Zeitlupe-proteiini aktivoituu illalla ja vaikuttaa vuorokausirytmin ylläpitoon. Kuva: Kimmo Taskinen / HS
Zeitlupe-proteiini aktivoituu illalla ja vaikuttaa vuorokausirytmin ylläpitoon. Kuva: Kimmo Taskinen / HS

Kelloa rukkaamalla voi sopeuttaa kasveja uuteen ympäristöön.

Kasvit reagoivat valoon päivän mittaan, mutta on ollut mysteeri, miten kasvien sisäinen kello tarkkaan ottaen toimii.

Nyt amerikkalaiset tutkijat ovat tehneet todella pikkutarkkaa kemiallista salapoliisintyötä ja paljastaneet mekanismin, joka saa kasvin sisäisen kellon tikittämään.

Koneiston ytimessä on zeitlupe-niminen proteiini, jota syntyy ja hajoaa auringonvalon vaikutuksesta.

”Kasveilla on hyvin monimutkainen lajitelma valoärsykkeitä vastaanottavia reseptoreita, jotka imevät kaikkia eri aallonpituuksia ja auttavat kasvia tunnistamaan ympäristönsä, jotta se voi sopeutua”, selittää tutkimusta johtanut kemisti Brian Zoltowski Dallasin Southern Methodist -yliopistosta.

Päivän aikana kasvit varastoivat energiaa, jota ne käyttävät illan tullen kasvuun ja soluvaurioiden korjaamiseen. Zeitlupe-proteiini aktivoituu illalla ja vaikuttaa 24 tunnin vuorokausirytmin ylläpitoon. Toinen proteiini kytkeytyy päälle aamulla ja mittaa valoisuuden määrästä vuodenaikojen vaihtelua.

Tämä on ollut tiedossa, mutta proteiinien tarkan kemiallisen toiminnan selvittäminen vaati uurastusta. Tutkimusryhmä onnistui mallintamaan proteiinin käytännössä atomi atomilta ja pystyy nyt säätämään sen toimintaa hyvin tarkasti.

”Näemme, miten kemialliset sidokset muodostuvat ja katkeavat ja miten proteiini muuttuu tämän vaikutuksesta”, Zoltowski kertoo.

Tämä merkitsee, että tutkijat voivat nyt peukaloida proteiinin kemiallista rakennetta niin, että kasveja voidaan sopeuttaa paremmin eri ympäristöihin. Niistä voidaan tutkijoiden mukaan myös tehdä vastustuskykyisempiä taudeille, kun niiden sisäistä kelloa hidastetaan tai nopeutetaan hieman.

Tutkimuksessa käytetty kasvi oli lituruoho, joka on hyvin yleinen kasvibiologian tutkimuskohde.

Tutkimuksen julkaisi eLIFE.

Himuli
Seuraa 
Viestejä1392
Liittynyt10.3.2016

Kasvien sisäisen kellon salat selvisivät

Lithops kirjoitti: No jos nyt kuitenkin jätettäisiin peukaloimatta. Ottaen huomioon, että ihminen ei luonnon suuresta kiertokulusta ymmärrä oikeastaan juuri mitään. Näin ollen seurauksistakaan ei ole mitään käsitystä. Niinköhän ne koskaan ennenkään on välittäneet paskan vertaa mahdollisista "sivuseurauksista" kunhan saadaan tehokkuutta tuotantoon lisää jne. Joko ihmisillä on liian suppea mielikuvitus mahdollisten ongelmien ennakoimiseksi tai sitten niitä ei vain tosiaan kiinnosta.
Lue kommentti
Euroopan avaruusjärjestön havainnekuvassä on asteroidi Didysos ja sitä kiertävä kappale, johon tutkijat törmäyttäisivät luotaimen.

Yhdysvaltain avaruusjärjestö Nasan ja Euroopan Esan tutkijat haluavat selvittää, miten asteroideja voitaisiin torjua, mutta Euroopan puolelta rahoitus on jäissä.

Kuulussa Armageddon-katastrofielokuvassa 1990-luvulta Bruce Willisin johtama tiimi lähetetään avaruuteen räjäyttämään Maata kohti syöksyvä asteroidi palasiksi.

Yhdysvaltojen ja Euroopan avaruusjärjestöjen Nasan ja Esan tutkijat suunnittelevat vähän samaa, mutta paljon pienemmässä mitassa ja ilman ydinpommeja.

Niin sanottu Aida-hanke on ollut vireillä jonkin aikaa. Nimi tulee sanoista Asteroid Impact and Deflection Assessment.

Sen tarkoitus on laukaista luotain Didymos-asteroidille, jota kiertää myös pieni kuu. Didymoksen läpimitta on 800 metriä ja sitä kiertävän kappaleen läpimitta on 150 metriä.

Tutkijat haluavat törmäyttää luotaimen tähän pienempään kappaleeseen. Ajatuksena on tutkia, miten asteroidien ratoja pystytään muuttamaan törmäyksellä.

Aida koostuisi kahdesta luotaimesta: eurooppalaisten Aim laukaistaisiin ensin ja se asettuisi kiertämään Didymosta.

Aim tekisi tärkeitä mittauksia ja sen jälkeen laukaistaisiin amerikkalaisten Dart, joka törmäisi Didymoksen kuuhun ja suistaisi sen radaltaan.

Didymos sopii kohteeksi, koska se on lähellä ja törmäyskoe ei saisi sen kuuta syöksymään Maata kohti. Didymoksen kuu on myös samaa kokoluokkaa kuin maapalloa todennäköisimmin uhkaavat asteroidit. Asiasta kertoo Nasan verkkosivu.

Uhkaavia asteroideja ei tällä hetkellä tunneta. Asteroidivyöhykkeellä on kuitenkin tuhansia ja tuhansia kappaleita, jotka voisivat mahdollisesti joskus ajautua törmäämään maapalloon.

Kiviä putoilee silloin tällöin. Kuuluisa Siperian Tunguskan räjähdys vuonna 1908 aiheutui todennäköisesti pienehkön asteroidin törmäyksestä. Vuonna 2013 Tšeljabinskin yllä räjähti meteori, joka aiheutti 1 600 ihmisen loukkaantumisen.

Tutkijat uskovat, että asteroidien törmäykseltä voidaan suojautua. Siksi Aida-hankkeen eteneminen olisi tärkeää.

”Emme ole voimattomia asteroidien edessä. Mutta meidän täytyy harjoitella niiden torjumista tosielämässä siltä varalta, että joskus joudumme oikeasti suistamaan asteroidin radaltaan”, sanoo yhdysvaltalaista osaa hankkeesta johtava Andrew Cheng tiedotteessa.

Viime joulukuussa Euroopan avaruusjärjestö Esan jäsenmaat peruivat rahoituksen toiselta hankkeeseen tarvittavalta luotaimelta

Rahat ohjattiin Marsista elämää etsivään ExoMars-hankkeeseen.

Nyt tutkijat yrittävät lobata asteroidihanketta taas henkiin.

Latviassa pidetyssä tapaamisessa tutkijat esittivät halvemman vaihtoehdon Aimin toteuttamiseksi.

Uudessa versiossa luotaimesta olisi riisuttu Didymoksen kuuhun suunniteltu laskeutuja ja poistettu tutkajärjestelmä, joka luotaisi kuun rakennetta. Hintalappu olisi nyt 210 miljoonaa.

Nasan Dart-hanke eli varsinainen törmääjä etenee eurooppalaisista huolimatta, mutta Dart ei pysty tekemään kaikkia niitä tärkeitä mittauksia, joihin Aimia tarvittaisiin.

Aimin pitäisi mitata tarkasti kappaleen massa, jotta törmäyksen vaikutukset voitaisiin myös mitata.

”Emme ole koskaan kokeilleet asteroidin työntämistä radaltaan eikä sitä voi testata laboratoriossa mitenkään. Meidän täytyy selvittää, pitävätkö simulaatiomme ja mallimme paikkansa”, kertoo Esan johtaja Jan Woerner.

Nasa rakentaa Dart-luotaintaan edelleen alkuperäisessä aikataulussa. Sen olisi tarkoitus törmätä asteroidiin vuonna 2022.

Tutkijat sanovat, että parasta olisi ollut saada Aim tekemään mittauksia samaan aikaan Dartin kanssa. Aim pystyy heidän mukaansa hoitamaan tehtävänsä myös törmäyksen jälkeen, jos hanke ylipäätään saa rahoitusta.

Koirat, joilla oli tietty muoto oksitosiiniin liittyvästä geenistä, kääntyvät herkemmin omistajansa puoleen. Sama geenivariantti löytyi myös susilta.

Aivoissa erittyvä kiintymyshormoni oksitosiini on tärkeä osa ihmisten välistä sosiaalista kanssakäymistä. Hellyydenosoitukset kuten halaaminen ja suutelu saavat oksitosiinia erittymään, ja sitä vapautuu erityisesti seksin aikana.

Oksitosiini säätelee myös ihmisen ja lemmikkien välistä elämää. Lemmikin silittely vapauttaa oksitosiinia, ja samalla tavoin koirankin aivot raksuttavat.

Ruotsalaisessa Linköpingin yliopistossa tutkittiin oksitosiinin vaikutusta kultaisiin noutajiin. Koirat, joilla oli tietty geenimuunnos oksitosiinireseptoriin liittyvällä alueella perimässä, kääntyivät herkemmin omistajansa puoleen pyytääkseen apua.

Tutkimuksessa pantiin 60 kultaista noutajaa ratkaisemaan yksinkertainen pulma. Niiden piti avata kansi saadakseen herkkupalan.

Ensimmäisen kierroksen jälkeen kansi suljettiin niin, ettei koira voinut saada sitä auki. Tarkoitus oli katsoa, miten herkästi koira hakee omistajaltaan apua.

Kolme varttia ennen koetta koirien kuonoon suihkutettiin joko oksitosiinia tai suolavesiliuosta. Sitten tutkijat ottivat aikaa, kuinka kauan koira jaksaa itsekseen painia kannen kanssa.

Oksitosiinisuihke todella vaikutti, mutta vain osaan koirista. Sellaiset koirat, joilla oli tietty oksitosiinireseptoriin liittyvä geenivariantti, tulivat helpommin pyytämään apua omistajaltaan.

Samoja koiria testattiin myös suolavesiliuoksella, mikä odotetusti ei vaikuttanut avuntarpeen lisääntymiseen.

Kaikista koirista otettiin dna-näytteet. Tutkijat paikansivat erityyppisiä muunnoksia oksitosiinigeenien lähistöllä niiden kromosomistossa. Niin sanotun AA-genotyypin koirat reagoivat oksitosiiniin, kun taas GG-genotyypin koirat eivät.

Samaa vaihtelua havaittiin myös susilla. Tutkijat analysoivat 21 suden dna:ta niiden verinäytteistä.

Toisin sanoen oksitosiinireseptoriin liittyvät muunnokset olivat susilla jo ennen niiden kesyttämistä koiriksi. Se voi selittää, miksi tietyt sudet muinoin tulivat paremmin ihmisten kanssa toimeen.

”Tulokset antavat olettaa, että ihmiset aikoinaan valitsivat kesytettäviksi yhteistyökykyisiä susia ja jalostivat niistä seuraavia sukupolvia”, sanoo tiedotteessa Mia Persson, yksi tutkijoista.

Tutkimuksen julkaisi Hormones and Behaviour.