Svefn, vaka og genatjáning í zebrafiskum

Dr. Karl Ægir Karlsson mun fjalla um rannsóknir á svefni Zebrafiska í föstudagsfyrirlestri líffræðistofu (28. september 2012, kl. 12:30).

Karl er dósent í heilbrigðisverkfræði við Háskólann í Reykjavík. Hann er með BA. próf í sálfræði frá HÍ, reynslu af fiskveiðum og meistara og doktorsprófi í atferlis-taugalíffræði (behavioral-neuroscience) frá University of Iowa. Hann starfaði sem nýdoktor við Californíaháskóla í LA (UCLA) áður en hann hóf störf við HR. Hann er einnig samstarfsaðilli Lífvísindaseturs HÍ. Karl lýsir rannsóknum sýnum á þennan hátt.

Við erum að rannsaka áhrif röskunar svefns á zebrafiska, með DNA örflögu tækni sem greinir breytingar í genatjáningu alls erfðamengsins. Með heimatilbúnu tæki (www.3zpharma.com) er svefni fiskanna raskað, á tvo vegu (með mildu rafstuði og ljósi). Fyrsti samanburður var á fimm hópum fiska, viðmiðunarhóp, fjórar gerðum svefnröskunar eða svefnlengingar (stanslaust myrkur). Spurt var hvort að röskunin veldur stressi með því að skoða atferli og greina cortisól í líkamsvef. Svefnröskunin virðist ekki stressa fiskana. Hins vegar sást mikill munur í genatjáningu vakandi og sofandi fiska. Þau kerfi sem eru ræst samfara svefni tengjast fitubúskap og húshaldi frumunnar, en í vöku eru fleiri taugamóta og boðefnisgen tjáð. Þótt zebrafiskar sýni ekki öll einkenni svefns, eins og við þekkjum hann úr spendýrum, tjá þau erfðamengi sitt á svipaðan hátt og spendýr á milli svefns og vöku.

Erindið heitir Sleep-wake characteristics and modulation of genetic expression in zebrafish og verður flutt á ensku.

Önnur erindi líffræðistofu haustið 2012 verða auglýst á vef Líf og umhverfisvísindastofnunar.

Þau eru í stofu 130 í Öskju, náttúrufræðihúsi HÍ. Aðgangur er ókeypis og allir eru velkomnir með húsrúm leyfir. Nemendur eru sérstaklega hvattir til að mæta.

Veldur erfðabreyttur maís krabbameinum í mönnum?

Erfðabreyttar lífverur eru umdeildar. Þær eru búnar til með erfðatækni, sem gerir vísindamönnum kleift að flytja gen úr einni lífveru yfir í aðra. Jafnvel úr bakteríu yfir í plöntur. Ég hef skrifað töluvert um erfðabreyttar lífverur komið þeim og erfðatækninni til varnar. Hér er lyklaborðið aftur lamið, því í vikunni birtist ritrýnd rannsókn frá Giles-Eric Serilini og félögum hans við háskólann í Caen í Frakklandi.

Uppsetning tilraunar

Þar er lýst fæðutilraun, 200 rottum er skipt í 10 hópa (með jöfnum kynjahlutföllum). Hvítar rottur af stofninum Sprague-Dawley voru notaðar í rannsókninni. Vitað er að í þeim myndast mjög gjarnan krabbamein (brjóstamein aðallega) ef dýrin borða óhóflega mikið.

Hópur tuttugu rotta til viðmiðunar fékk venjulegan maís í ætinu, en hinir níu hóparnir fengu erfðabreyttan maís (roundup-ready), erfðabreyttan maís af akri sem var spreyjaður með eitrinu (roundup) eða venjulegan maís og roundup í drykkjavatninu. Athugað var hvort að styrkur hefði áhrif, með því að bæta mismiklu af erfðabreytta maísnum í fæðuna (11%, 22% eða 33%), eða hafa mismikið af Roundup í vatninu.

Uppsetningin er ágæt, nema hvað viðmiðunarhópurinn er helst til lítill að mínu viti. Og það hefði verið mjög gott að hafa óháðar endurtekningar af rottuhópunum, eða jafnvel annan stofn (meira um það síðar).

Niðurstöður og ályktanir hópsins voru kynntar á blaðamannafundi nýlega. Gagnstætt venju, fengu blaðamenn ekki eintak af vísindagreininni fyrirfram, nema þeir undirrituðu "Non-disclosure samning". (Það er óheppilegt, því það gefur blaðamönnum styttri tíma að leita álits óháðra aðilla, áður en fréttirnar fara í loftið.)

Ályktanir rannsóknarinnar eru sláandi. Erfðabreyttur maís og illgresiseitrið roundup drepur rottur og eykur tíðni krabbameina. Það er hins vegar vert að kafa aðeins í gögnin. Þeir segja að dánartíðni rotta sem fengu erfðabreyttan maís eða maís ræktaðan með roundup sé hærri en viðmiðunarhópsins. Einnig að tíðni krabbameina sé hærri meðal þeirra sem fengu meðhöndlun en tuttugu viðmiðunarrottaanna. Reyndar vantar tölfræði í greinina, sem þýðir að þeir geta ekki staðhæft að um marktæk áhrif sé að ræða. Þegar rýnt er í myndirnar má e.t.v. sjá áhrif í kvendýrum en ekkert í karldýrum. (sjá mynd 1 á vefsíðu tímaritsins) Fleiri agnúar á greininni eru ræddir hér neðar.

Hvað þýðir þetta - er roundup-ready erfðabreyttur maís hættulegur mönnum?

Í þessu tilfelli voru rottur notaðar sem líkan til að kanna möguleg áhrif af erfðabreyttri plöntu og áhrifum illgresiseiturs. Niðurstöðurnar virka afdráttarlausar, en spurning er hvort að samskonar maís (eða afurðir af ökrum sem eru spreyjaðir með roundup) séu hættulegur mönnum? Þetta má brjóta niður í nokkrar spurningar:

1) hversu gott líkan fyrir líffræði mannsins er rottan?

Svarið er að rottan er góð fyrir sumar rannsóknir en slæm fyrir aðrar. T.d. er rottan ekki gott líkan fyrir HIV rannsóknir, vegna þess að ónæmiskerfi þeirra er harla ólíkt okkar. Hins vegar er nagdýrið, eins og skylda tegundin mús, ágætt til að skilja þroskun margra líffæra, sérstaklega líffæra sem eiga langa þróunarsögu.

2) hversu gott líkan er þessi tiltekni rottustofn?

Er þessi tiltekna gerð af rottum sé gott líkan fyrir rannsóknir á eituráhrifum fæðu?  Ég veit ekki svarið - en eiturefnafræðingar eða nagdýrasérfræðingar ættu að geta svarað því. Það er örlítið tortryggilegt að þessi stofn sé útsettur fyrir krabbameinum ef um ofeldi er að ræða. Því væri mjög mikilvægt að tryggja að allir hópar (viðmið og hinir) fái jafnmikið að borða. Þeir segjast mæla fæðuinntöku en ræða ekki áhrif hennar.

3) hvað segja aðrar rannsóknir?

Í vísindum er nauðsynlegt að  endurtaka rannsóknir. Það er ekki nóg að einn aðilli fái tilteknar niðurstöður. Hann þarf að lýsa framkvæmdinni nægilega vel, og aðrir að geta endurtakið hana og fengið sömu (áþekkar) niðurstöður, til að vísindasamfélagið öðlist tiltrú á hugmyndinni. Nokkrar rannsóknir hafa verið gerðar á erfðabreyttum mais, en þær hafa ekki fundið nein skaðleg áhrif.

Það viðurkennist að þær tóku einungis til 90 daga tímabils. Það er fullkomlega sanngjarnt að krefjast langtímarannsókna.

En staðan er sú að fjöldi ritrýndra rannsókna hefur ekki fundið nein áhrif. Þessi rannsókn Serilinis sýnir skaðleg áhrif. Hvernig samrýmum við þetta tvennt?

a) Eru áhrif til staðar, en þau finnast bara í lengri tíma rannsóknum.

b) Áhrif eru til staðar, en þau eru það veik að þau finnast bara í fáum rannsóknum?

c)  Engin áhrif, niðurstaða Serilinis og félaga er jákvæð vegna tilviljunar (búast má við marktækum niðurstöðum í 1 af hverri 20 tilraunum - einungis vegna tilviljunar. Samkvæmt grunnsetningum tölfræðinnar því við sættum okkur við "falskar jákvæðar" - "false positive" niðurstöður í 5% tilfella).

d)  Engin áhrif en Serilini og félagar oftúlka niðurstöður sínar eða hönnuðu tilraunina vitlaust.

e)  Áhrif eru til staðar, en allir hinir vísindamennirnir vantúlka niðurstöður sínar eða hönnuðu tilraunirnar vitlaust.

Mér finnst líklegast að kostur b) eða c) sé sá rétti. Ef við þurfum að velja á milli d) og e), þá telst fyrri kosturinn líklegri, á því prinsippi að samsæri gengur bara upp ef fáir standa að því.

4) Hvaða niðurstöðum getum við treyst?

I nútíma samfélagi er offramboð á upplýsingum, frá auglýsendum, sérhagsmunahópum, stjórnvöldum, sveitastjórnum og fræðimönnum. Hvernig á hinn almenni borgari að vinna úr þessum upplýsingum og hvernig getur hann tekið sína sjálfstæðu ákvörðun? Í þessu tilfelli eru helstu aðillarnir fyrirtækin sem selja erfðabreyttar lífverur (og illgresiseyði), stjórnvöld sem vilja tryggja öryggi borgaranna, stjórnmálamenn sem vilja það sama og stjórnvöld og atkvæði að auki, hagsmunsamtök og fyrirtæki sem hag hafa af því að móta neyslumynstur almennings. Lífvísindamenn hafa óbeinna hagsmuna að gæta, því að löggjöf um erfðabreyttar lífverur setur rannsóknum þeirra skorður (sem kosta peninga).

Í málinu má stilla upp tveimur andstæðum hópum. Serilini og nokkir samstarfsmanna hans, eru í öðrum hópnum. Hann hefur birt nokkrar rannsóknir á erfðabreyttum plöntum, og nær alltaf fundið eitthvað þeim til foráttu. Hann er einnig forstöðumaður Committee for Research and Independent Information on Genetic Engineering, sem er sjálfseignarstofnun með þetta markmið (CRIIGEN is an independent non-profit organization of scientific counter-expertise to study GMOs, pesticides and impacts of pollutants on health and environment, and to develop non polluting alternatives.). Serilini og félagar lýsa því yfir að engir hagsmunaárekstrar séu tengdir rannsóknunum.

Í hinum hópnum eru nær allir aðrir vísindamenn, sem hafa kannað eiginleika og áhrif erfðabreyttra lífvera. Meðal annars eru menn sem hafa farið í saumana á rannsóknum Serilinis og gagnrýnt þær fyrir ófaglega tölfræði, oftúlkanir á niðurstöðum og hreinar ýkjur.

Í kjölfarið á birtingu þessarar rannsóknar hefur frekar skerpst á þessum línum en hitt.

5) hvar liggur sönnunarbyrðin?

Það er algengt að rætt sé um sönnurnarbyrði í umræðu um erfðabreyttar lífverur. Andstæðingar þeirra staðhæfa að ekki hafi verið sannað að þær hafi ekki skaðleg áhrif. Á meðan þeir sem verja erfðabreyttar lífverur segja að slík krafa sé óraunhæf, því ekki beitum við henni á aðrar nýjungar í matvælaframleiðslu (eða spjaldtölvur, nanotækni, snyrtivörur og tónlist). Við getum aldrei sannað að erfðabreyttar plöntur hafi engin áhrif, frekar en að við getum sannað að skyr sé ekki krabbameinsvaldandi. Reyndar vita næringarfræðingar að vissir fæðuflokkar eða matarvenjur auka líkurnar á tilteknum krabbameinum, sem sjá má í landfræðilegum mun á tíðni vissra krabbameina.

6) hvar liggur ábyrgðin?

Ábyrgð vísindamanna er að rannsaka mikilvæg viðfangsefni, og ef þau tengjast almannahagsmunum miðla af þekkingu sinni af kunnáttu og hófsemi. Þeir ættu að varast of stórar yfirlýsingar, bæði um mögulega hættu og um að engin hætta sé á ferðum. Það á við um rannsóknir á eðlisfræði, efnafræði, líffræði og læknisfræði. Í þessu tilfelli hafa margar rannsóknir kannað spurninguna um áhættu af erfðabreyttum nytjaplöntum, og ekki fundið neina vísbendingu um skaðleg áhrif. Sannarlega er möguleiki að við höfum ekki kannað rétta þætti, eða á réttan hátt. Síðan er það spurning hvort að við viljum að vísindamennirnir hrópi úlfur í hvert sinn sem þeim grunar að eitthvað hræðilegt sé að fara að gerast (að sandsílið sé að hverfa, að makríllinn sé að borða sandsílið, að lundarnir séu ekki nógu hamingjusamir, að rjómatertur séu óhollar, að hreyfing slíti likamanum, að hefðbundin matvæli muni ganga til þurrðar). Ég er hallur undir hófstilltari umræður, og á málefnalegum grunni. Umræða um erfðabreyttar lífverur vekur miklar tilfinningar, og oft er grautað saman tilfinningalegum, félagslegum og mishaldbærum líffræðilegum rökum.

7) er Roundup (glyphosate) hættulegt mönnum?

Þessi spurning hefur verið könnuð í amk 20 mismunandi rannsóknum. Greining Pamelu Mink og félaga á þessum rannsóknum, bendir til þess að glyphosate í þeim styrk sem það berst í fólk auki ekki líkurnar á krabbameini.

Our review found no consistent pattern of positive associations indicating a causal relationship between total cancer (in adults or children) or any site-specific cancer and exposure to glyphosate.

En þau mæla samt með því að við flokkum og fylgjumst með þessu efnum.

Annmarkar við tilraun og framkvæmd

Nokkrir annmarkar eru á rannsókninn (sjá sérstaklega samantekt á síðu Bresku heilbrigðisþjónustunar: Claims of GM foods 'link to cancer' disputed by other researchers).

Forvitnilegt er að engin magnáhrif eða samlagningaráhrif eru greind. Þ.e. engin aukning er á dánartíðni eða krabbameinum á milli rotta sem fá 11%, 22% eða 33% af erfðabreyttum maís (né af roundup meðhöndlun). Einnig mætti búast við samlagningaráhrifum ef erfðabreytti maísinn og illgresiseitrið hefðu áhrif á mismunandi vegu. Það eitt og sér er ekki Slík áhrif sjást ekki í gögnunum.

Ég tel ákaflega brýnt að endurtaka tilraunina, helst með fleiri rottum til viðmiðunar (sjá að ofan), í fleiri stofnun og á ólíkum rannsóknastofum. Mikilvægt er einnig að uppsetningin sé þannig að þeir sem framkvæmi tilraunina, viti ekki hvaða fæði hvaða rotta er að fá. Þetta er krafan um blinda tilraun, rotturnar fá fæðu A, B, C...o.s.frv. en sá sem sinnir nagdýrunum vita ekki samsetningu hverrar blöndu fyrir sig.  Ath. ég er ekki að staðhæfa að "athuganda" áhrif hafi verið ástæðan fyrir því að viðmiðunar rotturnar fengu ekki krabbamein og lifðu lengur. Heldur vill ég bara sjá betur uppsetta tilraun.

Lokaorð

Það verður að viðurkennast að við upphaf lesturs greinarinnar þá var ég frekar efins um mikilvægi hennar. Ítarlegur lestur sannfærði mig ekki um að erfðabreyttur maís (eða roundup) séu hættuleg heilsu manna. Ég tel hins vegar mikilvægt að tilraunin sé endurtekin, helst af nokkrum óháðum hópum og með öðrum rottuastofnum. Samt grunar mig að ef slíkar rannsóknir hrekja niðurstöður Seralini, þá muni þær aldrei verða ræddar jafn ítarlega og þessi grein. Engin þeirra frétta sem ég las, greindi t.d. frá niðurstöðum frú Mink og félaga um að Roundup virðist ekki tengjast krabbameinum. Því miður sækjum við mannfólk í hasar og læti, og kunnum ekki almennilega að meta gildi hófstilltrar umræðu eða vísindavinnu.

Ítarefni, heimildir og dæmi um umræðuna.

Long term toxicity of a Roundup herbicide and a Roundup-tolerant genetically modified maize  Gilles-Eric Séralini, Emilie Clair, Robin Mesnage, Steeve Gress, Nicolas Defarge, Manuela Malatesta, Didier Hennequin, Joël Spiroux de Vendômois Food and Chemical Toxicology Available online 19 September 2012

NHS: Claims of GM foods 'link to cancer' disputed by other researchers

Epidemiologic studies of glyphosate and cancer: A review Pamela J. Mink, Jack S. Mandel, Bonnielin K. Sceurman, Jessica I. Lundin  Regulatory Toxicology and Pharmacology Volume 63, Issue 3, August 2012, Pages 440–452.

Erna Magnúsdóttir Skaðsemi erfðabreyttra matvæla http://www.vantru.is/2012/09/21/13.00/

Egill Helgason Rannsókn sýnir hættu vegna erfðabreytts maís

Leiðrétting. Í fyrstu útgáfu pistils ruglaði ég saman mús og rottum, sem er kannski vottur um ávaxtaflugusnobb af minni hálfu. Munurinn á þessum nagdýrum hefur ekki áhrif á inntak greinarinnar.

Trúlega er það trúlegi heilinn

Við vitum að jörðin er hnöttur á sporbaug um sólu, en forfeður okkar vissu líka jörðin var miðja alheimsins og að sólin gekk í kringum hana. Hægrimenn eru sannfærðir um mikilvægi frelsis í viðskiptum, en vinstri menn leggja áherslu á jöfnuð. Allir eru jafn sannfærðir um sína afstöðu, og sumir trúa henni eins og nýju testamenti.

Það er augljóst hversu rangar hugmyndir forfeðra okkar voru, um flata jörð, sjálfskviknun lífs og guðlega sköpun mannsins. En samt dafna álíka furðulegar hugmyndir enn í dag, um geimverur sem ræna fólki, að álfar búi í steinum, og að bóluefni valdi einhverfu. Og hverjir hafa rétt fyrir sér, vinstri menn eða hægri menn?

Hér reyni ég ekki að svara spurningunni um hvor pólitíska afstaðan er rétt. Áherslan verður á, hví trúir fólk furðulegum hlutum? Michael Shermer hefur kannað biblíur sérstrúarsafnaða og málflutning dulspekinga, sköpunarsinna og þeirra sem afneita helförinni. Þannig greindi hann sameiginlega þætti, sem hafa áhrif á það hví og hvernig fólk trúir, sinni sannfæringu eða á yfirnáttúruleg fyrirbæri.

Nýjasta bók Shermers heitir Trúlegi heilinn, frá draugum og guðum til stjórnmála og samsæra - hvernig heilinn myndar trúarlegar skoðanir og staðfestir þær sem sannleika (The Believing Brain: From Ghosts and Gods to Politics and Conspiracies---How We Construct Beliefs and Reinforce Them as Truths).

Shermer vitnar til margra rannsókna sem sýna að að við mannfólkið myndum skoðanir mjög hratt, að mestu án aðstoðar rökhugsunar. Sumar skoðanir verða að sannfæringu og enn aðrar greypast sem þvottekta trú. Rökhugsunin er ekki nægilega sterk til að hrekja djúpgreyptar skoðunir og trú. Shermer segir að við öðlumst "trú hratt og náttúrulega, en efinn sé hægur og óeðlilegur, flestir þola illa óvissu og mótsagnir" (Belief comes quickly and naturally, skepticism is slow and unnatural, and most people have a low tolerance for ambiguity).

Samkvæmt honum geta tveir þættir útskýrt fastheldni trúar og skoðanna. Í fyrsta lagi er heili okkar mjög góður í að greina mynstur. Þegar við fáum mikið af upplýsingum - getum við pússlað þeim saman, myndað tengingar og fundið svarið (eins og að herra Sinnep eitraði fyrir frú Fjólu í bókaherberginu). Reyndar er eiginleikinn of sterkur hjá sumum, þeir sjá mynstur þar sem engin eru, t.d. myndir í svarthvítu suði sjónvarpsins þegar það leitar að útsendingu.

Í öðru lagi finnur heili okkar orsakavalda. Ef bolti kemur fljúgandi yfir vegg, ályktum við að einhver hafi kastað boltanum. En þessi hæfileiki veldur einnig vandræðum ef við oftúlkum aðstæður og leitum orsaka þar sem engar eru (eins og að álykta að fimm rauð ljós í röð séu verk djöfulsins). Í ýktustu tilfellum leiðir þessi hæfileiki til ofsóknarbrjálæðis.

Báðir hæfileikar, það að greina mynstur og að finna orsakavalda, gætu hafa gagnast forfeðrum okkar í lífsbaráttunni. Kannski voru einstaklingar góðir í að greina mynstur hæfari en aðrir í hópi forfeðra okkar. Þeir þurftu að skilja umhverfið, náttúruna og atferli rándýra og andstæðinga. Einnig var mikilvægt að skilja mannleg samskipti, ef sonur höfðingjans bað þig um greiða gat verið að höfðinginn væri að prófa hollustu þína eða mannkosti. Því var mikilvægt að greina tengsl aðburða og hegðunar. En aukaverkanir þessara hæfileika geta verið oftúlkun og trúgirni. Segja má að trú á furðlega hluti sé afleiðing sömu kerfa í heilanum sem þróuðust til gera okkur kleift að skilja veröldina og sambræður okkar. Trúin sem Shermer ræðir um er ekki eingöngu hin skipulögðu trúarbrögð kennd við Búddah eða Allah, heldur á einnig við um andatrú steinaldarmanna og djúpgreyptar sannfæringar á mörgum sviðum nútíma samfélags (t.d. pólitíska afstöðu).

Rannsóknir sýna að þótt við vitum að hugsun okkar sé bjöguð, þá afbjagast hún ekki. Hún er áfram bjöguð. Hugsanaveilur þessar eru eins og fötlun, sem jafnvel vitneskja okkar sem einstaklinga megnar ekki að yfirstíga. Góðu fréttirnar eru þær að saman getum við dregið úr áhrifum þessara veikleika hins trúlega heila. Fullkomnasta form slíkra samvinnu er aðferð vísinda, þar sem hver einasta forsenda og grunnatriði er vegið og metið, og nýjar ályktanir byggja á ítarlegum prófunum. Shermer hvetur til efahyggju og gagnrýninar hugsunar: "Ég er efasemdamaður, ekki vegna þess að ég vilji ekki trúa, heldur vegna þess að ég vil vita. Hvernig greinum við á milli þess sem við viljum trúa og þess sem er satt? Svarið er vísindi." (I’m a skeptic not because I do not want to believe, but because I want to know. How can we tell the difference between what we would like to be true and what is actually true? The answer is science.)

Mannkynið stendur frammi fyrir margskonar hættum og áskorunum samfara mengun, fólksfjölgun og loftslagshlýnun. Það er óskandi að við nýtum okkar sterkustu eiginleika og verkfæri til að takast á við þær áskoranir, og séum glaðvakandi fyrir veikleikum okkar trúlega heila.

Bókarýni

Bók Shermers er hugsuð sem tilraun til að greina mikilvægustu þætti sem móta trú, skoðanir og stýra samskiptum okkar. En kjarninn í bókinni er í raun þróunarleg tilgáta um tvo eiginleika, getuna til að greina mynstur og hæfileikan til að greina orsakir. Í umræðu Shermers kallast þetta patternicity og agenticity, sem ég ætla ekki að freistast til að reyna að þýða.

Shermer sækir mikið í þau viðfangsefni sem hann hefur rannsakað fyrir tímarit félags efasemdamanna (Sceptic society), dulspeki, afneitun helfararinnar, sköpunarsinna og líf eftir dauðann. Þar er lýsir hann yfirleitt án dómhörku og fordóma skoðunum fólks sem trúir furðulegum hlutum. Síðan rekur hann grunnhugmyndir þeirra og hvernig náttúrulegar skýringar duga fyllilega til að útskýra atburðarásina og upplifun einstaklinganna. Þetta virkar best í umræðu um trú á geimverur. Undir lok síðustu aldar trúðu hundruðir manna því að þeir hefðu verið numdir burt af geimverum, sem gerðu á þeim tilraunir og rannsóknir. Shermer lýsir því hvernig flest þessara tilfella eru tengd örþreytu, svefnrofa eða öðru álagi á heilann. Hann lýsir því sjálfur hvernig hann, örþreyttur um nótt í miðri 80 klst. hjólreiðakeppni, fattaði að aðstoðarmenn hans voru ekki menn heldur geimverur sem ætluðu að nema hann á brott. Að stuttum lúr loknum var ranghugmyndin horfin og félagarnir hlógu að öllu saman. 

Shermer byrjar bókina á að rekja sögur af trúarlífi og upplifunum þriggja einstaklinga. Sá fyrsti er Francis Collins, sannkristinn erfðafræðingur sem leiddi verkefni um raðgreiningu erfðamengis mannsins. Collins er ekki bókstafstrúarmaður, en trúir því að guð sé til og hafi komið veröldinni á koppinn. En ekki því að guð hafi áhrif á einstaka atburði, hvorki líkurnar á kynmökum við Elisabetu Taylor (meðan hún lifði) eða tilurð mannskepnunar. Collins er oft haldið á lofti sem dæmi um vísindamann sem getur unnið sína vinnu án þess að láta trúarlega afstöðu hafa áhrif á sína vísindalegu vinnu. Annar kaflinn fjallar um Chick D´Arpino, sem sannfærðist um það á sjöunda áratugnum að hann þyrfti að bera áríðandi þrettán orða skilaboð til forseta Bandaríkjanna (Lyndon B. Johnson). Skilaboðin voru frá geimverum og fjölluðu um frið og ást. D´Arpino fékk að dvelja eitt og hálft ár á stofnun fyrir geðsjúka. Hann sýndi engin önnur einkenni geðveilu. Collins gæti hafa verið gramur við að hafa verið skellt í sömu skúffu og einhver sem vill flytja boð frá geimverum til forsetans*, en Shermer kemst upp með þetta með því að segja sína eigin sögu í þriðja kaflanum. Þar rekur hann sögu sinnar trúarlegu sannfæringar, frá ráðvilltum táningi til bókstafstrúarmanns og yfir í þann yfirlýsta efasemdamann sem hann er í dag.

 *og Chick D´Aprino yfir því að vera settur undir hatt með kristnum einstaklingi.

Stíll Shermers er persónulegur. Hann notar mikið sínar upplifanir og samræður við lykilpersónur til að skerpa á lykilatriðum bókarinnar. Hann er fyllilega meðvitaður um hinar margvíslegu veilur í mannlegri hugsun. Hann samþættir töluvert af niðurstöðum úr sálfræði, taugalíffræði og skyldum greinum sem fjalla um veikleika mannlegrar hugsunar og bjögun í ákvarðanatöku. Kjarninn er sá að við myndum okkur skoðun án mikillar hugsunar, en beitum síðan allri okkar rökvísi til að verja hana. Af einhverri ástæðu þá eigum við auðveldara með að trúa sögum en tölulegum upplýsingum, og rökvísin virðist harla gagnslítil í baráttunni við djúpgreypta sannfæringu (einsog þá að geimverur hafi numið mig á brott). Frekar hratt er farið yfir rannsóknir á því hvernig mannfólk myndar sér skoðanir, eða hvaða þættir eru okkur hjartfólgnastir. Bækur Daníels Kahneman - Thinking fast and slow, og Blink Malcolms Gladwell eru mun betri greiningar á eiginleikum mannlegrar hugsunar, þótt þær ræði ekki jafn ítarlega trú á furðuleg fyrirbæri.

Undir lokin þræðir Shermer sig í gegnum samsæriskenningu nútímanns, um meint samsæri bandaríkjastjórnar á bak við 9/11. Einnig ræðir hann einstrengingslega afstöðu repúblikana og demókrata í umræðum efnahags og samfélagsmál. Hann gerir vel að greina umræðuna, sem mótast aðallega af djúpgreyptri afstöðu sem hnikast ekki við nein mótrök. Rök með einni pólitískri sannfæringu eru vegin meira en rök geg henni, sama hvaða einstak mál er til umræðu. Hins vegar fer hann aðeins út af sporinu, þegar hann reynir að færa rök fyrir sinni persónulegu stjórnmálaskoðun. 

Í heildina tekst Shermer ágætlega til, megin röksemdir hans eru skýrar og halda vatni. Það er ekki víst að þetta sé hinn endalegi sannleikur um trúgirni mannfólks, og ólíklegt að bókin dugi til að draga stálið úr forvígismönnum eldri trúhreyfinga, nýrri nýaldarpostula, sértrúarsöfnuða, heilbrigðispredikara og samsærissjáenda ýmiskonar. Sorglega niðurstaða rannsókna Shermers og félaga er nefnilega sú að vísindaleg þjálfun dugir ekki til sem bólusetning fyrir trú á furðuleg fyrirbæri. Einstaklingar með próf í jarðfræði geta hampað mestu bábiljum um erfðafræðileg efni, og líffræðingar farið með staðlausa stafi um eðlisfræði orkunýtingar.

Shermer er ritstjóri Sceptic magazine, sem sérhæfir sig í að rýna í jaðarhugmyndir sem þessar. 

Mannerfðafræði: kortlagning, stofnfrumur og LINGO

Ég vil benda áhugasömum á þrjú erindi á sviðið mannerfðafræði á næstu viku.

Jóhanna Jakobsdóttir mun fjalla um greiningar á erfðaþáttum í hóp skyldra einstaklinga, í föstudagsfyrirlestri líffræðistofu (21. september 2012). Jóhanna starfar hjá Hjartavernd við kortlagningu á erfðaþáttum sem tengjast margvíslegum sjúkdómum og einkennum. Hún lauk doktorsprófi í líftölfræði frá Háskólanum í Pittsburgh, þar sem hún m.a. vann að kortlagningu á erfðaþáttum ýmissa augnsjúkdóma (aðalega age-related macular degenartion) og þróun aðferða til að greina X-tengdar erfðir. Hún var nýdoktor í erfðatölfræði við Háskólann í Chicago.

Í erindi sínu mun hún fjalla um aðferðir til að greina erfðaþætti þegar þýðið innheldur skylda einstaklinga. Lengi vel voru erfðaþættir greindir í fjölskyldum, með þekkt ættartré. Hins vegar er algengara nú að greina erfðaþætti í stórum hópi óskyldra einstaklinga. Jóhanna hefur unnið að aðferðum til að samnýta ættarupplýsingar og stór þýði óskyldra einstaklinga með blönduðum líkönum (mixed model). Hún mun fjalla um aðferðina MASTOR sem hún byrjaði að þróa í Chicago. Þessi aðferð er ólík flestum öðrum blönduðum líkönum að því leyti að einstaklingar með ófullkomin gögn nýtast í greinigunni. Erindið heitir Mixed-Model Association Mapping of Quantitative Traits in Samples with Related Individuals and Missing Data og verður flutt á ensku. Önnur erindi líffræðistofu haustið 2012 verða auglýst á vef Líf og umhverfisvísindastofnunar.

Fimmtudaginn 20. september 2012, kl 12:05 í Læknagarði HÍ.

Annað erindið er flutt af Dr. Anne Richter, sem hún vann við  Ludwigs-Maximillans-Universitaet in Munich/Germany. Erindið kallast: Genetic modification of primary cells for the generation of transgenic pig models using somatic cell nuclear transfer. Anna hefur bráðlega störf við Lífvísindasetur HÍ.

Mánudaginn 24. september 2012, kl. 15:00 í hringsal Landspítala.

Þriða erindið er meistaravörn Hjörvars Péturssonar (líffræðings og ljóðskálds). Meistaraprófið verður við Læknadeild Háskóla Íslands. Titill verkefnisins er LINGO1 og einkenni eðlislægs handskjálfta.

Þeir sem vilja fræðast um Lingo geta kíkt á Genecards síðu gensins, sem er dálitið eins og Top trumps fyrir erfðafræðinga. Í skemmstu máli þá starfar genið aðallega í taugakerfinu, bæði í mönnum og músum.

Hnattræn umhverfismál

Hvaða áhrif hafa hnattrænar loftslagsbreytingar á lífverur, vistkerfi og samfélög?

 

Þessi spurning verður rædd á afmælishátíð Líf- og umhverfisvísindastofnunar HÍ í tilefni af Degi íslenskrar náttúru. Fyrst verður fjallað um áhrif loftslagsbreytinga á samfélagið. Sérstaklega verður rætt um tíðari heimsóknir skemmtiferðaskipa til strandsvæða eins og Íslands, og samfélagsleg og hagræn áhrif sem stafa af slíkri ferðamennsku. Einnig verður fjallað um afleiðingar umhverfisbreytinga á lífríki norðurslóða á síðustu áratugum, og sagt frá rannsókn sem reynir að meta væntaleg áhrif hlýnunar í náinni framtíð. Að endingu verður kafað í fortíðina, til að reyna að skilja hvernig t.d. sveiflur í hitastigi samhliða ísöldum og hlýskeiðum hafa mótað sögu og útbreiðslu lífvera á norðurslóð.

Fyrir ári var Dagur íslenskrar náttúru haldinn hátíðlegur í fyrsta sinn, á afmælisdegi Ómars Ragnarsonar 16. september. Þá var Líf- og umhverfisvísindastofnun HÍ stofnuð og nú heldur hún upp á eins árs afmæli sitt með hátíð föstudaginn 14. September 2012 (14:00 til 16:00). Hilmar B. Janusson forseti Verkfræði og náttúrufræðisviðs HÍ mun opna fundinn. Þrír sérfræðingar stofnunarinnar fjalla um hnattræn umhverfismál hver frá ólíku horni.

Anna Karlsdóttir lektor í land- og ferðamálafræði fjallar um rannsóknir á samfélagslegum og hagrænum áhrifum loftslagsbreytinga á norðurslóðum. Samfara hlýnun aukast möguleikar á umferð skemmtiferðaskipa um norðurslóðir, sem eru bersýnileg í tíðari heimsóknum slíkra skipa í íslenskar hafnir. Anna fjallar bæði um samfélagsleg og efnahagsleg áhrif fleiri heimsókna skemmtiferðaskipa á strandsvæði eins og Ísland.

Ingibjörg S. Jónsdóttir prófessor í vistfræði skýrir frá stórri alþjóðlegri rannsókn á áhrifum hlýnunar á vistkerfi norðursins. Í rannsókninni var líkt eftir loftslagsbreytingum á túndrusvæðum víða um heim. Notast er við sérstök opin harðplastsskýli og hitastig þar hækkað um eina til þrjár gráður að jafnaði sem er svipað og flestar spár um hlýnun jarðar gera ráð fyrir. Niðurstöðurnar, frá 61 túndrusvæðum víða um heim, benda til að ólík gróðurlendi túndru bregðist misjafnlega við hlýnandi loftslagi. En á viðkvæmum túndrusvæðum geta samanlögð áhrif hækkandi hita á gróður til langtíma orðið mun meiri en talið hefur verið hingað til.

Snæbjörn Pálsson dósent í stofnalíffræði kynnir rannsóknir á uppruna, sögu og útbreiðslu nokkurra dýrategunda á norðurslóð. Hann hefur t.d. beitt aðferðum erfðafræði og þróunarfræði til að kanna uppruna einstakrar ferskvatns-marflóar sem finnst eingöngu á Íslandi. Niðurstöðurnar sýna að tegundin lifði hér af undir jökli á kuldaskeiðum síðustu ísaldar. Líklegast er að tegundin hafi borist hingað þegar Ísland var enn tengt Grænlandi með landbrú.

Nánari dagskrá og upplýsingar:

Vefsíða Líf- og umhverfisvísindastofnunar HÍ: luvs.hi.is.

Ítarefni:

Frétt um rannsókn Ingibjargar Svölu Jónsdóttur og félaga.

Gróðurbreytingar á túndru í kjölfar hlýnunar

Frétt um rannsókn Snæbjarnar Pálssonar og félaga.

Rannsókn HÍ sýnir að íslensk marfló lifði ísöldina af

Erindi: Kerfislíffræði og sameindaræktun

Mig langar til að benda fólki á tvö erindi um líffræði í þessari viku, bæði um mjög framsækin efni.

Einar Mäntylä frá ORF líftækni mun fjalla um Sameindaræktun í erindi fimmtudaginn 13. september, kl. 12:20, í bókasafni Tilraunastöðvarinnar.

Með sameindaræktun er venjulega átt við notkun plantna sem framleiðslulífvera fyrir verðmætar sameindir, einkum prótein, með hjálp erfðatækni. Í erindinu verður fjallað um ýmsar hliðar sameindaræktunar  og uppbyggingu sameindaræktunar hér á landi. Margvíslegur árangur hefur náðst frá því að menn fyrst sáu fyrir sér hagkvæma framleiðslu stórsameinda með þessum hætti. Eins og aðrar greinar líftækni byggir sameindaræktun á bæði grunn- og hagnýtum rannsóknum í lífvísindum.  Leiðin frá grunnrannsóknum, um tækniyfirfærslu til hagnýtingar í atvinnulífi og verðmætasköpunar í samfélaginu getur verið löng og torfær. En hún er fær.

 

Síðan mun Steinn Guðmundsson fjalla um efnaskiptalíkön, byggð á blágrænþörunginum Synechocystis í föstudagsfyrirlestri líffræðistofu (14. september 2012, kl 12:30, í stofu 130 í Öskju Náttúrufræðahúsi HÍ).
Steinn er lektor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild HÍ og stundar rannsóknir sínar á kerfislíffræðisetri HÍ. Þar hefur að undanförnu verið unnið að rannsóknum á þörungum þar sem markmiðið er að nota þá til að binda koldíoxíð í útblæstri jarðvarmavirkjana og framleiða jafnframt verðmæt efni. Þetta má gera á hagkvæman máta með því að nýta ljósdíóður (LED) til lýsingar.
Við rannsóknirnar eru m.a. notuð stærðfræðileg líkön af efnaskiptum lífveranna, þ.á.m. ljóstillífun. Í þessum fyrirlestri mun Steinn lýsa gerð líkans af efnaskiptum blágrænþörungsins Synechocystis PCC6803 og hvernig nota megi líkanið til að spá fyrir um áhrif ljósmagns á vöxt, afleiðingar þess að slá út gen ofl. Í lokin mun hann fjalla um hvernig slík líkön geta nýst við að hönnun á erfðabreyttum lífverum.
Mynd af líkani um ljóstillífun, himnur, prótín og efnaskipti er fengin frá Steini Guðmundssyni (höfundarréttur er hans).

Önnur erindi líffræðistofu haustið 2012 verða auglýst á vef Líf og umhverfisvísindastofnunar.

Aðgangur er ókeypis og allir eru velkomnir með húsrúm leyfir. Nemendur eru sérstaklega hvattir til að mæta.

Eins árs afmæli LUVS

Fyrir ári síðan var Dagur íslenskrar náttúru haldinn hátíðlegur í fyrsta sinn, á afmælisdegi Ómars Ragnarsonar 16. september.

Á þeim degi var Líf- og umhverfisvísindastofnun HÍ stofnuð, og nú heldur hún upp á eins árs afmæli sitt með dagskrá föstudaginn 14. September 2012 (14:00 til 16:00). Þema afmælishátíðarinnar er hnattræn umhverfismál. Þrír sérfræðingar stofnunarinnar fjalla um það viðfangsefni, hver frá sínu horni.

Anna Karlsdóttir lektor í land- og ferðamálafræði - Hagræn og samfélagsleg áhrif loftslagsbreytinga á Norðurslóðum

Ingibjörg Svala Jónsdóttir prófessor í líffræði - Áhrif loftslagsbreytinga á gróður norðlægra slóða

Snæbjörn Pálsson dósent í líffræði  - Loftslagsbreytingar, erfðalandfræði og uppruni tegunda á Íslandi

Aðgangur á afmælishátíðinina er ókeypis og hún er öllum opin.

Nánari upplýsingar.

Decode hvað, ENCODE er miklu stærra

Við íslendingar erum mörg hver stolt af íslenskri erfðagreiningu, fyrir að vera framarlega í erfðafræðirannsóknum (þrátt fyrir skjöldótta sögu áætlaðs samþykkis, taps margra á gráa markaðnum með bréf decode og gjaldþrots fyrir nokkrum árum).

Hluti af þessu er heimalingsáhrif, við erum stolt af (vísinda)mönnum sem koma úr okkar dal og gera eitthvað merkilegt (eða amk prenthæft). Markmið decode var að finna breytileika í erfðamenginu sem hafa áhrif á líkurnar á því að við fáum sjúkdóma.

ENCODE er allt annað dæmi. Skammstöfunin stendur fyrir ENCyclopedia Of Dna Elements og hefur það að markmiði að skilja virkni erfðamengisns, óháð því hvort einhver sé lasinn eða ekki. Ein aðalástæðan fyrir því að farið var út í ENCODE var sú að aðeins um 2% af erfðamengi mynda eiginleg prótín. Hitt dótið var að mestu óskilgreint, þegar erfðamengið var raðgreint fyrir rúmlega 10 árum.

Rannsóknir sýndu reyndar að stór hluti erfðamengisins er reyndar fullur af rusli, afgöngum af dauðum genum (gervigen), eigingjörnum genum sem kallast stökklar (því þeir stökkva um í erfðamenginu, svona rétt eins og Jóakim Aðalönd í myntinni sinni), einföldum endurtekningum (ATAT...endurtekið 50 sinnum) og leifum af víxlveirum ýmiskonar. 

En aðrir hlutar erfðamengisns virtust ekki vera rusl, og sterkustu rökin voru þau að þessir bútar voru eins í mönnum og öpum, og í sumum tilfellum mönnum og músum. Þetta er hliðstætt því að flest gen okkar eiga sér samsvörun í öðrum lífverum. Eintak okkar af Pax6, er mjög líkt einu geni músarinnar, og á sér reyndar einnig hliðstæðu í geni flugunnar. Það fynda er að bæði Pax6 og flugugenið (sem nefnist Eyeless), stýra þroskun augna.

Altént, líffræðingar sáu að bútar í erfðamenginu mynduðu ekki prótín, en voru samt ekki rusl. En hvað gerðu þeir? 

Þá fór ENCODE í gang, til að reyna að skilja þessar raðir. Það var vitað úr öðrum lífverum, bakteríum, sveppum, flugum og ormum að raðir umhverfis gen séu oft nauðsynlegar til að kveikja og slökkva á genum. Það skiptir máli að rétt gen séu ræst, t.d. í húð og önnur þögguð. Það væri óheppilegt ef meltingarensím seytluðu úr eyrum okkar.

Fyrstu niðurstöður birtust árið 2007, en nú vikunni birtis útgáfa 2 í Nature. Afrakstur margra ára vinnu 443 manna á 32 stofnunum um víða veröld, á 147 frumulínum/gerðum, 119 stjórnprótínum sem bindast DNA, fleiri tugum prótína sem sjá um pökkun og ræsingu á litni (sem er pakkað DNA) o.fl. o.fl.

Það sem kemur helst á óvart er hversu stór hluti erfðamengisins er lífvirkur, þ.e. hvar stjórnprótín bindast. Gögnin benda til að um 9% erfðamengisns bindi stjórnprótín, í einni eða fleiri frumugerð. Sumir þættir spila líka saman, tvö stjórn prótín þurfa að bindast við sama gen til að ræsa það. Á myndinni hér að ofan má sjá þetta samspil myndrænt, augljóst er að sumir þættir fylgjast að á meðan aðrir forðast hvor annan (ef við leyfum okkur smá persónugervingu). 

Þessar rannsóknir eru hreinasta dýrð, sem ég ætla að segja nemendunum í Mannerfðafræði frá í næsta tíma. Hann fjallar einmitt um byggingu erfðamengisins...

Leiðrétting. Í fyrstu útgáfu stóð 500 stjórnprótín, rétt tala er 119. Velvirðingar er beðist á mistökunum.

Sjá ítarefni

The Guardian: Alok Jha Breakthrough study overturns theory of 'junk DNA' in genome

The Guardian Ian Sample og fl.

Encode project explained

What it tells us about the human genome – video

Gátt sem Nature setti saman um verkefnið

http://www.nature.com/encode/#/threads

Steingervingur frá Svalbarða afhjúpar sögu hvítabjarna

Hvítabirnir lifa á norður heimskautinu, á íshellunni og einnig á föstu landi hluta ársins. Ólafur Ingólfsson prófessor í jarðfræði við Háskóla Íslands og nemendur hans, fundu fyrir nokkrum árum steingerðan kjálka hvítabjarnar á Svalbarða (sjá meðfylgjandi mynd Ólafs). Í ljós kom að beinið var um 110.000-130.000 ára gamalt.

Í kjölfarið hóf Ólafur samstarf við erlenda erfðafræðinga, sem tókst að einangra DNA úr beininu og þar með að kanna uppruna og sögu hvítabjarna. Nýverið birtu Ólafur og samstarfsmenn rannsókn sem sýnir að hvítabirnir komu fram fyrir 4-5 milljónum ára. Hún leiðir einnig í ljós að stórfelldar loftslagsbreytingar og flæði erfðaefnis milli hvítabjarna og brúnbjarna hafa haft mikil áhrif á þróun hvítabjarna.

Ólafur mun rekja sögu þessara rannsókna í erindi 7. september 2012. Erindið kallast "From dirt to DNA - A chance fossil find on Svalbard sheds light on the natural history of the Polar Bear" og verður flutt á ensku.

Erindið er undir formerkjum líffræðistofu, Líf og umhverfisvísindastofnunar HÍ. Önnur erindi líffræðistofu haustið 2012 verða auglýst á vef Líf og umhverfisvísindastofnunar.

Aðgangur er ókeypis og allir eru velkomnir með húsrúm leyfir. Nemendur eru sérstaklega hvattir til að mæta.

Skyldir pistlar.

Ættartré tegunda, einstaklinga og gena

Ísbirnir og pöndur að fornu og nýju