sunnuntai 31. elokuuta 2014

Syksyn satoa

Pottuja, sipuleita, kesä- ja talvikurpitsaa, porkkanaa, papuja, kolme isoa korillista herkkutatteja, myös punikkitatteja, vaaleaorakkaita, haperoita... Kasvikset omilta viljelypalstoilta, sienet Lumijoelta. Tein tateista illalla sieni-sipuli-kermakastiketta, hyvvää oli! Loput sienet pakkaseen.




Nelli, Juulia ja kolme kurpitsaa. Voiko vaatetuksesta päätellä onko kylmä vai lämmin keli?




torstai 21. elokuuta 2014

Varis ja nokivaris, samaa vai eri lajia?

Päätellen siitä, kuinka innokkaasti lintuharrastajat laskevat näkemiään lajeja, tiedossa on yleisesti, mikä ”laji” on.  Pinnarallien purkutilaisuuksissa ei ole pienintäkään epäselvyyttä siitä, että pikku- ja isokäpylintu tai kurki ja hippiäinen ovat eri lajia. Lintujen (ja selkärankaisten eläinten yleensäkin) erottaminen ulkonäön ja äänten perusteella onkin (elinikäisen harjoittelun jälkeen) siedettävän helppoa. Arkielämässä eri lajit näyttävät tai kuulostavat eriltä; näin on lajeja aina tunnisteltu.

Biologia-tieteessä lajiasiat ovat monimutkaisempia, eikä kaikille eliöryhmille joka tilanteessa sopivaa lajin määritelmää ole. Biologinen lajin käsite (BLK, BSC, biological species concept) perustuu lisääntymiseen, ja sen voi yksinkertaistaa näin. Joukko sellaisia populaatioita, joiden jäsenet luonnossa tuottavat tai voivat tuottaa keskenään hedelmällisiä jälkeläisiä, on samaa lajia (Hailuodon ja Siikajoen jänikset). Kääntäen tähän sisältyy risteytymättömyys toisten samalla alueella elävien populaatioiden yksilöiden kanssa; tällöin populaatiojoukkojen välillä vallitsee lisääntymiseristys eli –isolaatio (Helsingin jänikset ja kanit, eri lajia). BLK ei tietenkään sovi vaikkapa kahtiajakautumalla lisääntyviin bakteereihin saati fossiileina säilyneisiin eliöihin, joiden lisääntymiskyvyn testaaminen on hankalahkoa. Niihin sopivista lajimääritelmistä ei tässä kuitenkaan sen enempää.

Ihminen on visuaalinen laji, ja niinpä lintuja on luokiteltu lajeiksi ja alalajeiksi niiden ulkonäön perusteella, esimerkkinä vaikkapa suosirrin nimirotu (Calidris alpina alpina) ja etelänsuosirri (C. a. schinzii). Toinen maantieteellisten rotujen pari on meikäläinen varis (josta käytän edempänä nimeä harmaavaris) ja sen lähisukulainen kokomusta nokivaris. Nokivaris pesii Länsi-Euroopassa sekä Itä-Aasiassa. Näiden alueiden välissä pesii harmaavariksia. Vanhemmissa lintukirjoissa harmaavaris on omaa alalajiaan Corvus corone cornix, nokivaris omaansa Corvus corone corone. Näin on harmaavariksen laita myös Birdlifen Suomen lajiluettelossa  Monessa tämän vuosituhannen kirjoissa kumpikin on kuitenkin omaa lajiaan, Corvus cornix ja Corvus corone, vaikka halki Euroopan luikertelee kapea  vyöhyke (kartta alempana), jolla harmaa- ja nokivaris risteytyvät eli saavat jälkeläisiä, jotka ovat höyhenykseltään emojen välimuotoja sekä lisääntymiskykyisiä.  Risteytymisvyöhyke on kuitenkin pysynyt kapeana, eikä Eurooppa vilise oudon täplikkäitä hybridivariksia. Tämä johtunee siitä, että erilaiset varikset pariutuvat mieluiten omanlaistensa kanssa ja että risteymien lisääntymiskyky on ”puhtaita” pariskuntia kehnompi.


Etualalla harmaavaris (cornix), taempana nokivaris (corone)

Varisten risteytymisvyöhyke mutkittelee Länsi-Euroopan halki.
Irlannissa pesii harmaavariksia.
Nykyisen tilanteen taustalla ovat arvatenkin historiassa toistuneet jääkaudet. Mannerjäätikön levitessä Keski-Eurooppaan myös kasvillisuusvyöhykkeet eläimistöineen siirtyivät sen tieltä, ja esivaristen levinneisyysalue pilkkoutui. Läntiset populaatiot siirtyivät lounaaseen, itäisemmät itään-kaakkoon. Pitkään kestäneen maantieteellisen eristyksen/isolaation aikana syntyivät noki- ja harmaavaristen erot. Jäätikköjen sulaessa eliöstö variksineen palasi pohjoista kohti, ja pitkään erossa toisistaan olleet vaakut kohtasivat (tarkoitan tässä tätä läntistä kohtaamisvyöhykettä; itäaasialaisten varisten historiaan en ole tutustunut). Mutta ei tässä vielä kaikki!

Ruotsalais-saksalais-espanjalainen tutkimusryhmä nimittäin selvitti hiljattain perusteellisesti Euroopan varisten genetiikkaa lajiutumisen näkökulmasta. He sekvensoivat (eli määrittivät DNA:n emäsjärjestyksen) miltei kokonaan sekä vertasivat geenien toiminnan eroja noki- ja harmaavaristen välillä. Näytteitä he ottivat kahdesta nokivarispopulaatiosta (Espanja ja Saksa) ja kahdesta harmaavarispopulaatiosta (Puola ja Ruotsi). DNA:ta oli miljardin nukleotidin verran; geenejä löytyi vähän yli 20000, eli suunnilleen sama määrä kuin mitä ihmisellä on, mutta kiinnostavimmat tulokset liittyvät varisten geneettisiin eroihin, tai pikemminkin niiden puuttumiseen miltei täysin.

Miljoonista tutkituista nukleotideista vain 83 on sellaisia, joiden perusteella noki- ja harmaavariksen voi varmasti erottaa toisistaan. Toisin sanoen ne ovat melkein samanlaisia. Myös geenien toiminta on miltei samanlaista; aktiivisuudeltaan erilaisten geenien osuus vaihtelee eri kudoksissa 0,03%:n ja 0,4 %:n välillä. Eroja on höyhenyksen väriin liittyvissä geeneissä, jotka siis harmaavariksella toimivat harmaita höyheniä ja sulkia tuottavissa rakenteissa heikosti. Mainituista 83 varis(ala)lajeja erottavasta nukleotidista 81 on lähekkäin kromosomissa 18 alueella, jossa sijaitsee höyhenyksen pigmenttien muodostumista ja näköaistia sääteleviä geenejä. Näköaistigeenit taas liittyvät koko kuvioon siten, että varikset tuppaavat valitsemaan puolisonsa värin perusteella. Tutkijoiden mukaan tällä kromosomialueella on ilmeisesti ns. inversio/kääntymä; jos esimerkiksi toisella (ala)lajilla geenit ovat järjestyksessä 123456789, ne ovat toisella 123459876, jossa geenit 6—9 ovat näitä väri-näköaistigeenejä ja periytyvät yhtenä pakettina. Lisäksi risteymävariksella on kummankinlainen kromosomi (inversion kera ja ilman), mikä voi vaikeuttaa sukusolujen valmistumista ja näin vähentää hedelmällisyyttä.

Vaikka eri varikset siis ovat hyvin samanlaisia, Espanjan ja Saksan nokivariksilla on sellainen ero, että espanjalaiset ovat ”puhtaimpia” nokivariksia, kun taas saksalaiset muistuttavat paljon enemmän harmaavariksia (kun siis tarkastellaan niiden koko perimää). Itse asiassa näin tarkasteltuna Saksan nokivarikset ovat geneettisesti harmaavariksia, jotka vain näyttävät nokivariksilta…. Keski-Euroopassa geenivirta käy tai on käynyt etupäässä harmaista nokivaristen suuntaan; espanjalaiset nokivarikset sen sijaan ovat muhineet vain keskenään, vailla kontakteja harmaisiin.

Joka tapauksessa harmaa- ja nokivariksen silminnähtävät erot (jotka ovat tärkeitä variksille itselleenkin) johtuvat pääosin vain yhdessä kromosomissa olevista vähäisistä eroista. Emme voi kuitenkaan tietää, tuleeko Euroopan variksista koskaan keskenään risteytymättömiä, siis "puhtaita", biologisen lajin käsitteen mukaisia lajeja. Jos jääkautinen maantieteellinen isolaatio olisi kestänyt pidempään, olisiko meillä siinä tapauksessa kaksi selvää varislajia?

Miksi  linnut (ja monet muut eliöt) eivät voi olla kiltisti omassa lajikarsinassaan?  Vastaus on niissä tapahtumissa, jotka liittyvät uusien lajien (à la BLK) syntyyn vähitellen aikaisemmista. Luontohan on täynnä tapauksia ikään kuin lajiutumisen eri vaiheissa. Maailman tunturipöllöt – geenivirtaa kautta pohjoisen pallonpuoliskon, kaikki samaa porukkaa, ei maantieteellisiä rotuja. Harmaa- ja nokivaris – risteytymistä joidenkin populaatioiden välillä, risteymät huonompia lisääntyjiä kuin puhtaat parit. Idänuunilinnun alalajien ketju Tiibetin ylängön ympärillä – ketjun ääripäät Siperiassa risteytyvät vain harvoin – yksi laji vai kaksi lajia? Kurki ja hippiäinen…

Biologista lajikäsitettä pitää oikeastaan tarkentaa näin: mitä vähemmän populaatiojoukkojen välillä on geenivirtaa, sitä oikeutetumpaa on puhua eri lajeista. Mitään yleisesti sovittua rajaa, kuinka paljon vielä saa geenivirtaa olla, jotta voitaisiin puhua eri lajeista, ei kuitenkaan ole.

Jos minulta kysytte, nokivaris ja harmaavaris ovat lajin ”varis” kaksi maantieteellistä rotua, joille sopii antaa alalajin asema luokittelujärjestelmässä, eivät siis kaksi lajia. Paitsi jos näen nokivariksen linturallissa. 

Tämä juttu perustuu artikkeliin
Poelstra, J.W ym. 2014: The genomic landscape underlying phenotypic integrity in the face of gene flow in crows. - Science 344: 1410-1414.
ja lajiutumistutkija J. Coynen blogikirjoitukseen (jossa myös lisää kuvia).

P.S. Uusimmassa Luonnon Tutkijassa on artikkeli Suomen vihersammakoista. Ette varmana tienneet, että syötävä sammakko (tunnettu myös tieteellisellä nimellä Rana esculenta) on mölysammakon (Pelophylax ridibundus) ja lessonansammakon (Pelophylax lessonae) hybridogeneettinen risteymä!


sunnuntai 17. elokuuta 2014

Vajan restaurointi VI: ränni

Koska veden tippuminen räystään laajuudelta seinän viereen ei ole suotavaa (vesi pärskyy seinille ja lahottaa niitä). Mukavan tyyliinsopiva ränni syntyy V:ksi naulatuista neljän tuumaan laudoista ja niiden sisään huopanauloilla naulatusta kattohuopakaistaleesta.


Rännin kannattimiksi riitti tässä tapauksessa muutama parikymmensenttinen kolmioriman pätkä. Kiinnitin ne ensin räystäslautaan, minkä jälkeen ränni naulattiin niihin.


Syöksytorveton ränni kannattaa ulottaa reilusti ulos katon mitoista, jottei vesi tippase seinille. Siinä se nyt on ja toimii.



perjantai 15. elokuuta 2014

perjantai 8. elokuuta 2014

Muovailuvahaelukat elävöittävät lukion biologiaa

Lukion biologian ensimäinen kurssi on tupaten täynnä: sen aikana (parikymmentä 75-minuuttista) pitäisi muka ehtiä perehtymään tieteen tekoon, ekologian perusteisiin, eliökuntaan, luokitteluun ja evoluutioon. Melko guru pitää olla, että kaiken ehtii. Oppilaat eivät sillä opi, että opettaja luennoi kaikesta, vaikka näin ehkä ehtisikin kahlata koko kurssin asiat läpi. Sisäistääkseen ydinasiat oppilaiden pitäsi ehtiä harjoittelemaan ja ajattelemaan ite; sanonpa että ei onnistu, jos ottaa tosissaan valtakunnallisen opetussuunitelman sisällön ja tavoitteet.
Työpaikassani on tämä bilsan eka kurssin ongelma osittain ratkaistu  pitämällä oma valinnainen Eläinten rakenne -kurssi (jolla kyllä käsitellään kasveja ja muitakin eliöitä), jossa syvennytään eliöiden rakenteisiin, polveutumiseen, sukulaisuuuteen sekä rakenteisiin ja toimintaan. Leikkelemme ja tunnistamme kaloja, lintuja ja nisäkkäitä. Kun kuitenkin suurin osa maailma eläinlajeista on selkärangattomia, pitää niihinkin toki paneutua. Ongelma on, että niiden tutkiminen lukiossa on vaikeaa, koska ne ovat yleensä pieniä eikä läheskään kaikkien pääjaksojen edustajia ole edes saatavilla, ei anakaan halvalla. Ratkaisu: muovailuvahamallit.

Homma toimii näin. Oppilaat laativat luokkakirjastomme kuvien, nettilähteiden ja oppikirjan avulla kolmiuloitteisen mallin jostain selkärangattomien pääjaksosta, lähinnä sen avatusta rakenteesta. Joka kerta hämmästyn, kuinka hienoja ja tarkkoja malleja he osaavat tehdä! Alla olevat esimerkit ovat sekä itse vetämältäni että kollegan (Seija) kurssilta.

Tässä bilsan aulan kaappi:


Lähikuva meritähdestä (upeaa käsityötä!):


Ja tässä toinen versio samasta eliöstä:


Tuossa hyönteinen, esimerkkinä heinäsirkka (ihanat kukkaset!):


..ja tässä toinen:


...meduusa...


...kastemato...


 ...ja  sienieläin hienoine yksityiskohtineen:



Muovailuvahamallien teolla on monia hyviä puolia. Se on halpaa. Oppilaat saavat toteuttaa taiteellisuuttaan. Eläimiä ei tarvitse tappaa. Käsillä värkkäämistä on lukiossa tosi vähän; vaha-askartelu on mukavaa vaihtelua. Oppilaat saavat perehtyä kohteeseensa ennen mallin tekoa.

Vahamalleja voi tehdä myös (jos aika ja ryhmäkoko antavat myöten) ihmisen bioloigian kurssilla havainnollistamaan rakenteiden yksityiskohtia.

Huomasithan tämän kaapin vasemmassa yläkulmassa: