Notagildi lífrænnar ræktunar

Á föstudaginn verður haldin ráðstefna um lífræna ræktun í Norræna húsinu. Hún er mér hugleikin vegna þess að frændi minn stundar slíkan búskap (framleiðir fyrirtaks jógúrt undir merkinu biobu) og að í líffræðinni lærðum við að hefðbundin ræktun hefur vissa ókosti.

Ráðstefnan er skipulögð af landbúnaðar háskóla Íslands og byrjar 12:45. 

 

Afsanna hið útilokaða

Rökin verða oft dálitið sérkennileg þegar staðfastar skoðanir (trú) litar viðhorf fólks. Af einhverri ástæðu er hugur okkar og meðvitund þannig úr garði gerð að einlæg sannfæring getur verið uppfull af mótsögnum og tvískinnungi. Dæmin um slíkt eru óteljandi og einskorðast hvorki við trúarhneigð, trúleysi eða skóstærð.

Fólk hefur löngum velt fyrir sér spurningunni, er líf á öðrum hnöttum? (Það er eftir að fólk áttaði sig á að til væru hnettir, og fleiri en einn!)

Nátengd er spurningin um uppruna lífs á jörðinni. Henni er enn ósvarað þótt miklar framfarir hafi verið á því sviði á undanförnum áratugum. Vísindalegar tilgátur um uppruna lífsins eru margar, og erfitt hefur reynst að hrekja þær, þótt sannarlega séu sumar sennilegri en aðrar. Guðmundur Eggertsson, fyrrverandi prófessor í erfðafræði við líffræðiskor HÍ birtir næstkomandi haust bók um þetta efni (Hann gaf áður út fyrirtaks bók um erfðafræði, líf af lífi). Ég lagði áherslu á vísindalega hér að ofan, því mannkyni hefur dottið í hug margar yfirnáttúrulegar "útskýringar" á uppruna lífsins, sem eðli málsins samkvæmt gagnast ekki til að leita vísindalegra svara á fyrirbærinu.

Nú kemur "æðsti stjörnufræðingur páfa" og segir að guð hafi getað skapa geimverur á öðrum hnöttum líka. Þetta er skírskotun til yfirnáttúrulegs afls og ég skil bara ekki af hverju þetta lendir undir vísindi og tækni hjá mbl.is (Á síðu BBC kom þessi grein undir öðrum fréttum, "god may have created aliens too").

Af einhverri ástæðu snaraði mbl.is ekki allri frétt BBC (mbl.is hefur annars mjög samviskusamlega þýtt setningu fyrir setningu fréttir BBC). Grein BBC endar á orðunum (í lauslegri þýðingu): 

Til að efla vísindalegt orðspor sitt mun Vatikanið efna til ráðstefnu á næsta ári í tilefni 200 eru liðin frá fæðingu Charles Darwin, höfunds "Um uppruna tegundanna...".

To strengthen its scientific credentials, the Vatican is organising a conference next year to mark the 200th anniversary of the birth of the author of the Origin of Species, Charles Darwin.

Uppástunga til hármauraverndarfélagsins, þið verðið vísindaleg með því að halda ráðstefnu um Gregor Mendel eða Sidney Brenner.

Vatíkanið segir ekki hægt að útiloka líf á öðrum hnöttum

Helsingjar, erfðabreytt bygg og líming á DNA

Undir lok skólaárs er alltaf mikið fjör, ritgerðir, próf og í tilfelli framhaldsnema varnir. Framhaldsnemar sem ljúka rannsóknarverkefni þurfa að flytja erindi um rannsóknir sínar, og að geta svarað gagnrýnum spurningum. Slík eldskírn er flestum holl, íslendingar mættu oft vera duglegri að standa upp fyrir framan hóp fólks, kynna málstað, hugmyndir eða rannsóknir. Reyndar farnast löndum okkar ágætlega í rituðu formi samanber pistla á vefsíðum, en við þurfum að þjálfa ungt fólk í að halda erindi. Þrátt fyrir það er ég viss um að erindi sem flutt verða af framhaldsnemum í líffræði á morgun og föstudag verða hvert öðru betra. Um er að ræða þrjú erindi, sem sýna breidd líffræðinnar í dag.

Meistaraverkefni Þórdísar Vilhelmínu Bragadóttur snýst um atferli Helsingja í Skagafirði. Þeir millilenda hér á leiðum sínum til og frá Grænlandi, aðallega til að bæta á sig fæðu. Erindið verður föstudaginn 16. maí 2008, kl 14:15 í sal N-132 í Öskju, náttúrufræðahúsi, Sturlugötu 7.

Aðalheiður Arnarsdóttir þróaði í meistaraverkefni sínu aðferðir til að stýra framleiðslu framandi prótína í byggi. Það er mikil þörf á framleiðslukerfum fyrir lífvirk efni, t.d. prótín, og ORF líftækni hefur hannað og standsett mjög öflugt kerfi til að mæta þessari þörf. Niðurstöður sínar kynnir Aðalheiður föstudaginn 16. maí 2008, kl 16:00 í sal N-132 í Öskju, náttúrufræðahúsi, Sturlugötu 7.

Þriðja erindið flytur Gísli Gunnar Gunnlaugsson um fjórðaárs verkefni sitt. Það fjallar um starfsemi DNA lígasa í bakteríum, sem eru ensím líma saman DNA þræði. Þau eru t.d. nauðsynleg í viðgerð á DNA, því brotið DNA getur leitt til litningabrengla og margskonar sjúkdóma. Erindi Gísla verður fimmtudaginn 15. maí 2008, kl 15.00 í sal N-132 í Öskju, náttúrufræðahúsi, Sturlugötu 7.

Hvert um sig eru verkefnin hluti af stærri heildamynd, það er þannig sem þekking byggist upp, tilraun fyrir tilraun. Hlutaðeigandi er óskað hjartanlega til hamingju.

Spendýr með gogg, sem verpir eggjum?

Svarið er breiðnefur, (Ornithorhynchus anatinus á ensku platypus). Dýr af þessari tegund fundust fyrst í Ástralíu, og var samsetning eiginleika þeirra svo sérkennileg að flestir óttuðust að um gabb væri að ræða. Spendýr eru ekki með gogga, þeir finnast bara í fuglum. Og spendýr geta lifandi afkvæmi en verpa ekki eggjum, en það gerir breiðnefurinn. Breiðnefurinn er ekkert gabb (mynd af vefsíðu New York Times).

Samanburður á breiðnef og öðrum hryggdýrum staðfestir að tegundin er spendýr, þótt hana vanti eiginlega spena. Kvendýrin framleiða mjólk sem seytist í gegnum húðina, án þess að almennilegir spenar eða vörtur séu til staðar. Breiðnefir eru mjög fjarskyldir öðrum spendýrum, álitið er að sameiginlegur forfaðir beggja hópa hafi verið uppi fyrir um 170 milljónum ára.

Í líffræði hefur síðasti áratugur verið mótaður af raðgreiningu erfðamengja. Fyrst voru raðgreind erfðamengi bakería, eins og Haemophilus influensa en síðan hafa bæst við mengi úr fleiri tegundum, sveppum, flugum, plöntum og mönnum. Nú í vikunni birtist grein í Nature um raðgreiningu erfðamengis breiðnefsins, og því eðlilegt að spyrja á nýjan leik, er hann spendýr?

Erfðamengið staðfestir skyldleika við spendýr, þar sem rúmlega 18.000 gen eru samsvarandi í breiðnef, manni, mús og hundinum, en erfðamengi hans er samt með mörg gen sem eru einkennandi fyrir skriðdýrin. T.d er hann með gen sem eru nauðsynleg fyrir myndun stórra eggja (með forða og skurn) og önnur sem eru sérstök fyrir augu skriðdýra. Genin sem mynda blóma í eggi (e. yolk, þetta er forði) hafa einmitt horfið í spendýrum, vegna þess að forði er ekki lengur nauðsynlegur þegar þroskun gerist í innvortis og ungviðið fær næringu frá móður sinni. Þegar eiginleika er ekki lengur viðhaldið af náttúrulegu vali, hljóta genin sem liggja að baki að safna upp skaðlegum breytingum og að endingu hverfa (sjá grein í PLOS biology).

Að auki verð ég að minnast á að breiðnefurinn hefur sérkennilega samsetningu kynlitninga, 5 X og 5 Y litninga. Í karldýrunum mynda litningarnir síðan keðjur og erfast saman (í karlkyns eða kvenkyns kynfrumu).

Þótt breiðnefurinn sé sérkennileg skepna situr hann samt tryggilega á sinni grein í þróunartré lífsins á jörðinni. Sem lífvera á fjarlægri grein tek ég ofan fyrir kauða og öðrum undrum náttúrunar með lotningu, virðingu og forvitni.

* Í fyrstu útgáfu kallaði ég skepnuna flatnef, en blessunarlega leiðrétti Jóhannes það. Hann á þakkir skildar fyrir árveknina.

Tilraunir á börnum í Hvíta-Rússlandi

Ungabörn sem nærast á brjóstamjólk eru að meðaltali greindari en þau sem fá ekki brjóstamjólk. Spurningin er hvort um orsakatengsl sé að ræða og þá í hvora áttina. Veldur greind því að börnum eru gefin brjóst, eða gerir brjóstamjólkin börnin greind.

Eina leiðin til að greina á milli, er að gera tilraun, skipta barnahópi í tvennt (handahófskennt!) og láta helminginn fá brjóstamjólk en hinum helminginn þurrmjólk. Finnst engum athyglisvert að gera slíka tilraun á börnum? Ef þú værir spurð(ur): viltu leyfa okkur að framkvæma rannsókn á barninu þínu og gefa því annað hvort brjóstamjólk eða þurrmjólk hverju myndir þú svara?

Kanadískir vísindamenn fóru til Hvíta-Rússlands til að gera þessa rannsókn, e.t.v. vegna þess að þar er hægt að sannfæra foreldra um að setja börnin sín í slíka tilraun. Vera má að ég sé með óþarfa viðkvæmni þurrmjólk hefur jú verið notuð um áratugaskeið, en þetta er varhugavert fordæmi. Ótækt er að vísindamenn eða fyrirtæki leiti til fátækari landa til að stunda siðferðilega vafasamar rannsóknir.

Að auki þarf þýðingarþjónusta mbl.is að fá högg á botninn fyrir að stela frétt BBC (athugið þetta er ekki fyrsta skipti). Fyrstu málsgreinar mbl.is pistilsins:

"Æ fleiri rannsóknir benda til þess að börn sem nærast á brjóstamjólk á fyrstu þremur mánuðum ævinnar séu með hærri greindarvísitölu heldur en þau sem fá þurrmjólk. Í nýrri rannsókn sem unnin var við McGill háskólann í Kanada kemur fram að börn sem fengu brjóstamjólk fengu fleiri stig í mælingu á greindarvísitölu við sex ára aldur.

Ekki er hins vegar vitað hvort það er brjóstamjólkin eða tengslin sem myndast við brjóstagjöfina sem hefur þessi jákvæðu áhrif. Þetta kemur fram á fréttavef BBC.

Rannsókn McGill háskólans náði til 14 þúsund barna og er niðurstaða hennar svipuð og fjölda annarra rannsókna á þessu sviði. Hins vegar hefur ekki tekist að sanna það í fyrri rannsóknum að það sé móðurmjólkin sem hafi þessi áhrif, samkvæmt frétt BBC. Því staðreyndin sé sú að mæður sem búa við betri kjör eru líklegri til þess að vera með börn á brjósti og að það séu fjölskylduaðstæður sem hafi áhrif á gáfnafar."

Og samsvarandi texti fréttar BBC: 

"More evidence is being put forward that breastfed babies eventually become more intelligent than those who are fed with formula milk. Canada's McGill University found breastfed babies ended up performing better in IQ tests by the age of six.

But the researchers were unsure whether it was related to the breast milk itself or the bond from breastfeeding.

The study of nearly 14,000 children is the latest in a series of reports to have found such a positive link. However, one problem has been that some of the research has struggled to identify whether the findings were related to the fact that mothers from more affluent backgrounds were more likely to breastfeed and it was factors related to the family circumstances that was really influencing intelligence."

Áhrif brjóstamjólkur á greind barna

Haraldur og bleikjan

Hvort er verra að frétta af spennandi atburði þegar hann er búinn, eða þegar honum er ólokið en maður kemst ekki?

Harldur R. Ingvason hjá Náttúrufræðistofu Kópavogs er að fjalla um bleikjuna í Elliðavatni á meðan færslan er rituð. Samkvæmt frétt á  visir.is þá hefur bleikjustofninn í vatninu skroppið saman á undanförnum árum. Einhverjar líkur eru á að hækkandi vatnshita sé um að kenna, en Haraldur er frekar varkár í ályktunum sínum. 

 

Andlega vanfærir menn

Mannkynið er álitið sérstakt vegna greindar. Greind er oft skilgreind sem námshæfileikar, geta til að áætla tölur og reikna, hugsa fram í tímann og fleira í þeim dúr. En mörg dýr sýna mikla námshæfileika og framsýni, og þessir hæfileikar eru ekki bundnir við Homo sapiens og okkar nánustu ættingja heldur finnast um allt dýraríkið (Sjá t.d. nýlega grein í National Geographic og persónulegar frásagnir Heiðu Maríu af rannsóknum á öpum). Mynd af Border Collie er af síðu National Geographic.

En hvernig geta manneskjur verið svona sérstakar fyrst námshæfileikar finnast um allt dýraríkið? 

Eins og svo oft skiptir spurningin máli. Dr. Tadeusz Kawecki áður við Háskólann í Friburg en nú við Háskólann í Lausanne spyr

    "Ef greind er góð, hví eru flest dýr svona vitlaus?"

    Upp á ensku “If it’s so great to be smart, why have most animals remained dumb?”

Carl Zimmer gerir rannsóknum Dr. Kawecki skil í læsilegum pistli í New York Times. Eins og oft áður, er langur vegur frá vel mótaðri spurningu að svari, sérstaklega ef vísindalegum aðferðum er beitt.* Í stuttu máli þá getur starfsemi lífvera og þróunarkenningin útskýrt það sem við getum í gríni kallað "andlega vanfærni" annarra dýra. Megin tilgáta Dr. Kawecki er að togstreita milli námshæfileika og annara eiginleika sé að baki. Við gætum ímyndað okkur dæmi þar sem greindar kanínur eru með litlar lappir; slíkar kanínur geta þær fattað snemma að úlfurinn er hæla þeirra, en komast ekki undan. Tilraunir Dr. Kawecki og samstarfsmanna eru ekki gallalausar, en þeir hafa sýnt fram á að ávaxtaflugur sem hafa lært (þekkja safa með eitri) hafa minni lífslíkur en viðmiðunarhópur. Það getur bent til þess að nám kosti orku, sem annars væri hægt að nýta í annað. Í annarri tilraun völdu þeir fyrir námshæfileikum, þ.e. þær flugur sem bestar voru í að læra ólu af sér næstu kynslóð (endurtóku þetta fyrir 15 kynslóðir). Augljóst var að lærdómshæfileikarnir svöruðu valinu, sem þýðir að geta til náms er að einhverju leyti arfbundin (í ávaxtaflugum allavega). Að auki tóku þeir eftir því að flugurnar með auknu námshæfileikana voru með verri lífslíkur en viðmiðunar flugurnar. Niðurstaða þessi er samhljóða tilgátunni um að námi fylgir kostnaður. En varnaglinn er sá að gervival af þessari gerð getur einnig leitt til þess að skaðlegar stökkbreytingar aukist í tíðni. Ef skaðlegar stökkbreytingar sitja á sama litningi og gen sem eykur námshæflileika, þá eykst þær fyrrnefndu í tíðni þegar valið er fyrir þeim síðarnefndu.

Að varnöglum slegnum er spennandi að velta upp þeim möguleika hvort svipuð togstreita milli námshæflleika og orkubúskapar sé til staðar meðal mannkynsins. Carl Zimmer leggur áherslu á að um 20% af orku mannslíkamans er nýtt af heilabúinu sem er óvenju hátt hlutfall, og að e.t.v. séu einhverjir sjúkdómar sem herja á mannkynið bein afleiðing af vali fyrir greind í forfeðrum okkar.

Við erum andlega færar skepnur sem getum rannsakað vísindalega greind og námshæfileika, í ávaxtaflugum og okkur sjálfum. Næsta er spurt hvort slíkar tegundir velti sér upp úr naflaskoðun á eigin greind, eða spyrji stærri spurninga t.d. um hrærigrautinn sem er erfðamengi malaríusýkilsins?

* Ef við gerum ekki þessa kröfu geta svörin "vegna margföldunar" og "vegna aukinnar andremmu á norðurslóð" verið jafngild.

Ónæmi fyrir býflugum og sýklalyfjum?

Vísindavefurinn hefur þann ágæta sið að birta föstudagssvör, sem eru svör við spurningum af léttara taginu (t.d. Akkuru?, Hvar á ég heima? Hvað er að vera kexruglaður?). Vísindavefurinn birtir líka svör við "alvarlegri" spurningum, um kjarnorku, misgengi og jafnvel þróun býflugna og blóma. Mikið til fróðleiks, en gagnið er kannski ekki augljóst, hvernig nýtist okkur vitneskja um þróun blóma og býflugna? Jú býflugunar aðlagast blómunum, alveg eins og bakteríurnar aðlagast sýklalyfjunum*.

Fyrst verður að "hrósa" mbl.is fyrir losaraleg vinnubrögð, þetta gæti verið föstudagssvar.

Í fyrsta lagi var Linda Pé snögg að benda á að myndin var ekki af bakteríu.

Í öðru lag má finna að fyrirsögninni, sérstaklega "Þróun... hafin". Staðreynd málsins er að lifverur þróast, sem bein afleiðing krafta þróunar, meðal annars náttúrlegs vals. Til upprifjunar, ef i) lífverur í stofni eru mismunandi, ii) mismunur á milli þeirra er arfgengur að hluta, iii) ef þær æxlast mishratt, og iv) lífverurnar berjast fyrir lífinu, þá munu sumar gerðir veljast úr, náttúrulega! Ef við ímyndum okkur stofn baktería sem veldur sjúkdómum í mönnum. Einstakar bakteríur eru misþolnir gagnvart sýklalyfjum. Ef við notum sýklalyf til að meðhöndla sýkinga vegna þessara bakteríu, þá veljast úr þær gerðir sem eru þolnar. Ef við beitum sýklalyfinu stöðugt, mun með tíð og tíma sýklalyfjaþolnu gerðirnar veljast úr, náttúrulega. 

Til ítrekunar, þróun lífvera hefst ekki, eins og knattleikur eða fiskveiðivertíð, heldur er bein afleiðing náttúrulegra krafta. Eftir að hafa hirt blaðamanninn vendilega er rétt að benda á að miskilningurinn á rót (sem réttlætir hann samt ekki) í grein Læknablaðsins, skv. Ólafi Guðlaugssyni "En nú er þróun ónæmis hafin fyrir alvöru á Íslandi." Grein Ólafs er annars góð, og honum til hróss.

Viðfangsefni greinar Kristínar Jónsdóttur og Karls G Kristinsonar, sem ól af sér pistil Ólafs og frétt mbl.is er nýleg sýklalyf með virka efnið Flúórókínólón. Kannað var hvernig þol gegn þeim hefur breyst á u.þ.b síðustu 10 árum. Þau sýna að með aukinni notkun hefur tíðni E. coli stofna sem þola lyfið aukist (eins og búast má við út frá þróunarkenningunni). Þetta er meiri háttar mál, því barátta okkar við sýkla er stríð til eilífðar. Lyfjafræðingar hanna lyf, sem við beitum gegn bakteríunum. Í stofnum baktería þróast ónæmi, og í sumum tilfellum getur slíkt ónæmi flust á milli tegunda og jafnvel safnast þol gen saman í fjölónæma stofna. Það eru stofnar þolnir gagnvart mörgum gerðum sýklalyfja. Slíkar fjölónæmar sýkjandi bakteríur er ekki bara kostnaðarliður heldur grafalvarlegt vandamál.

Þróunarkenningin er okkar besta tæki til að útskýra hvernig sýklalyfja ónæmi þróast og hvers vegna. Föstudagsfyrirsögn með alvarlegum undirtóni, rannsóknir á býflugum geta bjargað mannslífum.

* Strangt til tekið þróast blómin og býflugurnar saman, aðlagast hvort öðru. En þau passa samt aldrei alveg fullkomlega saman, það eru alltaf einhverjar býflugur sem passa ekki við sum blómin, og blóm sem ná ekki að laða til sín býflugur. En að meðaltali passa þau nógu vel saman, þema sem sést oft í náttúrunni. Hlutirnir eru ekki fullkomnir bara nægilega góðir.

Þróun ónæmis gegn sýklalyfjum hafin hér