja ja tutkimussukeltajia.

Tutkijoilla riittää siis pähkäiltävää, kun he koettavat selittää, miten mustekalat selviytyvät mahdottoman tuntuisesta haasteestaan.


Värinvaihtajia kahta tyyppiä

Paljon tiedetään ainakin jo siitä, miten mustekalojen pinta tuottaa niin monia sävyjä. Niiden ihossa on kahdenlaisia väriä muuttavia rakenteita:

Kromatoforit esittelevät vaihtuvia väripigmenttejä. Kromatoforien ympärillä olevia lihaksia supistamalla mustekala pystyy peittämään ja paljastamaan pigmenttejä sen mukaan, mitkä sulautuvat parhaiten ympäristöön.

Reflektorisolut puolestaan heijastavat värejä, jotka eivät johdu pigmentistä vaan valoa heijastavasta tai taittavasta rakenteesta.

Reflektorisoluista leukoforit ovat valkoisia valkoisessa valossa mutta näyttävät sinisiltä sinisessä ja keltaisilta keltaisessa valossa. Tämä ympäristön suora heijastuminen selittää osan eläimen naamioitumiskyvystä.

Reflektorisolujen toisen tyypin, iridoforien, väri perustuu interferenssi-ilmiöön, samaan väripaljouteen joka on nähtävissä esimerkiksi vedenpinnalla kelluvassa öljyssä, saippuakuplassa, kalojen suomuissa tai trooppisten perhosten ja lintujen kirkkaankiiltävissä sävyissä.

Mustekalojen iridoforit ovat kuitenkin siitä ainutlaatuisia, että niissä on säätöominaisuus. Kalmareista on hiljattain löydetty reflektiiniproteiini, jonka avulla ne kykenevät avaamaan iridoforit näkyviin ja sulkemaan ne piiloon. Mistään muusta eläimestä ei tunneta vastaavaa.

Eräät mustekalat hämmentävät petoja liikuttelemalla värikuvioita ruumiinsa puolelta toiselle. Näin toimivat seepiat, jotka ovat mustekaloista kaikkein taitavimpia värinvaihtajia, ja tursaidenkin on havaittu käyttäytyvän vastaavasti.


Myös ihon tekstuuri muuttuu

Tärkeitä naamioinnissa ovat myös ihon rakenne eli tekstuuri ja ruumiin kuviointi.

Tekstuuri vaikuttaa valonheijastukseen, ja erityisesti tursaat kykenevät säätämään sitä ihon lihasnystyjen avulla. Näin tursaat matkivat taikurimaisesti esimerkiksi kiviä, koralleja ja kampeloita.

Mustekalojen kuvioitumiskykyä ovat tutkineet muun muassa yhdysvaltalainen Roger Hanlon ja brittiläinen John Messenger. He luokittelevat värivaihtoehdot kolmeen kategoriaan:

- yksiväriseen naamiosävyyn

- kirjavuuteen, kuten marmori- tai täpläkuviointiin

- kehon ääriviivojen hämärtymiseen eli "tilkkuisuuteen".


Mustekaloilla oma salakieli

Mustekalat osaavat piilottaa pedoilta itsensä lisäksi myös lajinsisäisen viestintänsä. Tämän ne tekevät lähettämällä polarisaatiosignaaleja. Mustekalojen omissa silmissä on "polarisaatioaurinkolasit", ja tästä on hyötyä viestinnän lisäksi saalistuksessa.

Monien meduusojen, äyriäisten ja kalojen naamioituminen perustuu läpinäkyvyyteen. Läpinäkyvä eliö kuitenkin paljastuu polarisaatioaistilla, koska otus polarisoi valoa: vain osa kulkeutuu sen läpi. Vastaavasti ihminenkin näkee vedenpinnan alta kalat paremmin polarisoivilla aurinkolaseilla kuin paljain silmin.

Lajinsisäisenä salakielenä polarisaatiosignaalit ovat nerokkaita. Mustekalat pystyvät naamioituneina lähettämään polarisaatiosignaaleja lajitovereilleen niin, etteivät muut eläimet huomaa mitään. Kirkkaat mutta polarisoituneet valosignaalit kulkeutuvat kaksikerroksisen ihon alakerroksesta yläkerroksen naamiopigmenttien läpi ja näkyvät vain lajitoverin polarisaatioaistilla.

Vastaava ilmiö tunnetaan esimerkiksi ultravioletilla viestiviltä miekkapyrstökaloilta, joita niiden ultraviolettisokeat saalistajakalat eivät näe.

Polarisaatiosignaaleilla mustekala lähettää sinetöityjä lemmentunnustuksia vastakkaiselle sukupuolelle ja torjuu tunkeilevia lajitovereita reviiriltään. Viesteillä, joita peto ei havaitse, voi myös itseään vaarantamatta varoittaa lajitovereita uhasta. Piiloutumistaito saattaa siis perustua myös naapurien vinkkeihin.


Pimeässä syttyy hämäysvalo

Ehkä ehdit jo ihmetellä, miksi kummassa juuri syvänmeren pimeydessä elävä tulikärpäskalmari on kehittänyt värinäön, vaikkei sitä ole pintavesien lajeillakaan.

Hyvä selitys on, että tulikärpäskalmari tuottaa omaa valoaan. Bioluminesenssi on meren uumenissa yleistä, ja siksi siellä ei ole yleistynyt toisenlaisen pimeyden asukeille eli luolaeliöille ominainen sokeus, vaan pikemminkin hyvänäköisyys.

Lisäksi tulikärpäskalmari nousee pintavesiin lisääntymään, ja sen massakutu on todellinen valospektaakkeli. Siinä värinäkö auttanee tunnistamaan lajitoverien lamput luonnonvalon seasta.

Valontuotosta on hyötyä myös naamioitumisessa ja hämäyksessä. Näistä löytyy esimerkkejä muista syvänmeren kalmarilajeista.

Heteroteuthis dispar suihkuttaa valaisevaa mustetta hämätäkseen vastustajiaan konfliktitilanteessa.

Esimerkiksi Histioteuthis dolfeini osaa puolestaan mukautua pinnalta tulevaan valoon niin, ettei se muodosta helposti havaittavaa siluettia petojen iloksi.

Valoympäristöön sekoittumista säätelevät silmän ulkopuoliset vesikkelit, jotka aistivat valon voimakkuutta kuin kameran valotusmittari. Tämä on todettu muun muas¬sa kokeissa, joissa kalmarin silmät peitettiin.

Valaisevilla kalmareilla silmän ulkopuolinen vesikkeli aistii valon eri aallonpituuksia värejä näkevän silmän kaltaisesti ja auttaa täsmällisen hämäysvalon tuottamisessa.

Tämähän kuulostaa lupaavalta. Voisiko silmän ulkopuolinen vesikkeli selittää muutkin naamioitumiskyvyt? Ikävä kyllä ei. Vesikkelit aistivat valoa ylipitkävalotteisen kameran hitaudella, eikä niistä olisi hyötyä mustekalan nopeissa värimuutoksissa.


Yrityksen ja erehdyksen kautta?

Tutkijat eivät ole nostaneet käsiään pystyyn mustekalamysteerin edessä, vaan kameleonttimaisuutta on yritetty selittää monella tavalla. Kyky nähdä ääriviivoja ja vihreän sävyjä ei millään riitä. Mitä siis sen lisäksi?

Tutkijat Saidell, Lettvin ja Mcnicholl esittivät jo vuonna 1983, että värien näkö perustuisi polarisaationäköön. Polarisaatio olisi teorian mukaan kuin väri, ja mustekalojen värimaailma muodostuisi polarisoituneesta ja polarisoitumattomasta valosta.

Teoria ei kuitenkaan ole saanut tukea tutkimuksista. Lisäksi kritiikkiä on herättänyt se, että tällainen värinäkö perustuisi vain kahteen valotyyppiin eikä kolmen aallonpituusalueen vertailuun silmässä, kuten useilla kaloilla ja nisäkkäillä, tai neljän alueen vertailuun, kuten eräillä kaloilla ja päiväpetolinnuilla.

Toinen teoria, jonka mukaan mustekalat aistisivat värejä suoraan ihollaan, ei sekään ole saanut tukea kokeista.

Nyt tutkimuskohteeksi on noussut uusi selitysmalli. Sen mukaan mustekalat keräävät tietoa naamiointinsa toimivuudesta ja parantavat sitä oppimalla. Käytännön piiloutumistilanteissa ne ikään kuin lyövät vetoa eri naamioitumistempuistaan ja räväyttävät sitten esiin parhaaksi arvioimansa muunnelman.

Aiemmat yhteenotot vihollisten kanssa ovat tässä uhkapelissä valttia, koska niistä eläin on saanut elintärkeää kokemusta petoksen menestysmahdollisuuksista. Myös lajitoverien salaiset neuvot voivat olla kalliita petojen pettämisessä.

Siltä varalta, että bluffi paljastuu, jäljellä on vielä yksi valttikortti. On aika suihkauttaa musteet tunkeilijan silmille ja vaihtaa maisemaa.


Nuutti Kangas on filosofian tohtori ja biologi, joka on työskennellyt tutkijana mustekalaekspertti Roger Hanlonin laboratoriossa Yhdysvalloissa.


Aiheesta lisää:

Roger Hanlon ja John Messenger: Cephalopod Behaviour (Cambridge University Press 1996)

Hanlonin nettisivut:
www.mbl.edu/mrc/hanlon/index.html


Mustekaloja kolmea tyyppiä


- Tursailla (engl. octopus) on tutin muotoinen ruumis ja kahdeksan samanmittaista lonkeroa. Tursaat liikkuvat yksin ja viettävät enimmän aikansa piilossa merenpohjan onkaloissa. Ne ryömivät lonkeroillaan tai uivat.

- Seepioilla (engl. cuttlefish) on pitkänomainen, hieman litteä ruumis ja kymmenen lonkeroa, joista kaksi on muita pidempää. Seepiat liikkuvat yksin ja viihtyvät pohjalla mutta ovat myös hyviä uimareita. Niillä on levymäinen sisäkuori, joka koostuu huokoisesta kalkista.

- Kalmareilla (engl. squid) on keihäänkärkimäisen kapea ja pitkä ruumis ja kymmenen lonkeroa, joista kaksi on muita pidempää. Kalmarit ovat vikkeliä uimareita ja liikkuvat usein avomerellä parvina. Tähän ryhmään kuuluvat suurimmat mustekalat, jättiläiskalmarit.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25737
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1186
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.