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.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5208
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti