BLOGIT

Tartossa, Virossa päättyi juuri lääketieteen filosofian Eurooppalaisen yhdistyksen (European Society for Philosophy of Medicine and Health Care) kokous. Osallistujia oli puolisentoista sataa 36 eri maasta. Tämänvuotisen kokouksen teemana oli eurooppalainen bioetiikka globaalissa kontekstissa. Vaikka perinteiset aiheet abortista eutanasiaan jaksavat edelleen herättää kiivaita väittelyitä – näihin liittyviä eettisiä kysymyksiä tullaan tuskin koskaan ratkaisemaan – yhä kasvavan ongelmakentän näyttää muodostavan kansainvälinen tutkimustoiminta ja sen eettisesti kestävä säätely.

Kansainväliseen tutkimustoimintaan liittyvät ongelmat voidaan karkeasti jakaa kolmeen ryhmään: monikansalliset tutkimusprojektit, kehittyvissä maissa tehtävä tutkimus sekä näiden taustalta nouseva kysymys moraalisääntöjen sitovuudesta, eli siitä, onko olemassa kaikkia sitovia moraalisia normeja, onko moraali kulttuurisidonnaista vai onko se kenties jotakin näiden väliltä.

Monikansallisissa tutkimusryhmissä ongelmia aiheuttaa tutkimustoimintaa säätelevien lakien ja ohjeistojen vaihtelevuus. Esimerkiksi Britanniassa alkioita voidaan tuottaa tutkimustarkoituksiin, kun taas Saksassa uusien kantasolulinjojen luominen hedelmöityshoidoissa ylijääneistä alkioista on sekin kiellettyä - alkioiden tuottamisesta yksinomaan tutkimustarkoituksiin ei voi edes puhua. Tällaisissa tapauksissa ei aina ole selvää minkä maan lainsäädännön mukaan tutkimusryhmän tulisi toimia ja miksi, vai tulisiko aina noudattaa sen maan lakeja jonka rajojen sisällä tutkimus tapahtuu? Entäpä onko kansallisilla rahoittajatahoilla tähän jotakin sanomista?

Kehittyvissä maissa tehtävä tutkimus herättää ison joukon eettisiä ongelmia. Osa näistä on käytännöllisiä, osa eettisiä ja osa liittyy laajemmin globaaliin oikeudenmukaisuuteen. Iso osa kehittyvissä maissa tehtävästä tutkimuksesta tulee ensisijaisesti hyödyttämään ihmisiä kehittyneessä maailmassa eikä ajatusta ihmisten hyväksikäytöstä näin oikein voi välttää. Tutkimuksen tekeminen kehittyvissä maissa on vähäisen paikallisen säätelyn vuoksi helpompaa ja resurssien puolesta halvempaa kuin vastaavien hankkeiden toteuttaminen rahoittajamaissa. Ei myöskään ole selvää kuinka vapaaehtoista tutkimukseen osallistuminen on olosuhteissa, joissa tämä voi olla ainoa mahdollisuus hoitoon. Osan mielestä tämä ei ole ongelma, sillä eihän siinä voi olla mitään väärää, jos paikallisväestölle tarjoaa mahdollisuuden, jota heillä ei muutoin olisi. Koska tutkimuksiin kuitenkin sisältyy aina joitakin riskejä, koska mahdollinen verrokkiryhmä jää ilman tutkittavan lääkkeen tai hoidon mahdollisia hyötyvaikutuksia ja koska lopulliset hyödyt menevät muualle, tämän toiminnan näkeminen eettisesti ongelmallisena vaikuttaa perustellulta. Käytännöllisiä ongelmia herää muun muassa kun tutkittavilta lähdetään hakemaan suostumusta tutkimukseen. Koulutustason alhaisuus, kulttuurien erilaisuus ja poikkeavat päätöksentekomallit saattavat tehdä kommunikaation tutkijoiden ja tutkittavien välillä hankalaksi. Useasti kysymykseksi nousee paikallisten tapojen sovittaminen yleismaailmallisiin tutkimuseettisiin sääntöihin.

Osin tämä koko keskustelu palautuu kysymykseen siitä, onko olemassa universaaleja, kaikkia sitovia moraalinormeja vai onko etiikka aidosti erilaista eri kulttuureissa. Pyytäessään suostumusta tutkittavalta itseltään eikä paikallisen käytännön mukaan esimerkiksi aviomieheltä, perheenpäältä tai kylänvanhimmalta, onko tutkija varmistamassa universaalin eettisen säännön - yksilön itsemääräämisoikeuden - toteutumista vai pakottamassa omia arvojaan kulttuuriin, jossa niitä ei tunneta? Länsimainen yksilökeskeisyys koetaan useissa muissa kulttuureissa vieraaksi, mutta toisaalta yksilön ohittaminen päätöksenteossa voisi mahdollistaa väärinkäytöksiä ja tuntuisi sotivan yleisempiä eettisiä periaatteita vastaan. Yhteisen näkemyksen löytäminen koskien kaikille yhteisiä moraalisia normeja on yllättävän vaikeaa. Vaikka käsitteen tasolla ajatus ihmisarvon kunnioittamisesta saattaa saada kohtuullisen laajan kannatuksen, syvemmässä analyysissä käy hyvin nopeasti selväksi, että näkemykset siitä, mitä ihmisarvon kunnioittaminen oikeastaan tarkoittaa ja kenelle ihmisarvo kuuluu eroavat suuresti toisistaan.

Kaikki globaalista tutkimusetiikasta puhujat Tarton kokouksessa uskoivat, että on olemassa yleismaailmallisia kaikkia sitovia moraalisääntöjä, mutta ajautuivat aina ongelmiin pyrkiessään selittämään mistä nämä säännöt nousevat ja miksi nimenomaan heidän esittämiensä sääntöjen tulisi sitoa moraalisia toimijoita kaikkialla maailmassa. Viikon päästä alkaa Rijekassa, Kroatiassa kansainvälisen bioetiikan yhdistyksen (International Association of Bioethics) kokous, jossa tulen varmasti kuulemaan lisää ratkaisuehdotuksia.

Tiedelehden vakituinen avustaja Jani Kaaro on tehnyt jotain erinomaisen epätavallista. Hän julkaisee huomenna tieteellisessä NeuroReport-julkaisussa uuden käsityksen migreenin synnystä yhdessä Harvardin yliopiston professorin Nouchine Hadjikhanin kanssa. Ensi perjantain Sciencessä ilmestyy juttu Kaaron saavutuksesta.

Ihmeellistä siinä on se, että Kaarolla ei ole mitään tieteellistä eikä muuta koulutusta. Lukiokin jäi kesken jo ensimmäisellä luokalla, kun hän lähti keväällä katsomaan lintujen kevätmuuttoa eikä tullut takaisin. Kyseessä ei ollut pelkkä päähänpisto, sillä Kaaro oli inhonnut koulua ensimmäisestä päivästä lähtien.

Oppinsa Kaaro on ammentanut vapaan tiedetoimittajan työstä. Kun hän aikoinaan kirjoitti ensimmäisiä juttujaan modernista lääketieteestä, työ oli yhtä tuskaa. “En ymmärtänyt mitään. Mutta pakko oli opetella. Että voi kirjoittaa tieteestä täytyy ymmärtää sitä”, Kaaro kertoi äsken puhelimessa. Samaan aikaan hänen kännykkänsä piippasi muiden onnittelijoiden ja uteliaiden soittajien puheluita.

Tieto ja ymmärrys on karttunut juttu jutulta. Nyt Kaaro sanoo, että tieteen tulokset eivät ole maallikollekaan vaikeita, kunhan niihin perehtyy. “Ja toimittaja voi aina soittaa ja kysyä. “Vaikeaa on se, miten tulokset saadaan. Siihen tarvitaan myös laboratoriot ja muut tykötarpeet.

Migreenin syytä toimittaja alkoi etsiä, kun suuressa tutkimuksessa oli todettu, ettei sydämen aukon sulkeminen lopettanutkaan potilaiden päänsärkyjä, vaikka migreenin ja sydämessä olevan reiän välillä oli havaittu yhteys. Kaaro alkoi googlata esiin tutkimuksia aiheesta samalla kun hän istui iltoja nukuttamassa pientä huonounista poikaansa.

“Aikaa oli rajattomasti ja minä notkuin netissä. Ensin ei löytynyt mitään.” Sitten alkoi löytyä palasia, eri alojen tutkimuksia jotka loksahtelivat toistensa lomaan kuin palapelin palat. Sydämen lateralisaatiota eli sen puoliskojen oikeaa kehitystä sikiönkehityksessä ohjaa Nodal-geeniryhmä. Sen virheellisen toiminnan vuoksi niiden väliseen seinämään voi jäädä aukko tai sydän voikin asettua ihmisen rinnassa oikealle puolelle. Saman geeniryhmän virhetoiminta voi myös siirtää sivuun aivoissa sijaitsevaa käpylisäkettä. Käpylisäke taas reagoi valoon ja säätelee vuorokausirytmiä. Kirkas valo usein laukaisee migreenin.

Reikä sydämessä ei aiheutakaan migreeniä, vaan niillä on sama syy, Nodal-geenien toimintahäiriö, jonka voi aiheuttaa epänormaali serotoniinin säätely. Kaaro lähetti hypoteesinsa sähköpostissa tutkijoille, jotka pitivät sitä uskottavana. Hypoteesia testaamaan löytyi migreenin tutkija ja radiologi Hadjikhani, jolla oli aivokuvia migreenipotilaista.

Hänkin löytyi netistä, osui Kaaron silmiin toimittajien Eurekalert-palvelusta. Googlen kuvahaku osoitti, että professori näyttää ystävälliseltä, joten Kaaro uskaltautui jälleen lähettämään sähköpostia. Hän sai myös ystävällisen vastauksen. Ja vuoden kuluttua Hadjikhani oli ehtinyt tarkastaa aivokuvista migreenipotilaiden ja verrokkien käpylisäkkeiden sijainnit. Ne todellakin poikkesivat toisistaan. Loppu on tällä viikolla lehdissä.

Kaaro arvelee, että hänellä kävi tolkuton tuuri, kun hän löysi juuri oikean ihmisen. Harvardin professori näki hänen hypoteesinsa arvon, pystyi testaamaan sen keskeisen osan ja halusi kaiken lisäksi antaa alkuperäiselle esittäjälle kunnian joka hänelle kuuluu, merkitä Kaaron Kaaron artikkelin kolmen kirjoittajan joukosta ensimmäiseksi.

Jos nyt joku muukin pieni ihminen huomaa läppärinsä takana, että on keksinyt vastauksen johonkin selvittämättömään tieteelliseen ongelmaan, mitä hänen kannattaisi tehdä?

“Älä luovuta”, neuvoo Kaaro. “Onnittele itseäsi, ehkä kukaan muu ei tule onnittelemaan, ellei käy oikein hyvä tuuri.” Muitakin neuvoja Kaarolta irtoaa. “Jos ei ole oikein mitään koulutusta etkä osaa oikein mitään, rupea tiedetoimittajaksi. Siinä ainakin opit paljon.”

Pimeä aine on menestynyt hypoteesi, joka on selittänyt useita gravitaatioon liittyviä havaintoja ja tehnyt onnistuneita ennustuksia, galaksien liikkeistä mikroaaltotaustaan. Jotta pimeän aineen olemassaolo voitaisiin katsoa todistetuksi, tarvittaisiin kuitenkin havaintoja pimeästä aineesta itsestään, ei vain sen painovoimasta.

Pimeän aineen havaitsemiskeinot jaetaan suoriin ja epäsuoriin. Suora havaitseminen tarkoittaa sitä, että pimeän aineen hiukkaset tavoitetaan laboratoriossa, kun taas epäsuorassa havaitsemisessa nähdään vain pimeän aineen hiukkasista syntyvää säteilyä.

Suora havaitseminen olisi selkeintä. Neutriinot on löydetty hiukkaskiihdyttimissä ja se saattaa onnistua pimeän aineen kohdallakin. Monet toivovat, että Large Hadron Colliderin (LHC) hiukkastörmäyksissä CERNissä syntyisi pimeän aineen hiukkasia. Kiihdytinkokeiden hyvä puoli on se, että niitä on mahdollista toistaa, ja olosuhteet ovat tarkkaan hallittuja. Hiukkasten ominaisuuksia on siten mahdollista selvittää yksityiskohtaisesti. Kääntöpuolena on se, että jos pimeän aineen hiukkasen massa ja vuorovaikutukset eivät satu olemaan LHC:n luotaamalla alueella, ei kiihdytin näe pimeästä aineesta jälkeäkään.

Suoraan havaitsemiseen on olemassa kehittyneitä hiukkaskiihdyttimiä halvempi vaihtoehto. Jos pimeää ainetta on olemassa, sitä kulkee jatkuvasti maapallon läpi. Pimeän aineen vuorovaikutus tavallisen aineen kanssa on heikko, mutta ei aivan olematon, joten pimeä aine välillä tönii tavallista ainetta. Tällä hetkellä on kymmenisen eri koetta, joissa yritetään huomata tämä häiriköinti. Kokeissa vahditaan syvällä maan alla tarkkaan eristettyä aineen palaa, ja odotetaan, että joku atomi kokee yllättävän töytäisyn. Tämän lähestymistavan kauneus on sen yksinkertaisuudessa. Toisaalta se, että kokeet eivät ole herkkiä pimeän aineen tarkalle luonteelle, tekee niiden tulkinnasta on vaikeampaa. DAMA-niminen koe on väittänyt löytäneensä pimeän aineen jokunen vuosi sitten, mutta muut ryhmät eivät ole pystyneet varmentamaan havaintoa, ja asia on auki.

Epäsuoran havaitsemisen lähtökohtana on se mahdollisuus, että pimeä aine koostuu sekä hiukkasista että niiden antihiukkasista. Nämä annihiloituvat kohdatessaan ja tuottavat korkeaenergistä säteilyä. Pimeä aine saattaa myös hajota kevyemmiksi hiukkasiksi, radioaktiivisten ydinten tapaan. Säteilyn energiasta voidaan päätellä hiukkasen massa, ja hyvällä tuurilla muitakin ominaisuuksia. Esimerkiksi edellisessä merkinnässä mainitut oikeakätiset neutriinot tunnistaa röntgensäteistä, kun taas fotonin supersymmetrisen partnerin annihilaatiosta seuraa tyypillisesti gammasäteilyä.

Koska pimeän aineen vuorovaikutukset ovat heikkoja, hiukkaset ja antihiukkaset kohtaavat harvoin, eikä säteilyä tulvi joka puolelta. Löytääkseen pimeää ainetta pitää katsoa jonnekin, missä sen tiheyden pitäisi olla suuri. Linnunradan keskusta on hyvä paikka yrittää, samoin kääpiögalaksit. Suurin ongelma on se, että galaksien keskustasta tulee kaikenlaista säteilyä muutenkin, ja pimeän aineen osuuden erottaminen on monimutkaista puuhaa. Mahdollisesti pimeästä aineesta kieliviä säteilyhavaintoja on olemassa muutama. Tällä hetkellä en löisi vetoa minkään niistä puolesta muuten kuin hyvillä kertoimilla.

Eräs kiehtova mahdollisuus on, että tähdillä olisi pimeästä aineesta koostuva ydin. Pimeä aine ajautuu tähteen jouduttuaan tämän painovoiman piiriin, ja vajoaa keskustaan törmäillessään tähden aineeseen. Vuorovaikutusten heikkouden takia tähteen jäävän pimeän aineen määrä on vähäinen, mutta lieventävänä asianhaarana Aurinko on paljon lähempänä meitä kuin galaksin keskusta. Lisää aiheesta ystäväni Malcolm Fairbairnin puheessa.

Havaintokeinojen runsaus tekee mahdolliseksi selvittää pimeän aineen ominaisuuksia monesta suunnasta. Jos annihilaatiosäteilystä määritetään hiukkasen massa, niin laboratoriossa havaitusta tönäisystä voidaan lukea, kuinka voimakkaasti se vuorovaikuttaa. Tämä rajoittaakin jo mahdollisia malleja merkittävästi, ja kertoo mitä etsiä kiihdyttimissä.

Pimeän aineen tutkimus yhdistää todellisuuden pienimpiä rakennuspalikoita tutkivan hiukkasfysiikan ja havainnot taivaalta, maailmankaikkeuden suurimmilta skaaloilta. Hiukkasfysiikka on havaintoja pahasti jäljessä: ensimmäiset viitteet saatiin 1930-luvulla, mutta vieläkään ei tiedetä, mikä hiukkanen pimeän aineen taustalla on. Ideoita on paljon, ja käynnissä on kosolti kokeita niiden testaamiseksi. Eniten odotuksia on ladattu kahden viikon kuluttua, syyskuun 10. päivänä, käynnistyvään LHC:hen. Moni toivoo, että LHC lopettaa pitkään jatkuneen spekuloinnin ja paljastaa oikean mallin. Parhaassa tapauksessa vastaus olisi täysin odottamaton, ja johtaisi kysymyksiin, joita ei ole vielä muotoiltu.

Kosmisen mikroaaltotaustan ja kevyiden alkuaineiden syntyprosessin perusteella tiedetään, kuinka paljon maailmankaikkeudessa on ainetta, joka koostuu protoneista, neutroneista ja elektroneista. Vertaaminen gravitaation avulla havaittuun aineen määrään osoittaa, että valtaosa maailmankaikkeuden sisällöstä on tuntematonta: pimeää ainetta on nelin-viisinkertainen määrä tavalliseen aineeseen nähden. Galaksimme kelluu näkymättömässä, mutta hyvin raskaassa pilvessä.

Tai siltä ainakin tuntuu. Varmuuden saamiseksi tulisi löytää pimeä aine suoraan. Tehtävä on vaikea: näkymättömyydessä on kyse siitä, että vuorovaikuttaa valon kanssa heikosti. Toisin sanoen, koska valo on sähkömagneettista säteilyä, pimeän aineen sähkömagneettiset vuorovaikutukset ovat heikkoja. Tämä koskee myös vuorovaikutusta tavallisen aineen kanssa: pimeä aine liikkuu atomien lävitse kummankaan juuri huomaamatta.

Hiukkasfysiikan Standardimalli sisältää tällaisia heikosti vuorovaikuttavia hiukkasia, neutriinoja. Niitä kulkee kehojemme läpi jatkuvasti lähes valon nopeudella, 112 kappaletta kuutiosenttimetrissä. Neutriinot sopisivat kauniisti pimeäksi aineeksi. Taivaalla tehdyt havainnot selittyisivät niillä näkymättömillä hiukkasilla, joita maanpäälliset kokeet osoittavat olevan olemassa - neutriinot havaittiin jo 1950-luvulla.

Nykyään kuitenkin tiedetään, että neutriinot ovat liian kevyitä, jotta ne voisivat olla pimeää ainetta. Kevyet hiukkaset liikkuvat nopeasti paikasta toiseen, ja niiden matkailu häiritsee stabiilien rakenteiden muodostumista. Galaksiryppäiden kehityksestä voi päätellä, että pimeä aine liikkuu hitaasti.

Tämä epäonnistuminen on hieno saavutus. Osoittamalla, että Standardimalli ei pysty selittämään pimeää ainetta, on löydetty jotain uutta maailmasta. Sen sijaan, että kosmologiset havainnot olisivat vain varmentaneet jotain mitä tiedettiin, ne ovat avanneet ikkunan tuntemattomaan.

Mutta vaikka ikkunasta voi kurkistaa, siitä on vaikea mennä. Monet kosmologiset havainnot vaativat pimeää ainetta, mutta mikään niistä ei ole kertonut, millaista se tarkalleen ottaen on. Hiukkasfysiikan kannalta tarvitaan vain hiukkanen, joka on tarpeeksi raskas ja vuorovaikuttaa heikosti. Teorioitahan fyysikot osaavat tuottaa, eikä tämä ole vaikeimmasta päästä, joten ehdokkaita on pilvin pimein.

Henkilökohtaisesti pidän sellaisista kandidaateista, joita ei ole keksitty vain pimeää ainetta silmälläpitäen. Teoreettiselta kannalta on suotavaa, että hiukkanen olisi osa jotain selkeää Standardimallin laajennusta. Kokeelliselta kannalta on bonusta, jos malli selittää muutakin kuin ne painovoimahavainnot, joita varten pimeää ainetta tarvitaan.

Standardimallin laajennuksista epäilemättä suosituin on Minimaalinen Supersymmetrinen Standardimalli (MSSM). Ideana on, että Standardimalliin lisätään uusi symmetria, josta seuraa jokaiselle Standardimallin hiukkaselle partneri, jolla on sama massa ja sähkövaraus. Tällaiset supersymmetriset partnerit olisi helppo nähdä, mutta niitä ei ole koskaan havaittu. Aukon voi paikata rikkomalla symmetrian niin, että partnerien massa on isompi kuin tavallisten hiukkasten, jolloin niiden havaitseminen vaikeutuu.

Supersymmetriasta, ja symmetrioista fysiikassa yleensä, ehkä joskus toiste enemmän. Tässä yhteydessä oleellista on vain, että fotonin supersymmetrinen partneri on oiva kandidaatti pimeäksi aineeksi. Kuulostaa ehkä oudolta, että valohiukkasen pari olisi pimeä, mutta jos fotonille antaisi massan, niin sen vuorovaikutuksista näkyvän aineen kanssa tulisi hyvin heikkoja. Itsensä kanssa valo vuorovaikuttaa heikosti jo valmiiksi: valonsäteet kulkevat toistensa läpi häiriintymättä (aivan kuten pimeä aine tavallisen aineen läpi).

MSSM:n tutkiminen on eräs pian käynnistyvän LHC:n odotetuimpia tavoitteita. Supersymmetrisillä hiukkasilla olisi kyllä tähän mennessä ollut useita muita tilaisuuksia näyttäytyä, mutta mitään ei ole löydetty. Saattaakin olla, että Standardimallin tuolla puolen on jotain aivan muuta.

Olen hivenen mieltynyt teoriaan, jossa Standardimalli täydennetään lisäämällä siihen niinsanotut oikeakätiset neutriinot. Standardimallin ainehiukkasilla on kaksi osasta, jotka muuttuvat toisikseen peilatessa, niinkuin oikea ja vasen käsi. Ainoa poikkeus ovat neutriinot, joita on vain vasenkätisinä. Jos tilanteen korjaa, oikeakätiset neutriinot tarjoutuvat pimeäksi aineeksi yhtä luontevasti kuin niiden vasenkätiset parit aikoinaan, sillä erolla, että nämä voivat olla tarpeeksi raskaita sopiakseen yhteen havaintojen kanssa.

Supersymmetrian ja oikeakätisten neutriinojen selittäminen kunnolla vaatisi omat merkintänsä, muista malleista puhumattakaan, mutta tämä riittäköön tästä. Ensi merkinnässä kirjoitan siitä, miten eri ehdokkaat voi kokeellisesti erottaa - ja ylipäänsä todistaa, että pimeää ainetta on olemassa.