Erindi: Mús í kerfi

Fræðileg líffræði hefur gengið í gegnum mismunandi skeið, og tekist á við margskonar fyrirbæri. Stofnerfðafræðin var örugglega fyrsta grein líffræðinnar sem tók stærðfræði í sína þjónustu, en síðan þá hafa stærðfræðilíkön verið  notuð til að rannsaka allt frá vistkerfum til genastjórnunar í frumum.

Nýjasta form fræðilegrar líffræði er svokölluð kerfislíffræði (systems biology). Rætur hennar eru nokkrar, en stærsti snertiflöturinn er milli líffræði og verkfræðilegrar hugsunar og aðferða. Algengast er að kerfislíffræðingar rannsaki eiginleika efnaskiptaferla eða prótínmengis frumunnar, en önnur tilbrigði eru þekkt.

Í dag mun Rudi Balling, halda fyrirlestur um leiðin frá músarannsóknum yfir í kerfislíffræði. Hann vann sér gott orð fyrir rannsóknir á músum, sérstaklega Pax6 geninu, en leggur nú áherslu á það að magn líffræðilegra upplýsinga er orðið svo yfirdrifið að við þurfum nýjar nálganir til að skilja þær.

Erindið verður kl 16:00, í stofu 131 í Öskju. Ágrip má lesa á heimasíðu HÍ.

Steingerðar lífverur og óravídd jarðsögunar

Eitt veigamesta gagnrýnin sem Charles Darwin fékk á kenningu sína var sú að jarðsagan væri of stutt til að þróun gæti búið til þann fjölbreytileika lífvera sem fyrir augu bar.

Darwin las á ferðum sínum á Hvutta (the Beagle) nýja bók um jarðfræði eftir Charles Lyell. Þar var lagður fram hinn nýji skilningur jarðfræðinnar, á því hvernig landið verður til fyrir sífellda starfsemi náttúrulegra ferla, rofs, rigninga, frost, eldgosa o.s.frv. Þessi kraftar eru sífellt að verki og með tíð og tíma geta þeir fyllt heila firði af mold og sandi (búið til setlög), sorfið dali úr sléttum (t.d. með endurteknum ísöldum) og hlaðið upp jarðlögum (með endurteknum eldgosum).

Darwin hafði mikinn áhuga á jarðfræði og kannaði setlög í Suður Ameríku, varð vitni að stórbrotnum áhrifum jarðskjálfta í borginni Concepcion í Chile, og setti fram kenningu um tilurð kóralrifja.

Megin lærdómurinn var samt sá að jörðin hlyti að vera gömul, sem gæfi þá um leið tækifæri á miklum breytinugm á jörð og LÍFRÍKI.

Nokkru eftir að Uppruni tegundanna kom út gagnrýndi merkasti eðlisfræðingur Englands, Lord Kelvin kenningu Darwins á þeirri forsendu að jörðin gæti í mesta lagi verið nokkur hundruð milljón ára gömul*. Kelvin byggði mat sitt á kólnun bergs, og þar með jarðar, sem gaf honum efri mörk á aldri hennar. Gagnrýni Kelvins olli Darwin vandræðum, sérstaklega þar sem eðlisfræðin var lengstum talin fræðigrein æðri líffræðinni.

Gegn rökum Kelvins stóð sú staðreynd að í jarðlögum mátti greina forfeður og fulltrúa núlifandi tegunda. Beinagrindur af öpum og mannöpum voru í nýlegum jarðlögum, en í eldri lögum fundust leifar forfeðra allra spendýra, og enn eldri risaeðlur og milliform sem sýndu hvernig úr risaeðlunum spratt sá fallegi flokkur sem fuglar eru. Í nokkur hundruð ára gömlum jarðlögum finnast síðan frumstæðustu dýrin, forverar hryggdýra, hryggleysingja, sem og leifar plantna og þörnga.

Síðar kom í ljós að reikningar Kelvins voru á röngum forsendum byggðar, og eins og við vitum nú er jörðin er um 4.550.000.000 ára gömul. Það gefur nægilegan tíma fyrir þróun lífs, allavega einu sinni.

Ólafur Ingólfsson mun kynna jarðsöguna, steingervinga og þróun lífs í fyrirlestri á morgun, kl 13:00 í Öskju náttúrufræðihúsi HÍ.

*Leiðrétt eftir góða athugasemd púkans.

Steingervingar og rannsóknir á svipbrigðum

Charles Darwin gaf út tímamótaverk á nítjándu öld, sem gjörbreytti hugsun okkar um hegðun, eðli og tilfinningar. Hér er ekki um að ræða Uppruna tegundanna, sem var vissulega mikilvægt framlag til skilnings okkar á tilurð mannsins og eiginleikum hans. Bókin sem um ræðir The expression of the emotions in man and animals kom út árið 1872.

Þann 31 október mun vísindasagnfræðingurinn Joe Cain fjalla um rannsóknir Darwins á svipbrigðum, sem eru ein okkar besta leið til að skilja tjáningu og tilfinningar lífvera. 

Mörg af þeim viðbrögðum sem við sýnum við áreiti eru áþekk því sem sjá má hjá dýrum, grettur byggja á vöðvum sem eru eins (eða mjög áþekkir) í okkur og simpönsum.

Viðfangsefni Cains eru rannsóknir Darwins á því sem kalla má "æðri eiginleikum" (higher faculties), sem virðast skera mannin frá öðrum dýrum. Cain leggur áherslu á að fyrirlesturinn sé ekki mjög fræðilegur, og hlustendur þurfi ekki að vera sagnfræðingar til að kunna að meta hann "you don't need to be a historian!"

Fyrirlesturinn er hluti af fyrirlestraröð sem efnt er til vegna þess að 200 ár eru liðin frá fæðingu Charles Darwin og þess að 150 verða í nóvember frá því að bók hans um uppruna tegundanna kom út.

Nú á laugardaginn (24 október) mun Ólafur Ingólfsson flytja erindi í sömu fyrirlestraröð, um steingervinga og þróun lífs (Ólafur var í viðtali á Útvarpi sögu síðasta þriðjudag, heyra má upptöku hér - þáttur 47).

Nóbelsverðlaun fyrir norrænar rannsóknir

Það er til dálítið sem heitir Nóbelsverðlaun í læknisfræði.

Anders Jahres verðlaunin í læknisfræði sem veitt eru lækna og lífvísindamönnum, starfandi á norðurlöndum.

Mér finnst misvísandi af mbl.is að kalla þetta nóbelsverðlaun norðurlanda.

Ef líffræðifélagið færi allt í einu að gefa verðlaun í hryggleysingjum sem íslendingar rannsaka, myndum við þá kalla það nóbelsverðlaun íslands í hryggleysingjum?

Við kætumst öll þegar íslendingar fá verðlaun, en gleymum stundum hinum sigurvegurunum. Kári okkar deilir verðlaununum með Anders Tengholm og Jukka Westermarck. og í fyrra fengu ekki ómerkari menn en Ole P. Ottersen, Mahmood Amiry-Moghaddam og Mikael Björklund verðlaunin.  Mahmood vann til að mynda að rannsóknum á Aquaporin, ásamt annarri íslenskri hetju Pétri Henry Petersen.

Nöldurkvótinn minn er búinn í bili, fæ nýjan skammt í næstu viku.

Kári fær norræn læknaverðlaun

Fréttabréf Hins íslenska náttúrufræðafélags

Nýútkomið er fréttabréf Hins íslenska náttúrufræðafélags, og er það aðgengilegt á pdf-formi. Félagið varð 120 ára í júlí og er stefnt að því að halda fund um stöðu náttúruminjasafnsins í nóvember.

Einnig er frábært að nú skuli tímarit félagsins, Náttúrufræðingurinn vera aðgengilegur í þeirri gullkistu sem er timarit.is. Öll tölublöð Náttúrufræðingsins (nema frá síðustu 5 árum) verða aðgengileg þar.

Annars eru nokkur erindi á döfunni í vetur, hið fyrsta verður erindi Jónu Bjarkar Jónsdóttur um gróðurframvindu í Skaftáreldahrauni. Þetta er meistaraverkefni Jónu sem hún varði á vormánuðum.

Mánudaginn 26. október 2009. Gróðurframvinda í Skaftáreldahrauni og áhrif hraungambra á landnám háplantna. Jóna Björk Jónsdóttir, líffræðingur og kennari við Menntaskólann að Laugarvatni.

Mánudaginn 30. nóvember 2009. Jöklar á Íslandi við upphaf 21. aldar og framtíðarhorfur. Dr. Helgi Björnsson, jöklafræðingur og vísindamaður við Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands.

Mánudaginn 25. janúar 2010. Hugsanleg áhrif hlýnandi veðurfars á líffræðilega eiginleika íslensks jarðvegs. Dr. Rannveig Guicharnaud, jarðvegsfræðingur og lektor við Landbúnaðarháskóla Íslands.

Mánudaginn 22. febrúar 2010. Binding kolefnis í bergi. Dr. Sigurður Reynir Gíslason, jarðvegsfræðingur og prófessor við H.Í.

Mánudaginn 29. mars 2010. Veðurfarssveiflur og lífríki hafsins við Ísland. Dr. Ólafur Ástþórsson, líffræðingur á Hafrannsóknastofnuninni.

Mánudaginn 26. apríl 2010. Lundastofn Vestmannaeyja. Dr. Erpur Snær Hansen, sviðstjóri hjá Náttúrustofu Suðurlands.

Næstu fræðsluerindi HÍN verða haldin í fyrirlestrasal Menntaskólans við Sund að Gnoðarvogi 43 og hefjast erindin klukkan 17:15.

Haustráðstefna Jarðfræðafélags Íslands

Föstudaginn 23 október verður haustráðstefna Jarðfræðafélags Íslands haldin, í húsi Orkuveitu Reykjavíkur að Bæjarhálsi 1.

Ráðstefnan er til heiðurs Sveini P. Jakobssyni, jarðfræðingi á Náttúrufræðistofnun Íslands, á 70 ára afmæli hans. Flest erindin er flutt af vísindamönnum sem hafa starfað með Sveini eða á sama sviði og hann. Meðal erinda og fyrirlesara verða:

Þættir úr jarðfræði Torfajökuls, flytjandi er Kristján Sæmundsson
Eðliseiginleikar móbergstúffs, flytjandi er Hjalti Franzson
Rennsli Gosefna undir jökli, flytjandi er    Snorri Páll Snorrason
Hafsbotnsrannsóknir fyrir Suður- og Suðvesturlandi, flytjandi er Ármann Höskuldsson
Steingervingar og eldgos, flytjandi er Leifur A. Símonarson
Jarðhiti á Vestfjörðum – dreifing og uppruni, flytjandi er Haukur Jóhannesson

Dagskráin í heild sinni (pdf) er fáanlega á vef Jarðfræðafélags Íslands

Þeim sem áhuga hafa er bent á að Ólafur Ingólfsson mun fjalla um steingervinga og þróun lífs, á Darwin dögunum 2009, og 6. og 7. nóvember 2009 verður líffræðiráðstefnan 2009.

Richard Lenski og þarmabakterían

Á vísindi.is er oft fjallað um skemmtilegar nýjungar t.d. í líffræði, eðlisfræði og jarðfræði.

Ég skora á ykkur að kíkja á nýlega umfjöllun um tilraunir Richard Lenskis. Bakteríustofnarnir sem hann hefur fylgst með og gert tilraunir á gefa okkur einstakt tækifæri til að skoða þær erfðafræðilegu breytingar sem verða við þróun lífvera.

Annað megin inntakið í grein Barrick og félaga í Nature er að þróun svipgerðar og arfgerðar fer ekki alltaf saman. Svipgerðin hætti að mestu að þróast eftir 20000 kynslóðir, en samt urðu áfram breytingar á arfgerðinni.

Hinn megin punkturinn er að stökkbreytihraðinn var ekki jafn. Á ákveðnum tímapunkti jókst hann umtalsvert, sem gat þá leitt til hraðari þróunar (með þeim aukaverkunum að slæmar stökkbreytingar hlóðust líka upp).

Við gerðum tilraunum Lenskis skil fyrir ári, með áherslu á þá staðreynd að nýjir eiginleikar geta orðið til í þróun. Hún felur ekki bara í sér breytingar á núverandi eiginleikum, heldur geta nýjungar orðið til vegna mjög einfaldra breytinga á genum. Í þessu tilfelli þróaðist hæfileikinn til að nýta sítrat, efni sem venjulegar kólibakteríur hafa ekkert í að sækja.

Reyndar er ég ekki alveg sammála orðalaginu (þýðingunum) hjá vísindum.is. t.d.

 Langlíf tilraun Lenski ...

ætti frekar að vera

Langtímatilraun Lenski...

Annað stirðbusalegt dæmi er

Gena stökkbreytingar í mennskri DNA afritun valda sumum krabbameinum. 

líklega er verið að segja að

Stökkbreytingar sem verða við eftirmyndun erfðaefnis (t.d hjá mönnum) getur leitt til krabbameina.

Vonandi tekst vísindum.is að sníða þessa agnúa af, og ná til fleiri lesenda.

 

Ítarefni

Jeffrey E. Barric o.fl. Genome evolution and adaptation in a long-term experiment with Escherichia coli 2009 Nature

Pistill okkar um tilraunir Richard Lenskis Í skrefum og stökkum 

Darwinopterus

Það er mikilfenglegt að sjá fugla hefja sig til flugs. Við, rótbundinn á jörðinni, getum rétt hoppað mannhæð af sjálfsdáðum erum dæmd til þess að dást að listum kjóans og söng auðnutitlingsins.

Flug hefur þróast í mörgum dýrahópum, vængjuð skordýr, fuglar, leðurblökur og vitanlega flugeðlur.

Flugeðlur dóu út ásamt öllum öðrum risaeðlum, nema vitanlega fuglum sem eru einu eftirlifandi afkomendur þeirra. Flugeðlur og fuglar eiga uppruna sinn á ólíkum greinum þróunartrés risaeðla.

Fyrir skemmstu fundust leifar fljúgandi eðlu sem var uppi fyrir um 160 milljónum ára. Leifar elstu fuglanna eru einnig frá svipuðum tíma, Archaeopteryx er um 10 árum yngri. Það er spurning hvort að það hafi verið bein samkeppni á milli flugeðlanna og þeirra frumfugla sem teljast ættfeður núlifandi fugla. Það er kveikjan að mynd Matt Wittons (http://www.flickr.com/photos/markwitton/4010200611/)

Það var gert mál úr því að eiginleikar þessarar risaeðlu eru ekki bein millistig á milli þeirra steingervinga sem þekktir eru.

Sumir höfuðkúpa Darwinopterus eru mjög áþekk því sem einkennir aðrar og yngri flugeðlur. Aðrir hlutar líkamans eru hins vegar mjög "frumstæðir" og svipar meira til forfeðra þeirra sem ekki höfðu á loft komist.

Þetta er alls ekki furðulegt, því við vitum að lífverur eru samansettar, og einn eiginleiki getur þroskast (og þar með þróast) óháð öðrum eiginleikum. Val fyrir löngum stélfjöðrum og litadýrð þarf ekki að hafa nein áhrif á lögun höfuðkúpunar eða gerð meltingarvegarins.

Ég veit ekki hvort Ólafur Ingólfsson mun tala um þennan fund í fyrirlestrinum á laugardaginn, en hitt er víst að hann verður í viðtali í vísindaþættinum á útvarpi sögu á morgun kl 17:00.

Ítarefni:

BBC 14. október 2009 Matt McGrath New flying reptile fossils found

Lü J, Unwin DM, Jin X, Liu Y, Ji Q (2009) Evidence for modular evolution in a long-tailed pterosaur with a pterodactyloid skull. Proc. R. Soc. B published online 14 October 2009 doi: 10.1098/rspb.2009.1603

Darren Naish Darwinopterus, the remarkable transitional pterosaur

PZ. Myers Darwinopterus and mosaic, modular evolution

Skammtíma og langtíma

Við mannverur erum bundnar af þeim tímaskala sem við getum upplifað. Við höfum ekki meðfædda hæfileika til að gera okkur grein fyrir mjög stuttum og mjög löngum tímaskala. Til dæmis eigum við bágt með að gera okkur grein fyrir efnaskiptum fruma, sem gerast á þúsundustu hlutum úr sekúndu innan líkama okkar. Einnig eigum við bágt með að hugsa í öldum, árþúsundum eða eins og jarðfræðingar og þróunarfræðingar í þúsundum alda.

Ólafur Ingólfsson jarðfræðingur ræddi þetta einmitt í viðtali við vísindaþáttin á útvarpi sögu í nýliðnum mánuði. Ég hvet alla til að hlýða á þáttinn (nr. 43), og auðvitað koma eftir rúma viku og heyra hann og Ingibjörgu Svölu Jónsdóttur fjalla um steingervinga og þróun lífs.

Norðurskautsísinn verður horfinn eftir áratug

Steingervingar og þróun lífs

Laugardaginn 24. október munu Ólafur Ingólfsson og Ingibjörg Svala Jónsdóttir halda erindi um vitnisburð steingervinga um þróun lífs á jörðinni. Þó vitnisburður steingervinga sé um margt gloppóttur og mörgum spurningum sé enn ósvarað um hvar og hvenær mismunandi hópar lífvera komu fram og hvernig þeir þróuðust, gefa steingervingar góða mynd af stærstu dráttunum í sögu lífs.

Í fyrirlestrinum verður fjallað um elstu þekkta steingervinga og líf í hafinu í árdaga jarðar, uppkomu vefdýra og lífssprenginguna á kambríumtímabilinu. Þá verður stiklað á stóru um landnám og þróun plantna og dýra, aldauðaviðburði (þegar stór hluti lífvera dó út) og þróunarlega svörun lífvera við stórfelldum umhverfisbreytingum (flekahreyfingar og ísaldir). Að síðustu verður fjallað um “lifandi steingervinga” og reynt að svara spurningunni hver sé þýðing steingervinga fyrir sýn okkar á þróun lífsins?

Eyjabakkajökull, Ólafur Ingólfsson tók myndina árið 2005. Sjá heimasíðu hans. Jarðfræðin sýnir óumdeilanlega hvernig náttúrulegir kraftar geta mótað land og hafsbotna. Darwin hafði mikinn áhuga á jarðfræði og ekki síst dreifingu steingervinga í jarðlögum.

Ólafur Ingólfsson er prófessor í jarðfræði við Jarðvísindadeild HÍ, og Ingibjörg Svala Jónsdóttir er prófessor í vistfræði við Líf- og umhverfisvísindadeild HÍ. Þau hafa stundað rannsóknir og birt fjölmargar greinar og bókarkafla á sínum fræðasviðum, er snerta jarðsögu og plöntuvistfræði.

Erindið er hluti af fyrirlestraröð í tilefni 200 ára afmælis Charles Darwin sem fram fer haustið 2009.

Dagskrá má nálgast á darwin.hi.is.

Erindið fer fram í stofu 132 í náttúrufræðihúsi HÍ kl 13:00, er öllum opið og verður flutt á íslensku.