Merenpohjan kuumat lähteet todennäköisesti avittivat elämän kemiaa alkumeren oloissa. Kuva: Submarine Ring of Fire 2006 Exploration, NOAA Vents Program, Wikimedia Commons
Merenpohjan kuumat lähteet todennäköisesti avittivat elämän kemiaa alkumeren oloissa. Kuva: Submarine Ring of Fire 2006 Exploration, NOAA Vents Program, Wikimedia Commons

Kokeen perusteella alkuolojen kemikaalit muodostivat aineenvaihduntareittejä.

Alkumeren pohjan kuumia lähteitä matkivissa laboratoriokokeissa elottomat kemikaalit alkoivat reagoida keskenään. Muodostui reaktiosarjoja, jotka muistuttavat eliöiden hapetonta aineenvaihduntaa. Voi siis olla, että aineenvaihduntareittejä kehittyi elottomassa kemiassa jo ennen elämän syntyä ja biologisen evoluution alkamista. Brittitutkijoiden tulokset julkaisi Molecular Systems Biology.

Markus Keller Cambridgen yliopistosta kollegoineen suunnitteli ennallistuksen noin neljän miljardin vuoden takaisesta alkumerestä sekoittamalla sellaisia kemikaaleja, joita sen pohjasedimenteissä aiempien tutkimusten perusteella esiintyi. Kemikaalilientä kuumennettiin 50–90 asteen lämpötiloihin, jotka vastaavat merenpohjan kuuman lähteen tai tulivuoren ympäristöä. Happea liemeen ei päästetty, sillä nykykäsityksen mukaan alkumeri oli hapeton.

Toisin kuin nykymerissä hapettoman alkumeren vedessä oli liuenneena suuria määriä rautaa. Se ja muut metallit sekä fosfaatit vauhdittivat kemiallisia reaktioita hieman samaan tapaan kuin eliöiden entsyymit.

Tutkijat havaitsivat yhteensä 29 sellaista kemiallista reaktiota, jotka muistuttivat eliöiden aineenvaihduntaa.

Keinotekoisessa alkumeressä syntyi reaktiosarjoja, jotka muistuttivat elämän kahta keskeisintä hapetonta aineenvaihduntareittiä:

Glykolyysiä, jota solut käyttävät hapettomaan energiantuottoon.

Pentoosifosfaattireittiä, joka sekin tallentaa hapettomasti kemiallista energiaa ja joka lisäksi tuottaa proteiinien ja nukleiinihappojen raaka-aineita.

Tutkijat näkivät alkumeressään syntyvän esimerkiksi riboosi-5-fosfaattia, pentoosifosfaattireitin tuotetta, jota solut käyttävät rna:n valmistamiseen.

Elämän aineenvaihdunnan peruspalikat saattoivat siis olla paljolti koossa jo siinä vaiheessa, kun rna:t tai muut ensimmäiset informaatiota tallentaneet molekyylit alkoivat valmistaa elämän kemiaa sääteleviä entsyymejä.

Kaksi mahdollista biokemiallisen evoluution alkua. (1) Ensin saattoi elottoman kemian tuloksena muodostua rna-molekyylejä ja niistä rna-maailma, jossa rna-molekyylit kopioivat itseään. Vähitellen ne alkoivat valmistaa proteiineja entsyymeiksi, joiden vauhdittamina syntyivät elämän aineenvaihdunnan eli metabolian reitit. (2) Nyt julkaistu tutkimus tukee toista vaihtoehtoa, jossa eloton kemia ensin muodosti aineenvaihduntareittejä. Niiden tuloksena syntyi rna:ta, joka alkoi valmistaa entsyymiproteiineja. Kuva: Molecular Systems Biology

Taiteilijan näkemys supermassiivisesta mustasta aukosta. Se ahmii ainetta ja säteilee hurjasti. Kuva: Nasa
Taiteilijan näkemys supermassiivisesta mustasta aukosta. Se ahmii ainetta ja säteilee hurjasti. Kuva: Nasa

Eniten silti luettiin uutista Pääsiäissaaren patsaiden kivihatuista.  

1. Pääsiäissaaren kivihattujen arvoitus ratkesi

Muinaiset pääsiäissaarelaiset hyödynsivät fysiikkaa nokkelasti.

2. Suomalaisten yleisin veriryhmä altistaa ärjylle ripulille

Tietty kolibakteeri tarttuu suoliston seinämään herkemmin, jos henkilö kuuluu A-veriryhmään.

3. Hivin siedon salaisuus alkaa paljastua

Prosentin murto-osalla hiv-tartunnan saaneista on poikkeuksellisia tappajasoluja, jotka ilmeisesti vangitsevat sairastuneet solut imukudokseen.

4. Afrikan vanhimmat apinanleipäpuut kuolevat oudosti

Kolmestatoista vanhimmasta yhdeksän on kuollut täysin tai osittain viime vuosikymmenen aikana.

5. Alzheimer voi vaeltaa kuin syöpä

Tautiproteiinia valmistuu elimistössä muuallakin kuin aivoissa.

6. Kivikauden heimosodat niittivät valtaosan miehistä

Tappamisen jäljet näkyvät yhä geeneissämme, osoittaa Stanfordin yliopiston uusi tutkimus.

7. Ihminen haistaa toisen pelon

Hammaslääkäriopiskelijat tekivät enemmän virheitä, kun he harjoittelivat operaatioita nukella, jolle oli puettu ahdistuneen ihmisen aiemmin käyttämä paita.

8. Suurtutkimus laittoi huumeet vaarallisuusjärjestykseen

Huumeista ”taikasienet” vievät käyttäjiä vähiten sairaalaan, kertoo maailmanlaajuinen kyselytutkimus.

9. Silmälasit saattavat todella kieliä älystä

Älykkyyteen vaikuttavat geenit ovat yhteydessä myös huonompaan näkökykyyn.

10. Hirviömäinen musta aukko kasvaa ennätysvauhdilla

Musta aukko nielee Auringon verran massaa kahdessa päivässä.

Tiede-lehden päivittäiset tiedeuutiset jäävät kesätauolle ja palaavat 1. elokuuta.

Ilmaviljely vauhditti siemenperunoiden tuotantoa.

Uusi suomalainen varhaisperuna Jussi tuli markkinoille kolme vuotta sitten. Lajike osoittautui niin suosituksi, että siemenperunat ovat kahtena keväänä loppuneet kesken. Vasta täksi kaudeksi sitä oli ammattiviljelijöille riittävästi, 500 tonnia.

Suuri kysyntä yllätti kaikki.

Jussin siemeniä alettiin kasvattaa Suomen siemenperunakeskuksessa myös aeroponisesti, ilman multaa, koska niitä piti saada viljelijöille paljon ja nopeasti. Perinnäisellä tavalla olisi saatu riittävä määrä siemenperunoita viidessä vuodessa, mutta uusi ilmaviljelymenetelmä nopeutti tuotantoa.

Aeroponisten perunoiden varret varttuvat luonnonvalossa tai ledien loisteessa kaapin päällä, juuret ja maavarret taas venyvät kaapin sisällä pimeässä. Juuristoon ja mukulavyöhykkeelle vain ruiskutetaan ajoittain ravinnesumua.

Jos mukulat poimitaan 30–35-millisinä, kasvi innostuu tekemään niitä jatkuvasti lisää. Kasvi ei ymmärrä vanheta vaan kasvaa ja kasvaa. 

Keskimäärin menetelmä kymmenkertaistaa sadon. Jos turpeessa kehittyy vaikka kolme mukulaa, aeroponisesti niitä syntyy vähintään 30.

Työläs jalostaa

Ajatus uudesta suomalaista perunalajikkeesta syntyi toistakymmentä vuotta sitten. Tavoitteena oli kehittää kaunis, maukas, satoisa ja aikaisen kevään kylmässä maassa selviävä peruna. Sen piti myös kestää tauteja ja soveltua Suomen lyhyeen kasvukauteen ja runsaaseen valoon.

Helpommin sanottu kuin tehty. Perunan perimä sisältää neljä versiota jokaisesta geenistä, kun esimerkiksi ihmisellä niitä on kaksi. Tämän vuoksi kahden perunalajikkeen risteyttäminen tuottaa tuhansia erilaisia vaihtoehtoja. Jotta kaikki halutut ominaisuudet saadaan samaan kasviin, tarvitaan runsaasti jälkeläisiä, joista karsia.

Vuosien jalostustyö tuotti Jussin. Muutamassa vuodessa se on kahmaissut kolmasosan varhaisperunan 800 viljelyalasta. Kahdella muulla kolmanneksella kasvaa Timoa ja saksalaista Solistia. 

Missään muualla kuin Suomessa ja Ruotsissa ei kuitenkaan ymmärretä varhaisperunan arvoa. Jussi sai nimensäkin siitä, että sitä on tarkoitus syödä juhannuksena.

 

Lue lisää

Kesäkuun Tiede-lehdessä on pitkä artikkeli, jossa tiedetoimittaja Arja Kivipelto kertoo, miten uuden perunalajikkeen kehitys ideasta lautasille eteni. Hän kertoo myös, mistä peruna on peräisin – ja miten ja miksi se valloitti maailman.

Jos aihe kiinnostaa, käy ostamassa paperilehti tai iPad-digilehti.

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea artikkelin kirjautumalla tilaajatunnuksillasi Digilehdet-palveluun

Ellet ole vielä aktivoinut digilukuominaisuutta, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.

Ellet ole tilaaja, voit hyödyntää maksutonta tutustumistilausta, joka tarjoaa neljän viikon lukuoikeuden Tiede-lehden artikkeleihin.

Pääset tekemään tilauksen klikkaamalla tätä artikkelilinkkiä