Evoluutiossa tulee yleensä ensin mieleen kahdenlaiset aineistot. Ne pitää ikään kuin aina liittää siihen, ainakin jos kadunmieheltä kysytään:
1: Ensinnäkin on fossiiliaineisto, joka selvittää eliökunnan rakenteen muutosten vauhtia, tasaisuutta ja muita vastaavia ilmiöitä. (Ja fossiilit tuntuu vakuuttavilta koska ne ovat konkreettisia.)
2: Toinen on genetiikka ja sen muutokset. (Jotka taas tuntuvat vakuuttavilta koska ne ovat niin "scienceyh".) Rakenteet ovat tarkkailussa keskiössä, koska evoluutioon liittyy olennaisesti jonkinlainen vaikutus. Koska luonnonvalinta koskee juuri hengissä selviämistä, kelpoisia ovat vain geenit ja rakenteet jotka vaikuttavat tähän jotenkin. Tässä arkikäsityjsessä on tietysti jotain järkeä.
Rakennetutkimus.
Kun tarkastellaan rakenteita, on yleensä tavoitteena rakentaa analyysi siten että homologiset ja analogiset piirteet toisistaan jotenkin. Hiiren ja ihmisen raajoissa on samankaltaisia piirteitä. Ne ovat homologisia, koska niillä on samanlaiset rakenteet. Vaikka niillä on hieman erilaisia toimintoja. Tälläisistä erilaisista raajoista saadaan homologiasarjoja. Tietysti yksi sarja ei sano paljoa, ne yhdistetään toisiinsa. Tätä kautta voidaan esimerkiksi ottaa kylkiluiden, hampaiden ja raajojen homologiasarjoja ja katsoa ovatko ne samanlaisia.
Iso osa tutkimuksesta onkin sitä että muutosten määrää, laatua ja sijaintia tarkkaillaan. Tässä fossiilisto on arvokas tietolähde. Nämä rakenteet eivät ole perusluonteeltaan satunnaisia: Samuel Willistonin mukaan nimetty Willistonin laki sanookin että evoluution kuluessa "osien määrällä on taipumus vähentyä ja nämä harvemmat osat ovat toiminnaltaan erikoistuneempia." Varhaisilla lajeilla onkin tyypillisesti jonkinlainen kaavamainen, toistuva, rakenne. Myöhemmin näistä osista osa erikoistuu:
1: Jos aiheena olisivat jalat, "varhaiset otukset" olisivat tuhatjalkaisen kaltaisia: Niissä on samanlaisia jaokkeita joissa on samanlaisia jalkoja, ja näitä on "niin maan perkeleesti". Sen sijaan hummeri on "myöhäisempää perua", jonka antennit, sakset, kävelyraajat ja muut raajat ovat muotoutumia "perusraajasta". Yksi osa kasvaa toista kauemmin, kääntyy, on paksumpi. Ja näin toisella kävellään, yhdellä saksitaan osia ja kolmannet osoittelevat ja heiluvat ympäriinsä jotta niiden kautta saadaan tuntoaistiin perustuvaa tietoa ympäristöstä ja sen tapahtumista.
Tämä ei ole mikään "rikkomaton laki", sillä monet muutokset voivat lisätä rakenteiden määrää. Kuitenkin on hyvä sanoa että perusrakenteet ovat ensin syntyneet, sitten monistuneet, ja tämän jälkeen niille on kehittynyt erikoistuneita toimintoja. Ja samalla on vähemmän toistumia. Mutta se on silti hyvä sääntö, se kattaa alleen paljon.
Rakenteen muutokset ja evoluutio tuovat heti mieleen "X -menit". Ylimääräisiä raajapiikkejä, regeneraatiota. Tällaisen skenaarion nimi olisi "Hopeful Monster", ja sitä kannattavaa, historian pyörteisiin jäänyttä ja tallattua, evoluution kuvaa, kutsutaan saltationismiksi.
Ehkä lähimpänä saltationismia ovat polydaktylia, jossa henkilöllä on ylimääräisiä sormia. Minulla taas on (ollut) ylimääräisiä hampaita (jotka on tietysti revitty hammaslääkärissä irtipois). Tälläisiä muutoksia tunnetaan yllättävän paljon. Osa niistä on tietysti muusta kuin geeneistä : Talidomi, jota käytettiin raskauspahoinvointilääkkeenä, aikaansai epämuodostumia, ympäristötekijänä.
"Mutantit" ovat arki -ihmisen mielessäkin helposti sellaisia että niillä on vaikka ylimääräinen raaja. Bateson itse asiassa listasi valtavan määrän tälläisiä luonnonoikkuja "Material for the study of Variation" -tutkimukseensa. Hirviöt eivät olleet "satunnaisia", vaan niillä oli tietynlaisia eroja. Kuten hyönteisiä joilla yhden tai molempien tuntosarvien tilalla oli jalka. Rakenteita, kuvioita tai muita saattoi olla enemmän tai vähemmän kuin normaaleilla. Ja jokin rakenne saattoi olla korvannut toisen raajan paikan. Bateson itse luokitteli kahteen osaan:
1: Homeoottiset muutokset, joissa yksi ruumiinosa muuttui jonkin toisen raajan kaltaiseksi.
2: Osien lukumäärä muuttui.
Tämä ei tietenkään kerro paljoakaan "toiveikkaista hirviöistä" tai muista vastaavista, koska nämä erot ovat yleensä haitallisia. Gould olikin aiheesta sitä mieltä että nämä olivat yksilöinä toivottomia, mutta tiedollisesti avuksi. Toisin sanoen evoluutio ei hypi saltaatioteorian olettamalla tavalla isoissa hypyissä.
Genetiikan tutkimus.
Muutokset johtuvat tietysti geeneistä. Kivettyneistä ja mineralisoituneista fossiileista ei ole DNA -lähteeksi tutkimuksiin. Siksi on yleistettävä siitä mitä nähdään siihen mitä ei nähdä. (induktio) Geenien vaikutuksia voidaan tutkia geenejä ja alkionkehitystä sekä lopullista eläinten rakennetta tutkimalla. (deduktiivisesti) Tätä kautta tehdään tutkimusta jossa katsotaan että kun geeni muuttuu jollain tavalla, tästä on tiettyjä vaikutuksia lopulliseen otukseen. Ja muutos on tietysti jonkinlainen muutos siinä miten eliö rakentuu. (Asiaa voidaan tietysti tarkistaa jonkin verran vertailemalla geeneistä rakennettuja evoluutiopuita: Geenit, alkiot ja historia nivotaan tätä kautta eräällä tavalla sivutestillä yhteen.)
Kun tiedetään että rakenteet ohjautuvat DNA:n kautta, voidaan siirtyä HOX -geeneihin. Ne ovat geenejä, jotka vaikuttavat toisten solujen kehittymiseen, asettumiseen ja erikoistumiseen. HOX -geeneistä on saatu tietoa tuottamalla erilaisia luonnonoikkuja. Muutoksen ei tarvitse olla hyödyllinen, koska ne tutkivat sitä miten ne vaikuttavat.
Ne yksinkertaisesti pistävät rakenteet kasvamaan tiettyihin paikkoihin. Ne ovat vahvasti yhdistävä piirre vaikkapa kärpästen ja nisäkkäiden välillä. Rakenteet muutoin eroavat huimasti, mutta näiden perusrakenteessa on vähemmän. Mielenkiintoista on tietysti se, että kun silmän kasvuun ohjaava geeni estetään, silmää ei kasva. Mutta jos se siirretään jänikseltä kärpäselle, ei synny jäniksen silmää vaan kärpäsen silmä. Kuitenkin samanlaiset muutokset aikaansaavat samankaltaisia muutoksia.
Eroja on tietysti vähän, koska muutos tässä on merkittävä. Iso muutos tarkoittaa myös sitä, että mitä sopeutuneempi yksilö on, sitä helpommin muutos on myös helposti tuhoisampi.
1: Tätä voi kuvitella siten että yritämme tarkentaa tai sumentaa kuvaa kaukoputkella: Jos tarkennamme sellaisella tarkentimella, jossa polttopiste ja muut ominaisuudet muuttuvat paljon, päästään tietysti nopeasti tiettyyn rajaan asti. Pienemmällä tarvitaan enemmän veivaamista. Mutta jos halutaan saada oikein erityisen tarkka, on selvä että jonkin rajan jälkeen isosti muuttava saadaan tositarkaksi vain tuurilla. Sen sijaan pienemmät muutokset ovat tässä hyviä.
Toisaalta elimetkin rakennetaan samoilla geeneillä. Esimerkiksi silmä kehittyy Pax-6 -geenin kautta. Walter Gehringin tutkimuksissa esimerkiksi kärpäsen silmän ohjaukseen liittyvään geenin virhe oli tuttu ihmisilläkin. Ihmisillä silmän iiris puuttui. Ja kun "silmägeenejä" laitettiin aktivoitumaan muualla ruumiissa, saatiin silmiä syntymään esimerkiksi siipiin tai jalkoihin. (Geenit ohjaavat toisia geenejä, niillä on sekä funktio että konteksti.)
Tietenkin sihen liittyy muutakin genetiikkaa. Valtaosa muutoksista syntyy siten että jonkin geenin toiminta aktivoidaan tai suljetaan jossain yhteydessä. Samoin signaalireitit, jossa solut sekä lähettävät että vastaanottavat erilaisia proteiineja, jotka vaikuttavat asioihin, voivat muuttua ja aikaansaada rakenteisiin muutosta. (Ideani ei ole kertoa kaikista, en edes osaisi. Eikä varmasti kaikki tiedä kaikkea. Ideani on tuoda esiin taustalla oleva "perusajatus".)
Evoluution kannalta tämä on tärkeää, koska symmetria, samanlaisten rakenteiden toistumat sekä polaarisuus ovat kahta asiaa (1) Ne ovat yleisiä eläinkunnassa. (2) Ne ovat toistorakenteita. Rakenteen monistuminen, karsiutuminen ja olemassa olevan yhden tai useamman raajan muodon muotoilu päästävät pitkälle. Tiedämme tämän, koska näin eläimet rakentuvat niin. Samalla tiedetään siitä millä tavalla evoluution on toimittava. Kun tajutaan, miten tietyissä paikoissa olevat erot vaikuttavat, ymmärretään miten eliöillä on samanaikaisesti erilaisia rakenteita mutta samankaltainen rakenteiden kehitystä ohjaava joukko.
Tätä kautta evoluution ideana ei tietenkään ole pelkästään tuottaa uusia raajoja, erilaistuminen tapahtuu useassa vaiheessa. Darwin ei osannut kuvitella miten silmä syntyy, koska puolikas silmä olisi ollut rikki. Evoluutio ei kuitenkaan tapahdu pelkästään kokonaisien rakenteiden kautta, jossa osat ilmestyvät lopullisessa muodossaan ja niiden lukumäärä vain lisääntyy. Siksi "ilmenemisen" lisäksi tarvitaan myös erikoistumista. Kun evoluutio voi koskea mitä tahansa osaa, olisi hassua vaatia että jokin osa olisi muuttumattomana alusta loppuun asti ilman että niiden yksityiskohdat muuttuvat. Evoluutiossa onkin hyvä muistaa myös monitoimisuus ja päällekkäisyys: Esimerkiksi esirapu on voinut käyttää eturaajaansa sekä tarttumisvälineenä että kävelyssä apuna, jolloin tarttumaedun ei tarvitse aluksi olla lopullisen tehoista (eli sen ei tarvitse kattaa hintaa, joka syntyy siitä että kävelyominaisuudesta luovutaan, koska siitä ei tarvitse luopua.)
Näytetään tekstit, joissa on tunniste Bateson. Näytä kaikki tekstit
Näytetään tekstit, joissa on tunniste Bateson. Näytä kaikki tekstit
keskiviikko 4. marraskuuta 2009
perjantai 13. helmikuuta 2009
Näkökulmien nousu ja tuho.
Tämä juttu voidaan nähdä historiallisesti etenevänä jatkumona tähän blogaukseen.
Charles Darwin (1809-1882) ja Alfred Wallace (1823-1913) toivat evoluutioteoriaan mekanismin, luonnonvalinnan. Siinä Lamarckin ajatuksista poistettiin päämääräsuuntautuneisuus ja yksilöiden ja lajien tavoitekeskeisyys ja se korvattiin sopeutumisella, ja sillä että huonompirakenteiset yksilöt yksinkertaisesti kuolevat pois, joten niitä ei ole näkyvissä ja elossa olevien jälkeläiset näyttävät enemmän elossa olevilta. Darwin otti ideoita Erasmus Darwinilta. Tosin pojanpojastaan Charlesista poiketen isoisä -Erasmuskin keskittyi näkemyksissään enemmän lamarkistisiin hankkimalla saavutettujen ominaisuuksien periytymiseen.
William Bateson(1861-1926) taas oli sitä mieltä, että luonnonvalinta ja lajien muuntuminen oli jossain määrin totta. Hän kuitenkin korosti, että luonnonvalinta karsisi pois poikkeavia yksilöitä, jolloin se itse asiassa vähentäisi lajien muuttumista ja tekisi niistä entistä pysyvämpiä. Bateson uskoi, että eliöissä tapahtui silloin tällöin hyppäyksiä lajista toiseen. Hänestä sisäiset rakenteet olivat sellaisia, että muutos yhdessä vaikutti kaikkeen, jolloin osa muutoksista leviäisi kuten renkaat vedessä ja yksilöistä tulisi hyvin erilaisia. Hänen näkemyksensä kulki nimellä ortogeneesi.
Hugo de Vries(1848-1935) taas oli Batesonin linjoilla ja ajatteli että lajit muuttuivat epäjatkuvasti. Harvinaiset suurivaikutteiset mutaatiot johtaisivat lajin kerralla muuttumiseen toiseksi. Hänestä tämä saltaatio tuotti uusia lajeja epäjatkuvasti. de Vries perusteli näkemyksiään kasvitutkimuksella. Hän havaitsi että jostkut kasvit synnyttävät nopeasti erilaisia yksilöitä. Tätä ajatusta kehitteli eteenpäin Richard Goldschmidt (1878-1958), joka oli sitä mieltä että saltaatio synnytti "toiveikkaita hirviöitä" ("hopeful monster"), jotka olivat suuresti erilaisia kuin vanhempansa.
Trofim Lysenko(1898-1976) taas tuotti näkemyksen, jossa ajatuksena oli se, miten vaikeudet kasvattavat. Lysenko kritisoi genetiikkaa, ja hänen näkemyksensä perustuikin hankittujen ominaisuuksien periytymiseen. Ideana oli se, että jos esimerkiksi siemieniä liottaisi jäässä, siemenet ikään kuin harjaantuisivat ja sitä kautta niistä saatu sato olisi suurempi, kasvit taudinkestävämpiä, ja sadot suurempia. Ajatus oli hieman kuten se, että bodarin itsensä rääkkääminen aikaansaisi kunnon kasvun. Lysenkon kanta oli vallalla Neuvostoliitossa ja keinon väitettiin hoitavan ravinteet ilman lannoitteita ja mineraaleja, ja että jättisatoja voitaisiin kerätä talvellakin.
Kaiken kaikkiaan lajien muuttumiseen keskittyviä näkemyksiä oli liikkeellä muutama kappale:
1: Lamarkismi, jossa ajatellaan että hankitut ominaisuudet periytyvät.
2: Darwinin ja Wallacen teoria, jossa pienikokoiset muutokset kasautuvat luonnonvalinnan kautta.
2: Ortogeneesi, eli Batesonin näkemys jossa sisäiset tilat ja niiden muutokset olivat ratkaisevia.
3: Saltationismi eli de Vriesin ja Goldsmithin näkemys jossa joskus syntyy suuria muutoksia ja ne aikaansaavat uusia lajeja.
4: Vernalisaatio, eli Trofim Lysenkon näkemys vaikeuksien jalostavasta voimasta.
Tämä hajaannus kuitenkin lähti pienenemään. Sillä vaikka tieteessä arvostetaan erilaisia näkemyksiä, olennaisempaa on testaus. Jotkut teoriat - ja siinä sivussa maailmankuvat jotka olivat sitoneet kannanottoja todellisuudesta - saivat sortua havaintojen tieltä:
1: August Weismann (1834-1914) testasi kokeellisesti Lamarckin näkemyksiä, ja hänen tulostensa mukaan tästä oli luovuttava. Hänen tuloksensa ovat sovellettavissa luonnollisesti myös Lysenkon näkemyksiin, joiden perusta oli hyvin samantapainen Lamarckin näkemysten kanssa.
2: Ronald Fisher (1890-1962) taas kehitti evoluutioteorian matemaattista ja tilastotieteellistä puolta. Fisherin merkitys oli siinä, että hän pystyi osoittamaan, että ortogeneesissä esitetyt sisäiset muutokset eivät voi käynnistää evoluutiota. Ongelmana oli se, että ortogeneesin mekanismi oli tuntematon, joten sen tutkiminen ja todistaminenkin olisi käytännössä mahdotonta. Toisekseen Fisherin panos osoitti, että muutokset ovat pieniä, joten saltaatiosta tulisi luopua pienempiin mutaatioihin perustuvien näkemysten myötä. Fisher argumentoi, että suuret muutokset olivat helposti ja enemmän haitallisempia: Tilannetta voidaan verrata siihen, kuinka esimerkiksi mikroskoopissa on erilaisia säätötapoja. Jos otetaan tilanne että säätimellä heilutetaan tarkkuutta satunnaisesti ja jos muutos on epäonnistunut verrattuna tilanteeseen ennen muutosta, käännetään takaisin edelliseen kohtaan. Jos muutokset ovat suuria, alussa voidaan toki päästä nopeasti välttävään tarkkuuteen, mutta melko tarkkaa tulosta on vaikea saada. Sen sijaan jos yksittäinen muutos on pieni, se suuntautuu tarkemmin. Hän osoitti myös, että pienet mutaatiot olivat yleisiä ja suuret mutaatiot harvinaisia. Paljastui että de Vriesin tutkima kasvi oli harvinainen poikkeus; Mitä useampia lajeja tutkittiin, sitä selvemmin huomattiin että suurin osa eliöistä ei mutatoidu suuresti.
3: Lysenkon teorioita kokeiltiin, mutta ne epäonnistuivat käytännössä ja onnistuivat mainiosti Neuvostoliiton propagandassa; Todisteista parhain taisi olla se, että Lysenko oli peräisin köyhistä oloista, joten hänen täytyi olla oikeassa.
Kun eri näkemyksiä kumottiin, jäljelle jäi kokeista parhaiten selvinnyt Darwinin ja Wallacen perustalle rakennettu evoluutio. Tämän jälkeen evoluutioteorian kehittelyssä siirryttiin synteettiseen evoluutioteoriaan. Tärkeää oli se, että aikaisemmin perinnöllisyyden luonteesta oltiin kiistelty, ja Mendelin tulosten ajateltiin viittaavaan pysyvyyteen ja evoluution muutokseen. Kuitenkin huomattiin että geenit olivatkin evoluution kannalta "juuri sopivia", ne olivatkin itse asiassa juuri sitä mitä se tarvitsi.
Theodosius Dobzhansky (1900-1975) pystyi osoittamaan banaanikärpäsillä, että evoluutioprosessit toimivat; Kaikki elementit, joita evoluutio vaati toimiakseen (muutos, valinta ja perinnöllisyys) toimivat. Ernst Mayr (1904-2005) kehitteli teorioita muuntelusta ja lajiutumisesta. Tämän jälkeen evoluutiota ollaankin oltu yhtä mieltä muuntelusta, luonnonvalinnasta ja perinnöllisyydestä. Keskustelua on sen sijaan yksityiskohdista, kuten siitä kuinka tasaisesti evoluutioprosessi etenee; Eli aikaansaako esimerkiksi ympäristön muutos joskus pienten mutaatioiden nopeampaa kasautumista ja että toisinaan evoluutio on lähes pysähdyksissä, vai kasautuvatko pienet mutaatiot pikku hiljaa melko tasaisesti aikojen saatossa. Samoin keskustelua käydään siitä, kuinka suuressa osassa neutraalit muutokset ovat evoluutiossa.
Charles Darwin (1809-1882) ja Alfred Wallace (1823-1913) toivat evoluutioteoriaan mekanismin, luonnonvalinnan. Siinä Lamarckin ajatuksista poistettiin päämääräsuuntautuneisuus ja yksilöiden ja lajien tavoitekeskeisyys ja se korvattiin sopeutumisella, ja sillä että huonompirakenteiset yksilöt yksinkertaisesti kuolevat pois, joten niitä ei ole näkyvissä ja elossa olevien jälkeläiset näyttävät enemmän elossa olevilta. Darwin otti ideoita Erasmus Darwinilta. Tosin pojanpojastaan Charlesista poiketen isoisä -Erasmuskin keskittyi näkemyksissään enemmän lamarkistisiin hankkimalla saavutettujen ominaisuuksien periytymiseen.
William Bateson(1861-1926) taas oli sitä mieltä, että luonnonvalinta ja lajien muuntuminen oli jossain määrin totta. Hän kuitenkin korosti, että luonnonvalinta karsisi pois poikkeavia yksilöitä, jolloin se itse asiassa vähentäisi lajien muuttumista ja tekisi niistä entistä pysyvämpiä. Bateson uskoi, että eliöissä tapahtui silloin tällöin hyppäyksiä lajista toiseen. Hänestä sisäiset rakenteet olivat sellaisia, että muutos yhdessä vaikutti kaikkeen, jolloin osa muutoksista leviäisi kuten renkaat vedessä ja yksilöistä tulisi hyvin erilaisia. Hänen näkemyksensä kulki nimellä ortogeneesi.
Hugo de Vries(1848-1935) taas oli Batesonin linjoilla ja ajatteli että lajit muuttuivat epäjatkuvasti. Harvinaiset suurivaikutteiset mutaatiot johtaisivat lajin kerralla muuttumiseen toiseksi. Hänestä tämä saltaatio tuotti uusia lajeja epäjatkuvasti. de Vries perusteli näkemyksiään kasvitutkimuksella. Hän havaitsi että jostkut kasvit synnyttävät nopeasti erilaisia yksilöitä. Tätä ajatusta kehitteli eteenpäin Richard Goldschmidt (1878-1958), joka oli sitä mieltä että saltaatio synnytti "toiveikkaita hirviöitä" ("hopeful monster"), jotka olivat suuresti erilaisia kuin vanhempansa.
Trofim Lysenko(1898-1976) taas tuotti näkemyksen, jossa ajatuksena oli se, miten vaikeudet kasvattavat. Lysenko kritisoi genetiikkaa, ja hänen näkemyksensä perustuikin hankittujen ominaisuuksien periytymiseen. Ideana oli se, että jos esimerkiksi siemieniä liottaisi jäässä, siemenet ikään kuin harjaantuisivat ja sitä kautta niistä saatu sato olisi suurempi, kasvit taudinkestävämpiä, ja sadot suurempia. Ajatus oli hieman kuten se, että bodarin itsensä rääkkääminen aikaansaisi kunnon kasvun. Lysenkon kanta oli vallalla Neuvostoliitossa ja keinon väitettiin hoitavan ravinteet ilman lannoitteita ja mineraaleja, ja että jättisatoja voitaisiin kerätä talvellakin.
Kaiken kaikkiaan lajien muuttumiseen keskittyviä näkemyksiä oli liikkeellä muutama kappale:
1: Lamarkismi, jossa ajatellaan että hankitut ominaisuudet periytyvät.
2: Darwinin ja Wallacen teoria, jossa pienikokoiset muutokset kasautuvat luonnonvalinnan kautta.
2: Ortogeneesi, eli Batesonin näkemys jossa sisäiset tilat ja niiden muutokset olivat ratkaisevia.
3: Saltationismi eli de Vriesin ja Goldsmithin näkemys jossa joskus syntyy suuria muutoksia ja ne aikaansaavat uusia lajeja.
4: Vernalisaatio, eli Trofim Lysenkon näkemys vaikeuksien jalostavasta voimasta.
Tämä hajaannus kuitenkin lähti pienenemään. Sillä vaikka tieteessä arvostetaan erilaisia näkemyksiä, olennaisempaa on testaus. Jotkut teoriat - ja siinä sivussa maailmankuvat jotka olivat sitoneet kannanottoja todellisuudesta - saivat sortua havaintojen tieltä:
1: August Weismann (1834-1914) testasi kokeellisesti Lamarckin näkemyksiä, ja hänen tulostensa mukaan tästä oli luovuttava. Hänen tuloksensa ovat sovellettavissa luonnollisesti myös Lysenkon näkemyksiin, joiden perusta oli hyvin samantapainen Lamarckin näkemysten kanssa.
2: Ronald Fisher (1890-1962) taas kehitti evoluutioteorian matemaattista ja tilastotieteellistä puolta. Fisherin merkitys oli siinä, että hän pystyi osoittamaan, että ortogeneesissä esitetyt sisäiset muutokset eivät voi käynnistää evoluutiota. Ongelmana oli se, että ortogeneesin mekanismi oli tuntematon, joten sen tutkiminen ja todistaminenkin olisi käytännössä mahdotonta. Toisekseen Fisherin panos osoitti, että muutokset ovat pieniä, joten saltaatiosta tulisi luopua pienempiin mutaatioihin perustuvien näkemysten myötä. Fisher argumentoi, että suuret muutokset olivat helposti ja enemmän haitallisempia: Tilannetta voidaan verrata siihen, kuinka esimerkiksi mikroskoopissa on erilaisia säätötapoja. Jos otetaan tilanne että säätimellä heilutetaan tarkkuutta satunnaisesti ja jos muutos on epäonnistunut verrattuna tilanteeseen ennen muutosta, käännetään takaisin edelliseen kohtaan. Jos muutokset ovat suuria, alussa voidaan toki päästä nopeasti välttävään tarkkuuteen, mutta melko tarkkaa tulosta on vaikea saada. Sen sijaan jos yksittäinen muutos on pieni, se suuntautuu tarkemmin. Hän osoitti myös, että pienet mutaatiot olivat yleisiä ja suuret mutaatiot harvinaisia. Paljastui että de Vriesin tutkima kasvi oli harvinainen poikkeus; Mitä useampia lajeja tutkittiin, sitä selvemmin huomattiin että suurin osa eliöistä ei mutatoidu suuresti.
3: Lysenkon teorioita kokeiltiin, mutta ne epäonnistuivat käytännössä ja onnistuivat mainiosti Neuvostoliiton propagandassa; Todisteista parhain taisi olla se, että Lysenko oli peräisin köyhistä oloista, joten hänen täytyi olla oikeassa.
Kun eri näkemyksiä kumottiin, jäljelle jäi kokeista parhaiten selvinnyt Darwinin ja Wallacen perustalle rakennettu evoluutio. Tämän jälkeen evoluutioteorian kehittelyssä siirryttiin synteettiseen evoluutioteoriaan. Tärkeää oli se, että aikaisemmin perinnöllisyyden luonteesta oltiin kiistelty, ja Mendelin tulosten ajateltiin viittaavaan pysyvyyteen ja evoluution muutokseen. Kuitenkin huomattiin että geenit olivatkin evoluution kannalta "juuri sopivia", ne olivatkin itse asiassa juuri sitä mitä se tarvitsi.
Theodosius Dobzhansky (1900-1975) pystyi osoittamaan banaanikärpäsillä, että evoluutioprosessit toimivat; Kaikki elementit, joita evoluutio vaati toimiakseen (muutos, valinta ja perinnöllisyys) toimivat. Ernst Mayr (1904-2005) kehitteli teorioita muuntelusta ja lajiutumisesta. Tämän jälkeen evoluutiota ollaankin oltu yhtä mieltä muuntelusta, luonnonvalinnasta ja perinnöllisyydestä. Keskustelua on sen sijaan yksityiskohdista, kuten siitä kuinka tasaisesti evoluutioprosessi etenee; Eli aikaansaako esimerkiksi ympäristön muutos joskus pienten mutaatioiden nopeampaa kasautumista ja että toisinaan evoluutio on lähes pysähdyksissä, vai kasautuvatko pienet mutaatiot pikku hiljaa melko tasaisesti aikojen saatossa. Samoin keskustelua käydään siitä, kuinka suuressa osassa neutraalit muutokset ovat evoluutiossa.
maanantai 29. syyskuuta 2008
Elämän säie.
Ihmiset ovat taatusti aika kauan tienneet perinnöllisyydestä. Siitä, että lapset syntyvät jotenkin vanhemmistaan. Tähän on liitetty ajatusta henkien sekoittumisesta, henkien avusta siihen, että nainen on ikään kuin "pelto", johon isä laittaa "siemenen", ja lapsi on siksi olennaisesti enemmän isän kuin äidin: Isä on aktiivinen laittaja ja äidin kohtu kasvattaja ja vastaanottaja.
Mutta en ainakaan vielä tarkemmin kirjoittele näistä näkemyksistä, koska ajattelin sen sijaan kirjoitella siitä "tieteellisemmästä perinnöllisyydestä", jonka kulminaatiopisteenä on geeni ja laajemmin näiden yhteenliittymä, DNA. Geeni nimen vaihtoehtoina voisivat olla seuraavat: biofori, faktori, gemmula, id, idantti, pangeeni ja plastitudi. Tuntemamme kuitenkin vakiintui.
Ensimmäinen perinnöllisyyden todistettu lainomaisuus tuli Gregor Mendeliltä, munkilta jonka nimi oli alkujaan Johann. Hän oli köyhän perheen lapsi, jonka opiskelut olivat niin kalliita, että oma perhe ei voinut niitä maksaa, ja niinpä hän hommasi itselleen rikkaamman mesenaatin, luostarin. Hänestä tuli veli Gregor, hän ei ollut erikoisen uskovainen mies: Hänen kirjoituksissaan toistuu hyvä ruoka useammin kuin Jumala. (Hänellä oli koekammo, joten opiskelut eivät sujuneet kovin hyvin. Aikalaiset olivat tosin sitä mieltä, että hän luisti kokeista koska ei osannut.) Mendelin suurin saavutus ei ollut se, että hän tuki eräästä kuorolaisesta, Leos Janàcekista, Brünnin kuoronjohtajan. Hänen suurin saavutuksensa oli se, että hän leikki herneillä. Itse asiassa hän leikki herneillä massiivisesti ja organisoidusti. Hän huomasi, että jotkut ominaisuudet seuraavat tiettyä kaavaa. (Hän on taatusti tehnyt esikokeita, koska hän valikoi herneistä sellaisia ominaisuuksia jotka ovat yhden geenin tuottamia.) Hän keksi että ominaisuudet riippuivat vanhempien ominaisuudesta, ja keksi lisäksi resessiiviset ominaisuudet, jotka olivat näkymättömissä dominoivan ominaisuuden alla, ja jotka kuitenkin saatiin esiin takaisinristeytyksellä. Hän osoitti että perinnöllisyys oli jotain "kiinteää". (Ronald Fisher osoitti, että Mendel harjoitti ns. "kynätutkimusta", eli hän manipuloi koetuloksia tiettyyn suuntaan. Koesarjasta tuli yllättävän hyvä. Ilmeisesti Mendel huomasi jo laskelmia tehdessään mitä lainomaisuuksia ominaisuudet seurasivat.) Mendelin tuloksista ei kuitenkaan paljoa levitelty. Esimerkiksi Karl Wilhelm von Nägeli vinoili Mendelille ja pyysi häntä toistamaan kokeensa keltanoilla. Mendel epäonnistui keltanoiden kanssa - mikä ei ole ihme, koska niillä on erityinen lisääntymistapa, jossa siemenen syntyyn vaaditaan siitepölyä, mutta siitepölyn sisältämää perimää ei kuitenkaan liitetä kasvisolun tumaan. Ei siis ihme, että tulokset eivät sopineet yhteen. Mendel siirtyi tutkimaan mehiläisiä, joilla myös on poikkeava lisääntymistapa. (Eikä koekammokaan tehnyt tilannetta Mendelin kannalta helpoksi.)
Toisesta päästä tilannetta lähestyi Charles Darwin. Jo hänen isoisänsä Erasmus oli ajatellut eliölajeja sukulaisiksi. Darwinilla tästä sitten jalostui evoluutioteoria, tai oikeastaan se oli teoria luonnonvalinnasta. Darwin oli varma että perinnöllisyys liittyi vereen. Hän puhuikin verenperinnöstä. Hänen ajattelussaan vanhempien nesteet liittyivät yhteen. Perimän luonne oli siis nestemäisempi. Fleeming Jenkins keksikin "naulan evoluution arkkuun". Hän ilmoitti ja perusteli että jos perinnöllisyys olisi nesteiden sekoittumista, evoluutio olisi mahdotonta : Jos valkoinen mies lisääntyisi mustien kanssa, ei koskaan syntyisi valkoista heimoa, koska se laimenisi mustien joukkoon, eikä valkoista voisi erottautua erilleen ; Nesteissä erot laimenevat siten että ne eivät ole erotettavissa. (Erosta voidaan puhua analogisen ja digitaalisen informaation erona. Mendelin kokeet näyttivät digitaalisen informaation suuntaan, kun taas Darwinin näkemys oli analogista, ikään kuin maalipurkkiin verrattavissa olevaa, jossa kun punaista ja valkoista maalia sekoitetaan yhteen, saadaan vaaleanpunaista.)
Mendelismi yllätti evoluutikot. Eikä hyvällä tavalla. He huomasivat enemmän sen, että se erosi Darwinin näkemyksestä, eivätkä huomanneet että se korjasi Jenkinsin havaitseman ongelman. Jopa muuten äänekkäänä tunnettu Huxleykin oli vain hiljaa Jenkinsin vastaansanomattoman argumentin edessä, ratkaisematta sitä. (Richard Dawkins kirjoittikin kirjassaan "Viesti miljardien vuosien takaa" kuinka evoluutio vaatii digitaalisessa muodossa olevaa informaatiota. Tämä yksinkertaisesti tarkoittaa sitä että evoluutioteoria ennustaa kyseisen kaltaisen perimän : Jos evoluutio on totta, perimän on pakko olla "digitaalisessa muodossa". Jenkins oli siis oikeassa, ja Darwin väärässä. Mutta evoluutioteorian eduksi.) Evoluutikoista ainoastaan William Bateson hyväksyi Mendelismin. Hän teki näin, koska hän kannatti saltaatiota: Näkemystä jossa evoluutio harppoo isoja loikkauksia, joissa "liskon munasta syntyy kana." Kun asia myöhemmin huomattiin, Bateson hylkäsi mendelismin, vaikka hän oli ensimmäisenä kääntänyt kyseisen kokeen ja yritteliäästi puolustanut sitä. Keskiverrot evoluutikot eivät ottaneet Batesonia vakavasti, ja kun mendelismi liitettiin höyrypäisimpään evoluutioteorian piirissä pyörineeseen hypotetisointiin, ei mendelismi saanut aluksi hyvää mainosta ja luotettavuutta. Asia kuitenkin korjautui. Kun Hermann Muller vielä huomasi, että geenejä voitiin mutatoida, jolloin ne saivat uusia ominaisuuksia, evoluutioteoriaan täysin erityisen hyvin sopiva perimä olikin "koko lailla siinä".
Nämä kuitenkin olivat vain kuvailevia teorioita siitä, minkälaisia tapahtumia perimä aikaansaa. Näitä oltiin testailtu hienosti, mutta olennaista oli, että ei tiedetty mikä toimi. Tiedettiin kyllä miten se tuntematon aikaansaaja sen teki.
DNA erotettiin ensi kertaa vuonna 1869. Friedrich Mieshcer erotti sen sotilaan verisistä kääreistä. Hän arveli että se voisi liittyä perinnöllisyyteen jotenkin. Tuohon aikaan kuitenkin ajateltiin että proteiinit olivat olennaisempia: Niitä oli niin paljon erilaisia. DNA:n ajateltiin olevan liian yksinkertainen ja samanlainen ollakseen vastaus. Vuonna 1902 Archibald Garrod esitti laajemman ja tarkemman ajatuksen DNA:n toiminnasta. Hän piti sitä proteiinien rakennusohjeena. Hän päätteli tämän, koska eräs tauti, alkaptonuria, oli ilmeisesti perinnöllinen, ja siihen liittyi se, että tietty väriaine ei hajonnut. Tämän seurauksena korvavaha ja virtsa olivat erikoisen värisiä. Hän ei testannut näkemystään.
19 -vuotias varhaiskypsä "filosofi joka tunsi jonkin verran biologiaa" James Watson ja 35 -vuotias "ei vieläkään väitellyt, mutta joka tiesi fysiikasta" Francis Crick sitten keksivät DNA:n toiminnan. He lähestyivät jopa sen koodin avaamista, mutta he epäonnistuivat. Heidän pilkuton koodinsa ei ollut oikea, siinä oli nelikirjaiminen koodi (eli neljä eri nukleiinihappoa muodostivat neljän jonoja koodatessaan tiettyä ainetta.) ja toistoryhmät olivat lopukkeita, ja näin saatiin oikea määrä sarjoja proteiinin osasille. Vuonna 1961 nojatuolifilosofointi aiheen parissa loppui ja kokeellinen tutkimus alkoi ; Marshall Nirenberg ja Johann Mathaei pistivät sarjan urasiilia koeputkeen ja saivat fenylalaniinijonon. Pilkuton koodi tuli kumotuksi. Koodauksia tutkimalla selvitettiin että perimän koodi on nelikirjaimista (Neljä nukleiinihappoa kolmen jonoissa symbolisoi tiettyä aminohappoa.)
Mutta en ainakaan vielä tarkemmin kirjoittele näistä näkemyksistä, koska ajattelin sen sijaan kirjoitella siitä "tieteellisemmästä perinnöllisyydestä", jonka kulminaatiopisteenä on geeni ja laajemmin näiden yhteenliittymä, DNA. Geeni nimen vaihtoehtoina voisivat olla seuraavat: biofori, faktori, gemmula, id, idantti, pangeeni ja plastitudi. Tuntemamme kuitenkin vakiintui.
Ensimmäinen perinnöllisyyden todistettu lainomaisuus tuli Gregor Mendeliltä, munkilta jonka nimi oli alkujaan Johann. Hän oli köyhän perheen lapsi, jonka opiskelut olivat niin kalliita, että oma perhe ei voinut niitä maksaa, ja niinpä hän hommasi itselleen rikkaamman mesenaatin, luostarin. Hänestä tuli veli Gregor, hän ei ollut erikoisen uskovainen mies: Hänen kirjoituksissaan toistuu hyvä ruoka useammin kuin Jumala. (Hänellä oli koekammo, joten opiskelut eivät sujuneet kovin hyvin. Aikalaiset olivat tosin sitä mieltä, että hän luisti kokeista koska ei osannut.) Mendelin suurin saavutus ei ollut se, että hän tuki eräästä kuorolaisesta, Leos Janàcekista, Brünnin kuoronjohtajan. Hänen suurin saavutuksensa oli se, että hän leikki herneillä. Itse asiassa hän leikki herneillä massiivisesti ja organisoidusti. Hän huomasi, että jotkut ominaisuudet seuraavat tiettyä kaavaa. (Hän on taatusti tehnyt esikokeita, koska hän valikoi herneistä sellaisia ominaisuuksia jotka ovat yhden geenin tuottamia.) Hän keksi että ominaisuudet riippuivat vanhempien ominaisuudesta, ja keksi lisäksi resessiiviset ominaisuudet, jotka olivat näkymättömissä dominoivan ominaisuuden alla, ja jotka kuitenkin saatiin esiin takaisinristeytyksellä. Hän osoitti että perinnöllisyys oli jotain "kiinteää". (Ronald Fisher osoitti, että Mendel harjoitti ns. "kynätutkimusta", eli hän manipuloi koetuloksia tiettyyn suuntaan. Koesarjasta tuli yllättävän hyvä. Ilmeisesti Mendel huomasi jo laskelmia tehdessään mitä lainomaisuuksia ominaisuudet seurasivat.) Mendelin tuloksista ei kuitenkaan paljoa levitelty. Esimerkiksi Karl Wilhelm von Nägeli vinoili Mendelille ja pyysi häntä toistamaan kokeensa keltanoilla. Mendel epäonnistui keltanoiden kanssa - mikä ei ole ihme, koska niillä on erityinen lisääntymistapa, jossa siemenen syntyyn vaaditaan siitepölyä, mutta siitepölyn sisältämää perimää ei kuitenkaan liitetä kasvisolun tumaan. Ei siis ihme, että tulokset eivät sopineet yhteen. Mendel siirtyi tutkimaan mehiläisiä, joilla myös on poikkeava lisääntymistapa. (Eikä koekammokaan tehnyt tilannetta Mendelin kannalta helpoksi.)
Toisesta päästä tilannetta lähestyi Charles Darwin. Jo hänen isoisänsä Erasmus oli ajatellut eliölajeja sukulaisiksi. Darwinilla tästä sitten jalostui evoluutioteoria, tai oikeastaan se oli teoria luonnonvalinnasta. Darwin oli varma että perinnöllisyys liittyi vereen. Hän puhuikin verenperinnöstä. Hänen ajattelussaan vanhempien nesteet liittyivät yhteen. Perimän luonne oli siis nestemäisempi. Fleeming Jenkins keksikin "naulan evoluution arkkuun". Hän ilmoitti ja perusteli että jos perinnöllisyys olisi nesteiden sekoittumista, evoluutio olisi mahdotonta : Jos valkoinen mies lisääntyisi mustien kanssa, ei koskaan syntyisi valkoista heimoa, koska se laimenisi mustien joukkoon, eikä valkoista voisi erottautua erilleen ; Nesteissä erot laimenevat siten että ne eivät ole erotettavissa. (Erosta voidaan puhua analogisen ja digitaalisen informaation erona. Mendelin kokeet näyttivät digitaalisen informaation suuntaan, kun taas Darwinin näkemys oli analogista, ikään kuin maalipurkkiin verrattavissa olevaa, jossa kun punaista ja valkoista maalia sekoitetaan yhteen, saadaan vaaleanpunaista.)
Mendelismi yllätti evoluutikot. Eikä hyvällä tavalla. He huomasivat enemmän sen, että se erosi Darwinin näkemyksestä, eivätkä huomanneet että se korjasi Jenkinsin havaitseman ongelman. Jopa muuten äänekkäänä tunnettu Huxleykin oli vain hiljaa Jenkinsin vastaansanomattoman argumentin edessä, ratkaisematta sitä. (Richard Dawkins kirjoittikin kirjassaan "Viesti miljardien vuosien takaa" kuinka evoluutio vaatii digitaalisessa muodossa olevaa informaatiota. Tämä yksinkertaisesti tarkoittaa sitä että evoluutioteoria ennustaa kyseisen kaltaisen perimän : Jos evoluutio on totta, perimän on pakko olla "digitaalisessa muodossa". Jenkins oli siis oikeassa, ja Darwin väärässä. Mutta evoluutioteorian eduksi.) Evoluutikoista ainoastaan William Bateson hyväksyi Mendelismin. Hän teki näin, koska hän kannatti saltaatiota: Näkemystä jossa evoluutio harppoo isoja loikkauksia, joissa "liskon munasta syntyy kana." Kun asia myöhemmin huomattiin, Bateson hylkäsi mendelismin, vaikka hän oli ensimmäisenä kääntänyt kyseisen kokeen ja yritteliäästi puolustanut sitä. Keskiverrot evoluutikot eivät ottaneet Batesonia vakavasti, ja kun mendelismi liitettiin höyrypäisimpään evoluutioteorian piirissä pyörineeseen hypotetisointiin, ei mendelismi saanut aluksi hyvää mainosta ja luotettavuutta. Asia kuitenkin korjautui. Kun Hermann Muller vielä huomasi, että geenejä voitiin mutatoida, jolloin ne saivat uusia ominaisuuksia, evoluutioteoriaan täysin erityisen hyvin sopiva perimä olikin "koko lailla siinä".
Nämä kuitenkin olivat vain kuvailevia teorioita siitä, minkälaisia tapahtumia perimä aikaansaa. Näitä oltiin testailtu hienosti, mutta olennaista oli, että ei tiedetty mikä toimi. Tiedettiin kyllä miten se tuntematon aikaansaaja sen teki.
DNA erotettiin ensi kertaa vuonna 1869. Friedrich Mieshcer erotti sen sotilaan verisistä kääreistä. Hän arveli että se voisi liittyä perinnöllisyyteen jotenkin. Tuohon aikaan kuitenkin ajateltiin että proteiinit olivat olennaisempia: Niitä oli niin paljon erilaisia. DNA:n ajateltiin olevan liian yksinkertainen ja samanlainen ollakseen vastaus. Vuonna 1902 Archibald Garrod esitti laajemman ja tarkemman ajatuksen DNA:n toiminnasta. Hän piti sitä proteiinien rakennusohjeena. Hän päätteli tämän, koska eräs tauti, alkaptonuria, oli ilmeisesti perinnöllinen, ja siihen liittyi se, että tietty väriaine ei hajonnut. Tämän seurauksena korvavaha ja virtsa olivat erikoisen värisiä. Hän ei testannut näkemystään.
19 -vuotias varhaiskypsä "filosofi joka tunsi jonkin verran biologiaa" James Watson ja 35 -vuotias "ei vieläkään väitellyt, mutta joka tiesi fysiikasta" Francis Crick sitten keksivät DNA:n toiminnan. He lähestyivät jopa sen koodin avaamista, mutta he epäonnistuivat. Heidän pilkuton koodinsa ei ollut oikea, siinä oli nelikirjaiminen koodi (eli neljä eri nukleiinihappoa muodostivat neljän jonoja koodatessaan tiettyä ainetta.) ja toistoryhmät olivat lopukkeita, ja näin saatiin oikea määrä sarjoja proteiinin osasille. Vuonna 1961 nojatuolifilosofointi aiheen parissa loppui ja kokeellinen tutkimus alkoi ; Marshall Nirenberg ja Johann Mathaei pistivät sarjan urasiilia koeputkeen ja saivat fenylalaniinijonon. Pilkuton koodi tuli kumotuksi. Koodauksia tutkimalla selvitettiin että perimän koodi on nelikirjaimista (Neljä nukleiinihappoa kolmen jonoissa symbolisoi tiettyä aminohappoa.)
Tilaa:
Blogitekstit (Atom)