Fysiikka oli tipahtanut kelkasta pahemmin kuin biologia.

”Tiede edistyy, mutta edistyvätkö koulukirjat? Tarjotaanko koululaisille jälkeenjäänyttä maailmankuvaa? Tiede-lehti lähti selvittämään asiaa yleisön ja kolmen professorin avulla.”

”Opettajat, lukiolaiset ja muut kiinnostuneet pohjustivat aihetta nettikommenteilla. Kosmologian professori, kirjailija Kari Enqvist katsasti lukion fysiikan uusimmat oppikirjat. Evolutiivisen kehitysbiologian uranuurtaja, akatemiaprofessori Jukka Jernvall silmäsi biologian kirjasarjat. Matematiikan ja luonnontieteen pedagogiikan professori ja oppikirjojen tekijä Jouni Viiri kommentoi kritiikkiä.”

Näin tiedetoimittaja Annikka Mutanen esitteli juttunsa ”Koulun fysiikka jumiutui sadan vuoden taakse” numerossa 8/2011.

”Fysiikan osalta tarkastuksen tulos on ankea. Vaikka Enqvist yrittää ensin suhtautua oppikirjoihin sovinnollisen ymmärtävästi, lopulta niistä ei jää juuri kiveä kiven päälle. Professorin mielestä oppikirjat ovat kuin Microsoftin käyttöjärjestelmä: ne koostuvat kirjavista eri-ikäisistä palasista, jotka on liitetty yhteen teipillä ja laastarilla.”

”– Nykyfysiikka painottaa käsitteellistä yhtenäisyyttä. Kaikki ilmiöt ovat muutaman harvan perusperiaatteen ilmentymiä. Näissä kirjoissa fysiikka näyttäytyy päinvastoin sirpaleina, joilla ei tunnu olevan mitään yhtymäpintaa toisiinsa.”

”Esimerkiksi Enqvist ottaa säteilyn.”

”– Aineesta ja säteilystä puhutaan niin kuin ne olisivat kaksi erillistä lajia, vaikka ne ovat ihan sama asia.”

”Molemmat ovat hiukkasia. Valon nopeudella tai lähellä valon nopeutta liikkuvia hiukkasia kutsutaan historiallisista syistä säteilyksi. Hitaasti liikkuvia sanotaan aineeksi.”

”Suhteellisuusteorian ymmärtämisessä – – auttaisi, että selitettäisiin, miten Albert Einstein aikoinaan pohti asiaa, Enqvist arvelee. Sitä ei kuitenkan kerrota, ja suhteellisuusteoriaa ylipäätään käsitellään vain yhdessä kirjasarjassa kolmesta. Se ei kuulu opetussuunnitelmaan.”

”Se on kummallista, sanoo fysiikan oppikirjojen tekijä, professori Jouni Viiri. Viiri on tutkinut fysiikan ja matematiikan oppimista Jyväskylän yliopistossa. Yhdysvalloissa suhteellisuusteoriaan paneudutaan hänen mukaansa jo melko varhaisessa vaiheessa. Einsteinin unohtaminen koulussa on vanhaa perua. Ratkaisu saattoi Viirin mukaan alkujaan lähteä siitä, että Suomen akateeminen maailma oli ennen toista maailmansotaa läheisessä yhteydessä Saksaan eikä siellä suvaittu juutalaisen fysiikan opettamista.”

”Fyysikko Enqvist tuhahtelee kaikille nykytilan perusteluille. Hänestä arkikokemuksen korostaminen on huonoa filosofiaa.”

”– On kukkua, etteivät nuoret voi ymmärtää sellaista, mitä eivät näe. Siinä tapauksessa pitäisi lähteä opetuksessa siitä, että Aurinko kiertää Maata.”

”Biologiassa yritys ajantasaisuuteen näyttää olevan selvästi kovempi kuin fysiikassa. Biologia on kasvanut valtavaksi tieteenalaksi, ja sen tuottama tieto paisuu kuin pullataikina. Professori Jukka Jernvall on vaikuttunut siitä, kuinka paljon tietoa myös lukiokursseissa täytyy omaksua. Kun Jernvall itse kävi koulua 1980-luvun alussa, ei ollut vielä sellaisia aloja kuin bioteknologia ja ympäristöekologia. Nyt niistä molemmista on omat lukiokurssinsa ja kirjansa.”

”Opettajan suureksi haasteeksi hänen mielestään kuitenkin jää, kuinka saada oppilaille syntymään kokonaiskuva kaikesta tietoaineksesta.”

”Tuo kaiken biologian punainen lanka on evoluutio ja sen mekanismit. – – Evoluution kunnollinen ymmärtäminen auttaisi jo koulussa sisäistämään ja omaksumaan asiat helpommin ja vähemmällä pänttäämisellä, Jernvall uskoo.”

”Evoluutio otetaan kyllä oppikirjoissa käsittelyyn jo ensimmäisen kurssin kirjassa mutta omana irrallisena aiheenaan sen sijaan, että evolutiivinen ajattelu kulkisi mukana läpi muidenkin kurssien. Jernvallin mielestä näin pitäisi olla – vaikka se vaatii oppikirjailijoilta yhtä suuren työn kuin fysiikan kirjojen remontointi: kaiken kirjoittaminen uudelleen.”

Elämyksiä uteliaalle jo 35 vuotta

Lehden ensimmäinen numero ilmestyi 10. lokakuuta 1980. Yleistajuinen tiedelehti perustettiin suomalaisen tiedeyhteisön aloitteesta.

Nimeksi valittiin tulevaisuutta henkivä Tiede 2000. Kun uusi vuosituhat alkoi, nimi lyhennettiin muotoon Tiede.

Päätoimittajina ovat toimineet Jali Ruuskanen, Tuula Koukku ja Jukka Ruukki.

X- ja Y-kromosomin yhdistelmästä syntyy yleensä poika ja kahdesta X-kromosomista tyttö muttei aina. Kuva: Dept of clinical cytogenetis, Addenbrookes hospital/SPL.

Tutkijat paikansivat perimästä alueen, joka käynnistää miehen kehityksen.

Sukupuolikromosomeistaan riippumatta ihmiset ovat ensi viikot kohdussa samanlaisia. Ulkoisesti pojaksi kasvaminen alkaa, kun Y-kromosomissa aktivoituu niin sanottu sry-geeni. Se käynnistää kivesten muodostumiseen tarvittavat geenit.

Joskus sry ei aktivoidukaan, ja XY-kromosomit saaneesta sikiöstä kehittyykin nainen. Vastaavasti miehellä voi harvinaisissa tapauksissa olla XX-kromosomit, jos sry-geeni siirtyy X-kromosomiin.

Sry-geeni ja sen vaikutus on tunnettu jo pitkään, mutta nyt tutkijat raportoivat Science-lehdessä löytäneensä ihmisen perimästä kytkimen, joka säätää sen tekemisiä.

Vain pieni osa perimästämme on varsinaisia geenejä, jotka koodaavat proteiineja. Valtaosa – yli 90 prosenttia – on niin sanottua ei-koodaavaa dna:ta. Sitä on harhaanjohtavasti kutsuttu roska-dna:ksi, vaikka silläkin on tärkeä rooli eliön toimintojen säätelyssä.

Juuri tästä on kyse uudessa tutkimuksessa. Lontoossa sijaitsevan Francis Crick -instituutin ja kolmen muun yliopiston tutkijat onnistuivat paikantamaan juuri sen pätkän dna:ta, joka saa geenit työskentelemään niin, että XY-kromosominen alkio kehittyy pojaksi kiveksineen päivineen.

Sry-geeni nimittäin käskee sox9-geeniä tuottamaan proteiinia, joka saa miessukuelimet alulle. Sox9-proteiinia tarvitaan juuri tietyllä hetkellä yksilönkehityksessä, ja silloin sen tuotantoa buustaa vahvistaja-alue nimeltään enh13. Se on aivan eri kohdassa perimää kuin itse sox9-geeni, yli puolen miljoonan emäsparin päässä “roska-dna:n” seassa.

Enh-13-vahvistajan löytämistä voi hyvällä syyllä verrata neulan äkkäämiseen heinäsuovasta. Tutkijat osoittivat tämän vahvistaja-dna:n toiminnan poistamalla hiirten perimästä sen alueen, jolla vahvistaja sijaitsee. Sen jälkeen kävi todella niin, että XY-kromosomisista hiiristä kehittyi naaraita, kun oikeat geenit eivät kyenneet muodostamaan niille kiveksiä. Niille kasvoikin munasarjat.

Hiirillä enh-13 sijaitsee perimässä alueella, joka on täysin verrannollinen ihmisen vastaavaan alueeseen. Tiedetäänkin, että myös XY-kromosomilliset ihmiset, joilta puuttuu dna:ta tältä alueelta, kehittyvät vastoin sukupuolikromosomejaan naisiksi.

”Yleensä useat alueet työskentelevät yhdessä vahvistaakseen tiettyjen geenien ilmentymistä niin, ettei mikään yksittäinen vahvistaja vaikuta äärimmäisen paljon. Löysimme tutkimuksessa neljä vahvistajaa, mutta olimme todella yllättyneitä huomatessamme, että yksi ainoa vahvistaja pystyy hallitsemaan niin merkittävää asiaa kuin sukupuolen määräytymistä”, sanoo tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, tohtori Nitzan Goen tiedotteessa

Nykytiedon valossa ihmisen noin 21 000:a geeniä säätää miljoona tällaista vahvistajaa. Niiden tutkimus voi auttaa ymmärtämään ihmisen perimän monimutkaisia mekanismeja entistä tarkemmin. Nyt tehdystä löydöksestä voi olla apua sukupuolenkehityksen geneettisten häiriöiden määrittämiseen.

Bakteerijälki kertoo ihmisen henkilöllisyyden.

Murtovarkaat jättävät jälkeensä mikrobeja, jotka voidaan yhdistää oikeaan henkilöön, osoitti amerikkalainen tutkijaryhmä.

Jokaisella meistä on omintakeinen mikrobiomi, joka koostuu sekä kehon omista bakteereista että mikrobeista, joita meihin tarttuu jokapäiväisessä elämässämme. Pölistämme ja tahmaamme niistä soluja lähiympäristöömme arviolta 36 miljoonaa  joka tunti, arvioi mikrobiologi Jarrad Hampton-Marcell Argonnen kansallisesta tutkimuskeskuksesta kollegoineen tiedotteessa

He kehittivät menetelmän, jolla nämä ihmisen jättämät bakteerikannat voidaan tunnistaa ja yhdistää oikeaan henkilöön. Se pohjaa työhön, jonka ryhmä julkaisi neljä vuotta sitten Science-lehdessä. Siinä he osoittivat, että ihmisistä ja heidän lemmikeistään jää tunnistettava mikrobijälki taloihin, joissa he asuvat. Kun perhe muutti uuteen kotiin, myös bakteerit asettuivat taloksi jo alle päivässä.

Nyt Hampton-Marcell työryhmineen värväsi 45 opiskelijaa tekemään valemurtoja kymmeneen taloon Floridan ja Illinois'n osavaltioissa. Sitten tutkijat etsivät taloista mikrobeja, joita valerosvot  olivat jättäneet jälkeensä. Etenkin sisäänmenoreittien kuten ovien ja ikkunoiden läheisyydestä löytyi runsaasti mikrobijälkiä.

Tutkijat ottivat jokaisen valerosvon ihosta ja sieraimesta mikrobinäytteet. Ne olivat niin yksilöllisiä, että  ne toimivat kuin sormenjäljet. Kun taloon jääneitä jälkiä verrattiin henkilöihin, tutkijat pystyivät jopa 70 prosentin tarkkuudella ennustamaan, kuka 45 valerosvosta oli murron suorittanut, tutkijat kertoivat Yhdysvaltain mikrobiologisen seuran vuosikokouksessa Atlantassa.  

Uusi menetelmä on lupaava, mutta siinä on toistaiseksi yksi iso pulma. Ihmisen jättämä mikrobijälki haihtuu nopeasti, jopa alle vuorokaudessa. Tämä havaittiin jo aiemmassa tutkimuksessa, jossa kodistaan pois muuttaneen perheen mikrobijälki oli parissa päivässä kadonnut.

Tutkijoiden pitäisi siis päästä murtopaikalle varsin ripeästi, jotta näytteitä ehditään ottamaan. Toisin kuin sormenjäljet tai dna, mikrobijälki alkaa hiipua jo puolessa tunnissa.