Kuva: Mr. Lunastorta, Wikimedia Commons
Kuva: Mr. Lunastorta, Wikimedia Commons

Pitkäaikainen rakkaus kysyy tietynlaista aivokemiaa.

Shakespearen näytelmässä Kesäyön uni henkiolento Puck kulkee metsässä rakkauden asialla. Hän kantaa mukanaan rohtoa, jonka ripaus saa kenet tahansa rakastumaan keneen tahansa. Huolimaton Puck viskelee rohtoaan niin, että väärät ihmiset rakastuvat toisiinsa, ja komedia pääsee vauhtiin.

Kun tämä komedia toistuu omalla kohdallamme, tuntuu todella kuin jokin Puck heittelisi taikayrttejään päällemme. Koko elämämme on yhtäkkiä riippuvainen tuosta yhdestä ainoasta naisesta tai miehestä – eikä meillä ole mitään mahdollisuutta estää sitä.

Viime vuosina tätä rakkauden taikaa on opittu ymmärtämään aivokemian tasolla yhä tarkemmin. Rakkaus ei sittenkään ole vain runoutta; Puckin rohtopussissa on voimallisia neuropeptidejä.

Uskollinen kuin preeriamyyrä

Sitoutuminen pitkään tai koko elämän kestävään parisuhteeseen on harvinaista nisäkkäillä. Sitä tavataan vain 3–5 prosentilla lajeista. Näiden harvinaisten poikkeusten joukossa ovat ihminen ja Pohjois-Amerikassa elävä pieni preeriamyyrä Microtus ochrogaster.

Preeriamyyrästä on tullut viime vuosina suosittu tutkimuskohde, joka on valottanut rakkauden biokemiaa.

Kun elinikäinen kumppanuus on solmittu, preeriamyyränaaras torjuu muut koiraat ja koiras suhtautuu suojelevasti naaraaseen. Jos kumppani kuolee, kumpikaan osapuoli ei pariudu uudelleen.

Hyvän vertailukohteen tarjoavat amerikanpeltomyyrä Microtus pennsylvanicus ja kalliovuortenruohomyyrä Microtus montanus. Ne ovat läheistä sukua preeriamyyrälle mutta käyttäytyvät täysin eri tavoin. Kun koiras on paritellut yhden naaraan kanssa, se lähtee etsimään toista eikä osallistu poikasten kasvattamiseen.

Käyttäytymiserot näkyvät myös laboratoriokokeissa. Kun preeriamyyrät päästetään yhteen, koiras ja naaras muodostavat pian parin ja kyhjöttävät sen jälkeen kylki kyljessä. Moniavioiset myyrät parittelevat nopeasti mutta vetäytyvät sen jälkeen omiin oloihinsa.

Suurimmat kysymykset kuuluvat: mikä saa preeriamyyrän sitoutumaan syvästi toiseen yksilöön, ja miksi amerikanpeltomyyrälle parittelukumppani jää yhdentekeväksi?

Kaksi neuropeptidiä koukuttaa

Aivokemiallisesti rakkauden yhtälö näyttää hämmästyttävän yksinkertaiselta. Sitä hallitsee kaksi neuropeptidiä, oksitosiini ja vasopressiini. Kumpikin vaikuttaa ilmeisesti molempiin sukupuoliin, mutta oksitosiini on tärkeämpää naaraille ja vasopressiini koiraille. Peptidit, lyhyehköt aminohappoketjut, ovat kemialliselta rakenteeltaan lähes samanlaisia: vain kahdessa aminohapossa on eroa.

Tutkimusten mukaan oksitosiinin antaminen preeriamyyränaaraalle nopeuttaa parinmuodostusta, samoin vasopressiinin antaminen koiraalle. Vasopressiini saa lisäksi koiraan hoitamaan jälkeläisiään ja herättää aggression muita lajikumppaneita kuin omaa valittua kohtaan. Jos oksitosiinia ja vasopressiinia sieppaavien reseptorien toiminta aivoissa estetään, preeriamyyrät eivät pariudu lainkaan.

Ilmeisesti reseptorien sijainti vaikuttaa pariutumistapaan. Amerikanpeltomyyrän ja kalliovuortenruohomyyrän oksitosiini- ja vasopressiinireseptorit ovat nimittäin eri osissa aivoja kuin preeriamyyrän.

Paikan tärkeyttä osoittavat myös tutkijoiden räätälöimät amerikanpeltomyyrät, joiden reseptorit sijaitsevat samoin kuin preeriamyyrällä. Nämä muuntogeeniset myyrät muodostavat elinikäisiä suhteita.

"Sinä herätit tämän tunteen"

Preeriamyyrän oksitosiini- ja vasopressiinireseptorit sijaitsevat aivoalueilla, jotka ovat lähellä aivojen palkitsemiskeskusta tai ainakin suoran hermoyhteyden päässä siitä. Palkitsemiskeskuksen toiminta näkyy esimerkiksi parittelun aikana, kun mielihyvää tuottavan dopamiinin määrä lisääntyy aivoissa.

Nyt tutkijat uskovat ymmärtävänsä, miten oksitosiini, vasopressiini ja dopamiini yhdessä kannustavat uskollisiin parisuhteisiin.

Vastaus on löytynyt tutkimuksista, joissa on tarkasteltu oksitosiinin ja vasopressiinin merkitystä sosiaalisessa oppimisessa. Jyrsijät tunnistavat toisensa hajusta, mutta vain oksitosiinin vaikutuksesta. Esimerkiksi geneettisesti muunnellut rotat, joiden elimistössä ei synny oksitosiinia, eivät tunnista äskettäin tapaamiaan yksilöitä.

Muunlaisten hajujen tunnistamiseen vasopressiinin tai oksitosiinin puuttuminen ei vaikuta. Jyrsijät haistavat ruoan ja viholliset vaikkeivät lajikumppaneitaan.

Oksitosiinin tärkeys yksilöiden tunnistamisessa voi selittää, miksi preeriamyyrät muodostavat elinikäisiä suhteita mutta amerikanpeltomyyrät eivät. Preeriamyyrällä sosiaalinen tunnistus tapahtuu yhdessä palkitsemisjärjestelmän aktivoitumisen kanssa. Preeriamyyrä kokee ihmisen tavoin: "Sinäkö se olet? Sinä herätit tämän ihanan tunteen."

Amerikanpeltomyyrällä nämä kaksi järjestelmää ovat erillisiä. Kumppanin tunnistaminen on yksi asia ja mielihyvä toinen, eivätkä ne kohtaa toisiaan. Amerikanpeltomyyrä kokee luultavasti parittelunhalun ja mielihyvän yhtä voimakkaina kuin preeriamyyräkin, mutta tuntemukset eivät yhdisty tiettyyn yksilöön. Preeriamyyrän rakkaus on yksilökohtaista, amerikanpeltomyyrän yleistä.

Ihmisellä vastaavaa aivokemiaa

Preeriamyyrästä on matkaa ihmiseen, mutta tutkijat uskovat, että rakkauden aivokemiallinen pohja on kummallakin varsin samanlainen. Myös ihminen tuottaa oksitosiinia ja vasopressiiniä, ja meilläkin ne kytkeytyvät mielihyväkeskuksen toimintaan.

Oksitosiini saa aikaan raskaussupistelut, ja sen määrä lisääntyy voimakkaasti imetyksen aikana. Kun äiti ja pieni lapsi ovat katsekontaktissa, molempien aivot suorastaan lainehtivat oksitosiinista. Oksitosiini on epäilemättä syntynyt varmistamaan, että vanhempi ja lapsi kiinnittyvät toisiinsa. Esimerkiksi lammas ei hyväksy karitsaansa, jos sen oksitosiinintuotanto estetään.

Myöhemmin sama neurokemiallinen koneisto käynnistyy uudestaan, kun ihminen muodostaa ensimmäisiä rakkaussuhteitaan. Aivomme lainehtivat jälleen oksitosiinista, kun katsomme rakastettuamme, ja orgasmi on oikeastaan pelkkää oksitosiinin ja dopamiinin myrskyä. Englantilainen kirjailija C. S. Lewis on ilmaissut asian näin: "Kieli, jota varhaisin kokemamme hellyys käytti, otetaan uudenlaisen hellyyden palvelukseen." Yhteys näkyy myös aivokuvista. Samat aivoalueet aktivoituvat, kun ihmiset katsovat rakastettunsa tai oman lapsensa kuvaa.

Oksitosiini saa luottavaiseksi

Vasopressiinin vaikutuksista lapsuusaikana on valitettavan vähän tutkimuksia. Tutkijat kuitenkin uskovat, että siinä missä oksitosiini saa tytöt hakemaan kontakteja, vasopressiini saa pojat kilpailemaan. Tämä näkyy helposti missä tahansa päiväkodissa: tytöt muodostavat nopeasti sosiaalisia verkostoja, kun taas pojat kisaavat vahvuudesta, lelujen hienoudesta tai korkeimmalle puuhun kiipeämisestä.

Aikuisikäisistä on tutkittu eniten oksitosiinin vaikutusta sosiaalisen luottamuksen rakentumiseen. Tätä on selvitetty koetilanteessa, jossa toinen on investoija ja toinen hänen asiamiehensä, joka käyttää rahaa joko investoijan toiveiden mukaan tai niiden vastaisesti. Jos investoijalle annetaan nenäsuihkeena oksitosiinia, hän sijoittaa keskimäärin suurempia summia kuin ilman oksitosiinia – paitsi jos asiamiehen käyttämä summa arvotaan mielivaltaisesti. Tämä tarkoittaa, että oksitosiinin vaikutukset kohdistuvat juuri sosiaalisen luottamuksen rakentamiseen eivätkä niinkään pelin lopputulokseen.

Jos kokeen johtajat määräävät asiamiehen käyttämään aina pienemmän summan kuin investoija olisi halunnut, investoijat yleensä pienentävät sijoituksiaan. Näin ei kuitenkaan tapahdu, jos he ovat oksitosiinin vaikutuksen alaisina. Oksitosiinisuihke voi siis johtaa löperöihin sijoituksiin.

Osasyyksi tähän on tarjottu sitä, että oksitosiini vaimentaa aivojen mantelitumakkeen toimintaa. Koska mantelitumake säätelee pelkotilojamme ja saa meidät epäluuloisiksi muukalaisia kohtaan, tumakkeen vaimeneminen tarkoittaa, että epäluulot hälvenevät. Vaikutuksella on hyvä ja huono puolensa. Näin meidän on helppo tutustua uusiin ihmisiin, mutta toisaalta saatamme tehdä vääriä arvioita.

Vasopressiinistä sinkkuversio

Vasopressiinin ja oksitosiinin muitakin vaikutuksia tutkitaan.

Tiedetään esimerkiksi, että jos miehille annetaan oksitosiinia, he alkavat tulkita tunnetiloja kasvonilmeistä aiempaa tarkemmin. Oksitosiinia saaneiden miesten katse myös viipyy tavallista enemmän silmien seudulla.

Jos miehille taas annetaan vasopressiiniä, he näkevät kasvojen ilmeet epäystävällisempinä kuin ne ovat ja heidän omat kasvonsa muuttuvat keskimäärin vihaisemmiksi.

Vasopressiinin ruokkima aggressiivisuus ei välttämättä ole kielteinen asia, sillä koiraat tarvitsevat aggressiota suojellakseen kumppaniaan muilta koirailta ja poikasiaan vaaroilta.

Hiljattain on kuitenkin havaittu, että vasopressiinigeenin pituus vaihtelee ja sen mukana vaihtelee myös koiraiden uskollisuus ja sitoutuminen parisuhteeseen. Tietyn geeniversion saaneet miehet solmivat parisuhteita kaksi kertaa harvemmin kuin toisen version kantajat. Jos ensin mainitut miehet ovat naimisissa, heidän liittonsa on onneton todennäköisemmin kuin jälkimmäisten ja heidän vaimonsa ovat tyytymättömämpiä suhteeseen.
Apua, Puck!

Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 6/2009.

Linnut tekevät sen toisin

Pitkät parisuhteet ovat linnuilla paljon yleisempiä kuin nisäkkäillä. Linnut kuitenkin poikkeavat nisäkkäistä kahdessa suhteessa. Ensinnäkään linnut eivät tunnista lajikumppaneitaan hajun vaan näköaistin perusteella. Toiseksi linnuilla ei ole varsinaisia genitaaleja, joiden stimulaatio on tärkeää nisäkkäiden neuropeptidieritykselle.

Lintujen parinmuodostuksen biokemiasta tiedetään vielä melko vähän, mutta se näyttää toimivan eri tavoin kuin nisäkkäillä. Linnuilla oksitosiinia ja vasopressiiniä vastaa neuropeptidi vasotosiini. Se säätelee lintujen sosiaalisuutta siten, että sosiaalisilla lajeilla on tietyillä aivoalueilla enemmän vasotosiinireseptoreita kuin reviiristään mustasukkaisilla lajeilla. Mitä enemmän vasotosiinia on, sitä paremmin linnut sietävät lajikumppaniensa läheisyyttä. Sosiaalisten lintujen pariutumista vasotosiini ei kuitenkaan nopeuta tai edistä mitenkään.

Linnuilla parinmuodostukseen näyttävät vaikuttavan eniten sukupuolihormonit ja varhainen kasvuympäristö. Jos pesäpoikaset saavat hieman liikaa estrogeenia ja kasvavat ympäristössä, jossa on vain naaraita, naaraspuoliset poikaset yrittävät aikuistuttuaan pariutua toisten naaraiden kanssa. Estrogeenin lisäksi tarvitaan siis myös kasvuympäristön vaikutus.

Jos naaraita sisältävistä munista taas poistetaan estrogeeni, poikasille kehittyy kivekset ja nämäkin linnut yrittävät pariutua naaraiden kanssa, vaikka ovatkin geneettisesti naaraita.

Sen sijaan jos muuten tavalliset poikaset kasvatetaan ympäristössä, jossa ei ole lainkaan aikuisia koiraita, poikasille ei kehity minkäänlaista sukupuolimieltymystä. Toisin sanoen sekä koiraat että naaraat koettavat aikuisena pariutua kumman tahansa sukupuolen kanssa.

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

Hirmun anatomia on selvinnyt sääsatelliittien mikroaaltoluotaimilla. Ne näkevät pilvien läpi myrskyn ytimeen ja paljastavat ukkospatsaat, joista myrsky saa vauhtinsa. Kuva: Nasa/Trimm

Pyörivät tuulet imevät energiansa veden lämmöstä.

Trooppiset rajuilmat tappoivat vuosina 1995–2016 lähes 244 000 ihmistä, koettelivat muuten 750 miljoonaa ihmistä ja tuhosivat omaisuutta runsaan 1 000 miljardin dollarin arvosta, enemmän kuin mitkään muut mullistukset, esimerkiksi tulvat tai maanjäristykset.

Näin arvioi maailman luonnonkatastrofeja tilastoiva belgialainen Cred-tutkimuslaitos raporteissaan, joissa se laskee katastrofien pitkän aikavälin inhimillistä hintaa.

Myrskytuhot ovat panneet myrskytutkijat ahtaalle. Kaikki tahtovat tietää, mistä näitä rajuilmoja tulee. Lietsooko niitä ilmastonmuutos?

Lämpö alkaa tuntua

Näihin asti tutkijapiireissä on ollut vallalla käsitys, jonka mukaan hirmuista ei voi syyttää ilmastonmuutosta vielä kotvaan. Se alkaa voimistaa myrskyjä vasta pitkällä aikajänteellä.

Nyt hurjimpia myrskyjä on kuitenkin alettu kytkeä ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi alkusyksystä 2017 Maailman ilmatieteen järjestö WMO arvioi, että lämpeneminen todennäköisesti rankensi elokuussa Houstonin hukuttaneen Harvey-myrskyn sateita.

Jotkut tutkijat ovat puhuneet kytköksistä jo vuosia.

Esimerkiksi Kerry Emanuel, Massachusettsin teknisen yliopiston myrskyspesialisti, laski 2005, Katrinan runnottua New Orleansia, että Atlantin ja Tyynenmeren myrskyt ovat nykyään 60 prosenttia voimakkaampia kuin 1970-luvulla.

Keväällä 2013 Nils Bohr -instituutin Aslak Grinsted raportoi, että lämpenemiskehitys vaikuttaa myrskyissä syntyviin tulva-aaltoihin.

Kun maapallon keskilämpötila nousee 0,4 astetta, myrskytulvien määrä tuplaantuu. Tämä rajapyykki on jo ohitettu. Kun lämpötila nousee kaksi astetta, tulvat kymmenkertaistuvat. Silloin superrajuja myrskyjä hyökyy Atlantilta joka toinen vuosi. Tähän asti niitä on nähty kerran 20 vuodessa.

Meri lämpenee otollisesti

Tärkein myrskyjä ruokkiva muutosvoima löytyy sieltä, mistä myrskyt ammentavat energiansa ja mihin ilmastonmuutoksen nähdään vaikuttavan: meriveden lämpötilasta. Se kehittyy myrskyille otolliseen suuntaan.

Esimerkiksi Meksikonlahdella, hurrikaanien voimanpesässä, on mitattu jopa pari astetta tavallista korkeampia meriveden lämpötiloja.

Kun Haiyan, yksi kaikkien aikojen kovimmista taifuuneista, marraskuussa 2013 jätti kaksi miljoonaa filippiiniläistä kodittomiksi, meri oli myrskyn syntyalueella vielä sadan metrin syvyydessä kolme astetta normaalia lämpimämpi.

Meressä tapahtuu muutakin epäedullista: pinta nousee. Se kasvattaa myrskyjen nostattamia tulva-aaltoja, jotka usein saavat aikaan pahinta tuhoa.

 

Näin hirmumyrsky kehittyy

Hirmun syntymekanismi on sama kaikkialla, vaikka nimitykset vaihtelevat. Atlantilla ja Amerikan puoleisella Tyynellämerellä puhutaan hurrikaaneista, Aasian puolella taifuuneista ja Intian valtamerellä ja Oseaniassa sykloneista. Grafiikka: Mikko Väyrynen

 

Trooppisia hirmumyrskyjä syntyy päiväntasaajan molemmin puolin 5. ja 25. leveyspiirin välillä. Päiväntasaajalla niitä ei muodostu, sillä sieltä puuttuu coriolisvoima, jota myrsky tarvitsee pyörimiseensä

Kehittyäkseen myrsky vaatii tietynlaiset olot. Suursäätilan pitää olla laajalla alueella epävakaa ja ukkossateinen ja meriveden vähintään 26 asteista 50 metrin syvyydeltä. Lisäksi tuulien pitää puhaltaa heikosti 12 kilometrin korkeuteen asti. Voimakkaissa virtauksissa myrskynpoikanen hajoaa.

1. Merestä nousee lämmintä, kosteaa ilmaa. Se kohoaa nopeas­ti ja tiivistyy ukkospilviksi, jotka kohoavat 10–15 kilometrin korkeuteen. Samalla vapautuu lämpöä, mikä ruokkii matalapainetta.

2. Fysiikan säilymislakien mukaan ylös kohoavan ilman tilalle virtaa ympäriltä korvausilmaa, jolloin ilmanpaine alueella laskee.

3. Lämpöä kohoaa ylös yhä laajemmalti, ukkospilvien jono venyy, ja ilman virtausliikkeet voimistuvat. Ilmanpaine laskee lisää, ja alueelle syntyy liikkuva matalapaineen keskus.

4. Paine-ero tuottaa voiman, joka alkaa pyörittää tuulia kiihtyvää vauhtia. Maan pyörimisliikkeestä aiheutuva coriolisvoima kiertää niitä spiraalin lailla vastapäivään kohti matalan keskusta. Kun tuulen sekuntinopeus nousee yli 33 metrin, on syntynyt trooppinen hirmumyrsky.

Hurjimmissa myrskyissä tuulen nopeus nousee 70–90 metriin sekunnissa. Pyörteen halkaisija vaihtelee puolestaan 400 kilometristä 1 000 kilometriin.

5. Myrskyn voimistuessa sen ylle muodostuu korkeapaine, joka pyörii tuulia vastaan. Laskeva ilmavirtaus kuivattaa ja lämmittää keskusta, ja se seestyy myrskynsilmäksi.

6. Silmää kiertävät tuulet sekoittavat tehokkaasti meren pintaa 50–100 metrin syvyydeltä. Kun lämmintä vettä painuu syvyyksiin ja viileää kohoaa pintaan, ”lämpövoimala” jäähtyy ja hitaasti liikkuva myrsky voi heikentyä. Nopeaan myrskyyn jarru ei ehdi vaikuttaa, ja silloin kumpuava vesi voi loppumatkasta muuttua vaaralliseksi.

7. Kun ranta lähestyy ja meri madaltuu, tuulet pakkaavat vettä myrskyn tielle tulva-aalloksi, joka syöksyy myrskyn mukana maalle tuhoisin seurauksin.

Maalle saavuttuaan myrsky laantuu, kun se ei enää saa käyttövoimaa meren lämmöstä.

 

Tuula Kinnarinen on Tiede-lehden toimitussihteeri.

Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2014. Päivitetty 12.9.2018.