Luonnontieteiden Nobelin palkinnot jaetaan Tukholmassa joulukuussa ilmiöistä, jotka ovat tuttuja arjen elektroniikasta ja lukion oppikirjoista. Palkittavien joukossa on ennätysmäärä naisia.



Julkaistu Tiede -lehdessä 12/2009

Fysiikan Nobelin palkinnon saajat ovat kehittäneet optista tekniikkaa, jota ilman emme voisi ottaa kuvia digikameralla ja lähettää niitä sitten laajakaistaverkossa toiselle puolelle maailmaa.

Palkinnon jakavat kiinalaissyntyinen, Britanniassa uransa luonut Charles Kao (s. 1933) ja kaksi yhdysvaltalaista: Kanadasta lähtöisin oleva Willard Boyle (s. 1924) ja George Smith (s. 1930).


Kuitu vuoti valoa

Monet käyttävät laajakaistaliittymää kotona langattomalla yhteydellä tietokoneesta modeemiin, joka taas on yhteydessä internetin runkoverkkoihin kuparikaapelin välityksellä. Optiset kuidut eivät tavalliselle internetin käyttäjälle näy.

Ilman valokaapeleita kotiin ei kuitenkaan voisi välittää nykyisiä valtavia määriä videoita, musiikkia ja valokuvia. Koko internetin runkoverkko perustuu optisiin kuituihin, jotka risteilevät operaattorien konesalien välillä alittaen kokonaisia valtameriä.

Optinen kuitu perustuu yksinkertaiseen ilmiöön: valon niin sanottuun kokonaisheijastumiseen ohuen lasikuidun ja sitä ympäröivän aineen rajapinnasta. Siten valosignaali pysyy kuidussa myös mutkaisissa kohdissa.

Periaate oli tiedossa jo 1920-luvulla, mutta käytännössä valo pääsi vuotamaan aina, kun kuidut koskivat toisiinsa. Tämä ongelma keksittiin ratkaista 1950-luvun alussa pinnoittamalla kuitu suojakuorella. Valokaapeleita hyödynnettiin esimerkiksi vatsan tähystyksessä.


Piidioksidista parempaa

1960-luvulla optisessa kuidussa yritettiin välittää tietoa hyödyntämällä juuri keksittyä laservaloa. Kuidussa oli kuitenkin yhä niin suurta hävikkiä, että 20 metrin matkalla vain prosentti valosta pääsi perille.

Charles Kao päätteli vuonna 1966, että ongelmat johtuivat lasikuidun epäpuhtauksista, lähinnä rautaioneista. Kaon mukaan piidioksidista valmistettu kuitu olisi puhtaampi ja mahdollistaisi pidemmät tiedonsiirtoetäisyydet ilman signaalin vahvistusta.

1970-luvun alussa Kaon löytö johti optisten kuitujen läpimurtoon tietoliikenteessä. Piidioksidikuitua opittiin valmistamaan, ja valo alkoi kulkea kymmeniä kilometrejä. Tästä tunnustukseksi Kao saa nyt puolet Nobelin fysiikan palkinnosta.

Willard Boyle ja George Smith jakavat palkinnon toisen puolen ensimmäisen digitaalisen kuvaustekniikan kehittämisestä. He keksivät vuonna 1969 ccd-kennot, joita yhä käytetään digikameroissa.

Ccd-kenno perustuu valosähköiseen ilmiöön eli valon kykyyn irrottaa elektroneja pinnoista. Albert Einstein löysi ilmiön "hurjana vuotenaan" 1905. Einstein sai juuri tästä löydöstään - ei suhteellisuusteoriasta - Nobelin palkinnon vuonna 1921.


Kemian palkinto ribosomeista

Kemian palkinto annetaan ribosomien rakenteen ja toiminnan selvittämisestä. Sen saa kolme tutkijaa, Venkatraman Ramakrishnan (s. 1952) Cambridgen yliopistosta Britanniasta, Thomas Steiz (s. 1940) Yalen yliopistosta Yhdysvalloista ja Ada Yonath (s. 1939) Weizmann-instituutista Israelista.

Ribosomit tulkitsevat dna:n sisältämät, lähetti-rna:n välittämät rakennusohjeet ja kokoavat niiden mukaan proteiineja, kaiken elämän rakennuspalikoita. Palkitut ovat selvittäneet, miltä ribosomit näyttävät atomitasolla. Röntgenkristallografiaa käyttäen he ovat paikantaneet ribosomista joka ikisen atomin, joita siihen mahtuu satojatuhansia.


Lääketieteen palkinto telomeereistä

Lääketieteen palkinto on kolmen yhdysvaltalaisen kauppa. He ovat Elizabeth Blackburn (s. 1948), Carol Greider (s. 1961) ja Jack Szostak (s. 1952). Palkinto tulee telomeerilöydöistä.

Telomeerit ovat dna-jaksoja, eräänlaisia tuppia, jotka sijaitsevat kromosomien päissä. 1980-luvun alussa australialaissyntyinen Blackburn ja Lontoossa syntynyt Szostak paljastivat, että niiden tehtävä on suojata kromosomeja hajoamiselta. Vuonna 1984 Kaliforniassa syntynyt Greider taas tunnisti yhdessä Blackburnin kanssa telomeraasi-entsyymin, joka tuottaa telomeerin dna:ta.

Telomeerit ovat tärkeitä normaalissa solunjakautumisessa, jossa dna-polymeraasi kopioi dna-juostetta. Jos telomeerejä ei olisi, kromosomi menettäisi päästään pienen palasen ja arvokasta geneettistä informaatiota tuhoutuisi. Kun pätkä katoaa vain telomeeristä, tietoa ei mene hukkaan.  

Telomeerien lyhenemistä kompensoi telomeraasientsyymi. Se uudistaa telomeerejä niissä soluissa, joiden kuuluu jakautua usein.

Jotkin sairaudet johtuvat siitä, että telomeraasientsyymi ei toimi. Esimerkiksi eräässä perinnöllisessä anemiassa luuytimen solut eivät pysty jakautumaan ja tuottamaan tarpeeksi verisoluja.



Naisilla paras vuosi

Uusien nobelistien joukossa on peräti kolme naispuo¬lista luonnontieteilijää. Kun kirjallisuuspalkintokin menee Herta Müllerille ja taloustieteen palkinto Elinor Ostromille, voidaan puhua ennätyksellisestä naisten vuodesta. Tätä ennen parhaana vuonna 2004 palkittiin kolme naista.

Nobelin palkinnon on nyt saavuttanut kaikkiaan 40 naista: 2 fysiikasta ja 4 kemiasta (Marie Curie kummastakin), 10 fysiologiasta tai lääketieteestä sekä 12 kirjallisuudesta. Rauhanpalkinnon on saanut 12 naista. Ostrom on ensimmäinen taloustieteen naisnobelisti.

Psykedeelit ayahuasca ja psilosybiini tehoavat tutkimusten mukaan masennukseen.

Amazonin alueen ihmiset ovat ammoisista ajoista nauttineet näkyjä nostattavaa ayahuasca-kasviuutetta.

Aine kiinnostaa myös lääketieteen tutkijoita. Se näyttää tehoavan masennukseen ja riippuvuuksiin, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Muilla psykedeeleillä, kuten tietyissä sienissä esiintyvällä psilosybiinillä, on havaittu samanlaisia vaikutuksia.

Ayahuascaa pitkään tutkinut Jordi Riba Sant Paun sairaalasta kertoo, miten vaikeasta masennusta potevat potilaat ovat saaneet apua yksittäisestä kokeilusta.

”Tavalliseen masennuslääkkeeseen verrattuna teho oli todella nopea vain yhdellä annoksella. Hämmästyttävästi tulokset näkyivät heti, ja ne säilyivät monia viikkoja”, Riba sanoo HS:n haastattelussa.

Lontoon Imperial Collegen Robin Carhart-Harris on saanut samanlaisia tuloksia psilosybiinillä.

Ratkaisevia myönteisille vaikutuksille ovat ympäristö ja olot, joissa psykedeelejä käytetään.

”On tärkeää, että ammattiterapeutti valmistelee kokemukseen, on mukana sen aikana ja auttaa sen jälkeen tekemään siitä selkoa”, Carhart-Harris sanoo.

Suomessakin tutkijat etsivät rahoitusta tutkimukseen, jossa testaan psilosybiinin tehoa masennukseen.

Kysely

Kokeilisitko psykedeeliä masennukseen, jos lääkäri määräisi?

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