Klikkaa tästä joulumieltä

Mukavan joulumielen ja rattoisan joulunodotuksen hengessä tohtori Krabolan laboratorio tarjoaa kaikille kierroksen porokarusellia.

Mitä voi tehdä ilman aivoja?

Äskettäin kiinalaiseen sairaalaan saapui 24-vuotias nainen valittaen huimausta ja pahoinvointia. Pään tietokonekuvassa paljastui syy: Naisella ei ollut lainkaan pikkuaivoja. Pikkuaivot vastaavat muun muassa liikkeiden oppimisesta, tarkasta motoriikasta ja puheen tuottamisesta, ja niissä on jopa puolet koko aivojen hermosoluista. Nainen oli kuitenkin ollut terve ja synnyttänyt myös terveen lapsen. Lapsena hän oli kuitenkin oppinut kävelemään vasta 7-vuotiaana ja puhumaan kunnolla 6-vuotiaana. Uskomaton suoritus kuitenkin ottaen huomioon, että naisen päässä oli pelkkä tyhjä tila paikalla, jossa normaalisti on 50% neuroneistamme. Vastaavia pikkuaivojen täydellisiä puutoksia on aiemmin havaittu kahdeksan tapausta.

Pikkuaivojen tilalle musta aukko.  ( Feng Yu et al.)

Tapaus kertoo aivojen huikeasta muovautuvuudesta. Nainen oli syntynyt ilman pikkuaivoja, joten jäljellä olevat aivojen osat ovat ottaneet itselleen kaikki puuttuvat toiminnot, hoitaen tietysti omia normaaleja toimintojaan. Ilman joitain aivojen osaa saattaa siis pärjätä hyvinkin. Entä jos yritetään pistää vielä paremmaksi? Voiko ilman aivoja tehdä mitään?

Syyskuun 10. päivä vuonna 1945 Coloradolainen maanviljelijä Lloyd Olsen oli aikeissa syödä päivälliseksi kanaa vaimonsa ja anoppinsa kanssa. Mies katkaisi Mike-nimisen kukon kaulan kirveellä, mutta yllätyksekseen huomasi, että päätön Mike-kukko pysyi yhä jaloillaan. Lloyd Olsen luopui kana-ateriasta ja alkoikin hoitaa päätöntä kanaansa tiputtamalla maidon ja veden sekoitusta sekä pieniä jyviä suoraan Miken kurkkuun. Mike eli ilman päätä 18 kuukautta(!). Kiekuminen ei kuitenkaan ilman päätä onnistunut, joten viimeiset puolitoista vuotta elämästään Mike-kukko kiekui vain korisevaa ääntä tuottaen.

Mike

Miken salaisuus oli kaulan katkaisun yhteydessä osaksi säästynyt aivorunko, joten vaikka kuvauksessa "juosta kuin päätön kana" on vinha perä, ei Mikekään pystynyt kokonaan ilman aivoja elämään.

Täysin aivottomaan toimintaan tähdättäessä täytyy siirtyä yksinkertaisempiin otuksiin, kuten hyönteisiin. Esimerkiksi torakka voi elää ilman päätä (ja sen sisällä olevia aivoja) viikkojen ajan. Torakka ei tarvitse päätä edes hengittämiseen, sillä sen hengitys tapahtuu ympäri kehoa. Päättömän ja aivottoman torakan kohtaloksi koituu yksi puuttuvan pään kriittinen tehtävä: syöminen. Torakka kuolee lopulta nälkään. Siihen asti se pystyy kuitenkin liikkumaan ja reagoimaan ulkoisiin ärsykkeisiin vallan mainiosti, kiitos hyönteisten paitsi aivoihin, suureksi osaksi myös muualla sijaitseviin hermosolmuihin jakautuneen hermoston.

Ihmiselle pään tai aivojen menettäminen tarkoittaa välitöntä kuolemaa, mutta pystymme silti tekemään asioita myös ilman aivoja. Kun vahingossa lasket kätesi kuumalle hellalle, soluja alkaa kuolla välittömästi. Tiedon kulku kämmenestä selkäytimen kautta aivoihin, siellä vaaran tunnistaminen, toimintaohjeiden päättäminen ja käskyn lähettäminen takaisin selkäydintä pitkin takaisin käteen veisi aivan liian pitkän ajan. Siksi meillä on heijasteet, eli refelksit. Ne ovat automaattisia liikkeitä, joita aivot eivät ohjaa. Viesti kulkee kädestä ainoastaan selkäytimeen, josta syntyy automaattisesti välitön käsky nostaa käsi pois vaarallisen kuumalta alustalta. Aivot tajuavat tilanteen vasta selvästi myöhemmin, jolloin käsi on jo nostettu pois.

Lisäksi kehossamme on muitakin prosesseja, joiden ohjaamiseen aivoja ei tarvita. Sydänlihaksen supistumiskäsky on peräisin sydämestä itsestään, joten sydän lyö aivottomanakin. Aivokuolema, aivojen toiminnan lakkaaminen on määritelmä ihmisen kuolemalle, mutta kuolleenakin voi tapahtua asioita, joihin aivoja ei tarvita. Kuoleman jälkeen lihaksiin jää energiaa ATP:n muodossa. Tätä voi demonstroida kuolleiden sammakoiden reisillä, joissa saadaan aikaan lihastoimintaa ripottelemalla päälle suolaa. Suolan natrium saa aikaan solukalvon depolarisaation ja lihaksen supistumisen aivan samoin kuin elävässä sammakossakin. Samanlainen ilmiö tapahtuisi myös ihmisen lihaksille.

Aivot eivät siis ole ihan kaikki kaikessa, vaan ilmankin voi pärjätä, riippuen siitä kuinka korkealle tavoitteet asettaa. Päättömänä juokseminen voi toimia, kunhan joku huolehtii jyviä ruokatorveen. Ja aina voi laittaa jalalla koreasti ilman sen syvempää ajattelua, kuten ylläolevan videon sammakot.

Huomenna on vapaapäivä, aivot narikkaan!

Korkeasaaren eläimet

On ilmoja pidellyt. Nimittäin niin kuumia ilmoja, ettet varmaankaan ole lämpöhalvaukseltasi jaksanut  edes käydä Korkeasaaressa. Mutta ei hätää, sillä kävin itse kuvaamassa parhaat eläimet, jotta sinä voisit katsoa niiden kuvia tietokoneen ruudulta sisätiloissa, viilentävän ilmastoinnin suristessa taustalla.

Crocsit jalassa

Hellät hepat

Kameleontti vaihtaa turkin väriä

Taskuapina

Savanni nukahtaa

Galileopardi Galilei

Poikkeuksellisen kuvauksellinen linssiludelisko

Lokki Joonatan

Nalle

Panomarsu

Pesunalle

Kengurumeininki

Pyrstölintu

Rankat ankat

Tikru

Mikä on suosikkisi?

Arkikuvahaaste

Arkikuvahaaste 1-5/5:

Miksei eläimillä ole pyöriä?

Jos olet niin kuin minä, sinua on ihmetyttänyt miksei eläimillä ole pyöriä. Evoluutio on tuottanut eläimille monenlaisia välineitä liikumiseen: jalkoja, siipiä, eviä ja kaikenlaisia lonkeroita. Mutta miksei mikään eläin liiku rennosti pyörillä rullaillen?

Asiasta tekee entistä erikoisemman se, että muinaiset insinöörit Kaksoisvirran maassa keksivät pyörän jo 3000-luvulla ennen ajanlaskun alkua, mutta juuri mitään eläinkunnan liikkumatapaa ei vieläkään osata kopioida kovin hyvin. Miten ihmeessä evoluutio ei jossain kohtaa törmännyt yksinkertaisimmalta mahdolliselta vaikuttavaan ratkaisuun? Evoluution puolustukseksi tosin myöskään Amerikan alkuperäisasukkaat eivät onnistuneet hyödyntämään pyörää ennen löytöretkeilijöiden saapumista.

Jotkut eläimet osaavat kyllä ottaa pyöreän asennon ja pyöriä eteenpäin, kuten alla olevan videon salamanteri ja toukka, mutta ne ovat eri asia kuin pyörä, joka pyörii vapaasti akselin ympärillä, ja jonka varassa eläin liikkuisi.

Oikeita akselin varassa pyöriviä pyöriä on itse asiassa olemassa hyvin pienessä koossa. Bakteeria liikuttava flagella toimii juuri tällä tavoin. Samalla periaatteella toimii myös mitokondrioissa energiamme tuottava entsyymi ATP-syntaasi. Ehkä evoluutio on sittenkin keksinyt pyörän, mutta ei ole ottanut sitä käyttöön.

Flagella

Yksi syy pyörän kehittymättömyyteen on sen perusrakenne. Insinöörille pyörä on varsin helppo rakenne keksiä ja valmistaa, mutta elävän materiaalin näkökulmasta ongelmia on. Jos pyörän rakentaa elävästä kudoksesta, kuinka siihen saisi verenkierron ja mahdollisesti hermotuksen samalla, kun se pyörii irrallisena osana? Pyörä voisi olla myös kuollutta, mutta kuinka rakentaa kuolluttakaan kudosta ilman yhteyttä muihin kudoksiin?

Ei evoluution tulosta. Älykästä suunnittelua.

Toinen looginen syy pyörien epäsuosioon on se, että pyörät on tehokas tapa liikkua vain tasaisella alustalla, eli tiellä. Kysymys muuttuukin siis muotoon: miksei eläimet rakenna teitä? Rakennustaidot tuskin on esteenä, onhan eläimillä suuria tunneliverkostoja, tarkan arkkitehtuurin pesiä ja mahtavia patoja. Tätä kysymystä on pohtinut evoluutiobiologi Richard Dawkins, joka selitti eläinten (geenien) olevan liian itsekkäitä teiden rakentamiseen. Jos yksi eläin alkaisi rakentaa teitä, muut eläimet saisivat siitä yhtä paljon hyötyä kuluttamatta itse kuitenkaan yhtään energiaan asfalttihommiin. Tien rakentajan uurastaessa itsekkäät eläimet kulkisivat tietä pitkin nopeammin parittelemaan, jolloin ne saisivat selvää valintaetua, ja teiden rakentamiseen rohkaisevat geenit häviäisivät.

Pyörän menestystarina nykymaailmassa taitaa siis olla merkki edustamamme lajin ennennäkemättömästä epäitsekkyydestä. Olemme keksineet verot, joiden myötä teistä on tullut mahdollisia, ja lopulta pyörä on saanut aikaan teollisen kukoistuksen.

Palataan vielä ihmisen keksimään tekniikkaan. Mikä on tekniikan symboli, merkki ihmisen rakentamasta koneesta? Hammasratas.

Vuonna 2013 osoittautui, että tämä epäluonnollisuuden perikuva on yllättäen evoluution toimesta otettu käyttöön jo vuosituhansia tai -miljoonia sitten. Huomattiin nimittäin, että hammasrattaat ovat käytössä nivelkärsäisiin kuuluvalla Issus Coleoptratuksella. Tämä hyönteinen elää hyppien lehdeltä toiselle imien niistä ravintoa. Hyppynsä se suorittaa takajaloilla, jotka millisenkuntin aikana ponnistavat ötökän valtavalla kiihtyvyydellä ilmaan. Pienikin epätarkkuus ajoituksessa tai jalkojen liikkeissä saisi hyönteisen sinkoutumaan mihin sattuu ja pyörimään ilmassa. Niinpä Issus Coleoptratusksen takajalat on synkronoitu toisiinsa hammasrattaiden avulla. Nerokasta.

Itkevätkö eläimet?

Itkeminen on ihmiselle ominainen ilmiö, jossa kyynelnestettä valuu silmien kyynelkanavista vahvan tunnereaktion yhteydessä. Kyyneliä syntyy kuitenkin myös silmän ärsytyksen yhteydessä. Kyynelkanavien ja aivojen tunteita käsittelevien alueiden välillä on todettu olevan hermoyhteys, ja tunteikkaan itkun aikana erittyvien kyyneleiden koostumus poikkeaa muun tyyppisistä kyynelistä. Itkiessä kyynelnesteen erittyy enemmän mm. prolaktiinia, kortikotropiinia ja kaliumia.

Itkemisen merkitys on monista teorioista huolimatta edelleen epäselvä. Ilmeisesti kyseessä on parasympaattisen hermoston keino palauttaa elimistö lepotilaan tunnekuohun aiheuttamasta stressitilanteesta. Itku on tällöin merkkinä siitä, että elimistö on palautumassa. Ei kuitenkaan tiedetä onko itkeminen olennainen osa palautumisprosessissa, vai pikemminkin jonkinlainen sivutuote. Samalla itku toimii kommunikaatiovälineenä ilmaisten tunteita muille ihmisille. Se on tärkeää erityisesti vauvoille, joille itkun tarkoitus on saada vanhempien huomio.

On myös esitetty, että itkemisen jälkeen olo on parempi, koska stressiin liittyvien hormonien, erityisesti kortikotropiinin, pitoisuudet laskevat. Teorian mukaan itkemisen tarkoitus olisi siten poistaa stressihormoneja niiden pitoisuuden kasvettua liian korkeaksi.
Psykologisissa tutkimuksissa itkeminen kytkeytyy erityisesti avuttomuuden tunteeseen.
Erään tutkimuksen mukaan kyyneleet estävät aggressiivista käytöstä sumentamalla näkökyvyn, antamalla luotettavan rauhanomaisen signaalin. Eläintieteilijät uskovat myös, että itkeminen osoittaa alistumista hyökkääjälle ja samalla herättää ympärillä olevissa sympatiaa ja auttamishalua.

Mutta itkevätkö eläimet? Charles Darwin kirjoitti vuonna 1872 kirjassaa Tunteiden ilmeneminen ihmisissä ja eläimissä Lontoon eläintarhan intiannorsujen hoitajien kertoneen norsujen itkevän surusta. Tuore tapaus dokumentoitiin tänä vuonna, kun kiinalainen norsunpoikanen nimeltä Zhuang-zhuang itki yhtä soittoa kokonaiset viisi tuntia emon pahoinpideltyä ja hylättyä sen pian syntymän jälkeen.
Muiden eläinten tunnepohjaisesta itkemisestä tutkijoilla on risteäviä näkemyksiä.

Zhuang-zhuang itkuisena

Onnellinen loppu. Zhuang-zhuang uuden adoptiovanhemman kanssa.