Teadusteave MTÜ :: teadus.ee nr 77

Tekkis küsimus: väidetakse, et inimsilma tundlikkuse maksimum on rohelise valguse juures. Kui erinev on see liigiti ning kas on seletusi, miks on sedasi välja kujunenud?
Kaido Viht

Ajakirja Scientific American 2006. aasta juulinumbris oli huvitav artikkel linnu nägemisest. Kirjutasin sellest ka Eesti Päevalehte. Uba selles, et inimese ja primaatide silmas on kolme tüüpi rakke, mis on maksimaalselt tundlikud lainepikkustel 560, 530 ja 424 nanomeetrit. Sinises, rohelises ja oranžis.Lindudel aga nelja tüüpi, mis tundlikud 370, 445, 508 ja 565 nanomeetri juures. Varased imetajad olid kaks koonusepigmenti kaotanud, primaadid said ühe juurde. Nii et lind näeb ka ultravioletti. Lisan siia selle artikli lühivariandi, seal on ka arvamusi, miks nägemine on nõnda välja kujunenud.LINDUDE MAAILM ON INIMESE OMAST MITMEVÄRVILISEMUltravioletse nägemise uurimine algas putukate uurimisest, kui Charles Darwini naaber ja sõber sir John Lubbock 1880. aastate alul avastas, et isegi ultravioletses valguses suudavad sipelgad oma nukke leida ja inimese jaoks nähtava valguse kätte tassida. 1990. aastate keskel tõestas Austraalia uurija Karl von Frisch, et mesilased ja sipelgad kasutavad taevavalguses sisalduvat ultravioletset kiirgust oma taevakompassi osana. Hakati kahtlustama, et kuna putukad kasutavad UV-kiirgust, siis on see nende jaoks salakanal, mida linnud ei näe.Nii see ometi ei ole. Vastupidi. Viimase 35 aastaga on selgunud, et lindudel, sisalikel, kilpkonnadel ja paljudel kaladel on võrkkestas UV-retseptorid. Värvinägemine algab võrkkesta kolvikestest. Need närvirakud edastavad visuaalseid signaale ajju. Igas kolvikeses on pigment, opsiini nimeline valk, mis on seotud väikese retinaali nimelise molekuliga, mis on A-vitamiini lähisugulane. Kui pigment neelab valgust, põhjustab lisaenergia retinaali kuju muutuse, millele järgnev molekulaarsete sündmuste ahel viib koonusraku ergastumisele. See omakorda aktiveerib võrkkesta neuroneid, mis saadavad impulsid optilisele närvile, miskaudu info ajuni jõuab.MIDA INTENSIIVSEM ON VALGUS, seda enam footoneid nägemispigmendid neelavad ja seda suurem saab olema iga koonuse ergastus ning seda eredam tundub olevat valgus. Kuid üksainus kolvike ei tee muud, kui saadab vaid edasi oma ergastuse. See ei anna ajule teada, mis värvi valgus ergastas. Mõnede lainepikkustega footonid neelduvad paremini kui teised. Pigmendi jaoks ei ole vahet, kas seda ergastab nõrgem, kuid paremini neelduv valgus või tugevam, ent halvemini neelduv valgus. Kolvike vaid loendab neeldunud footoneid ega erista üht lainepikkust teisest.Et aju näeks värvust, peab see võrdlema eri pigmente sisaldavate, kahe või enama liigi kolvikeste reaktsioone valgusele.Värvinägemise uurimise aluseks on opsiinid. Võrreldes eri liikide opsiinide tootmist juhtivate geenide DNA järjestust, saab jõuda evolutsioonipuude juurde. Need osutavad, et opsiinid on iidsed valgud, mis esinesid juba enne praegu elavate loomarühmade lahknemist. Selgroogsete kolvikesepigmentide puhul eristatakse nelja otseliini. Tinglikult nimetatakse neid pikalaineliseks, kesklaineliseks, lühilaineliseks ja ultravioletseks.Kõigil selgroogsete põhirühmadel on võrkkestas kolvikeste kõrval ka kepikesed. Need sisaldavad pigment rodopsiini, mis on kõige tundlikum nähtava valguse spektri keskosa suhtes. Rodopsiin arenes opsiinist sadu miljoneid aastaid tagasi. Lindudel on neli spektraalselt erinevat kolvikesepigmenti. Üks on eriti tundlik ultravioleti suhtes, teised pikematel lainepikkustel. Kuid imetajatel on vaid kaks eri kolvikesepigmenti, üks neist on tundlikum violetses, teine pikematel lainepikkustel.Kuidas seda seletada? Oma arengu alul, 245 kuni 65 miljoni aasta eest, olid imetajad tähtsusetud, tillukesed ööloomad, kes ei julgenud päeval ninagi välja pista. Pikapeale kohanesid nende silmad pimedusega ning pimedas pole värvusel just liiga suurt tähtsust. Pimedas on kõik kassid hallid. Kui nad pole just mustad. Nõnda kaotasidki meie eellased imetajad kaht liiki pigmendid. Linnud ja roomajad aga, kes tegutsesid päise päeva ajal, ei tahtnud neist ometi lahti saada.KUI DINOSAURUSED 65 MILJONI AASTA EEST maamunalt kadusid, saabusid imetajate leeri pidupäevad. Nad hakkasid lahknema, ja üks rühm valis päevase eluviisi, ronis puudele ning hakkas neilt vilju otsima. Nende seas olid ka meie esivanemad. Kuid puude viljad on punased rohelise taustal. Oma kaht liiki pigmentidega aga meie esivanemad neid kaht värvust eristada ei suutnud – nad olid värvipimedad ning poleks saanud kätte isegi juhilubasid. Nõnda siis astus mängu looduslik valik, Kes ikka vilja roheliselt puult ei eristanud, see suri nälga. Teised aga, ühe õnneliku mutatsiooni läbi, said endale kolmandat liiki kolvikesed võrkkesta. See juhtus alates ajast 40 miljoni aasta eest. Tänu sellele juhusele on meil nüüd vähemasti põhimõtteliselt võimalus saada juhilubasid.Lisaks kolvikesepigmendile on linnu ja roomaja omas veel õlitilgake. See sisaldab karotenoide, mis lasevad läbi vaid kitsaribalist valgust, toimides nagu filtrid – või omamoodi päikeseprillid. See suurendab linnu silma võimet eristada eri värvusi.Kuidas ta aga oma eripärast võimet kasutab? Näiteks endale paarilise leidmiseks. Mõnede linnuliikide puhul tunduvad inimese silmale isane ja emane üsna ühtemoodi olevat. Linnu jaoks pole see aga kaugeltki nõnda, sest eri sugu lindude sulestikud peegeldavad ultravioletti erinevalt. Ja UV-valgus annab linnule täpsemat infot võimaliku paarilise tervise kohta. Ka marjade ja viljadega on lindudel UV-valguse vahendusel oma koostöö – paljude viljade pind peegeldab hästi ultravioletti. Ning mõned vaesed närilised jätavad rohule jälgi oma ainevahetusest, mis läigivad ultravioletselt ja näitavad lindudele kätte koha, kust saaki leida.

Tiit Kändler

lugemis.vara

GENIAALSED IDIOODID JA MUIDUTARGAD

Robert Clarke SuperajudÜliandekatest geeniusteniTõlkinud Kai Lepp

Kirjastus Valgus, 165 lk, hind poes ca 65 kr

Ajurünnakust see raamat ei jutusta. Küll aga visandab pilte inimeste elust, keda on peetud geeniusteks. Eriti huvitavad on lood imearvutajatest, kes muidu isegi autistid. Aga imearvutaja oli ka Gauss. Aju tegutsemisest siin küll palju kirjas pole, aga huvitavat lugemist teadusajaloostki siit leidub. Ja et autor on prantslane, siis leidub peaaegu kohustusliku Einsteini ja Newtoni kõrval peatükk ka Picassost. Soodsa hinna eest üsna soodne lugemine.

teadus.ee

KOGUMIK VÄINAMERE LAIDUDEST

Ilmunud on raamat „Uurimisretked Väinamere laidudele“ (ISBN 978-9949-15-084-7). Raamatu väljaandmist rahastas Keskkonnainvesteeringute Keskus Riikliku Looduskaitsekeskuse (RLK) Hiiu-Lääne regiooni korraldamisel. Tegemist on artiklite kogumikuga (toimetajad Tiina Peil ja Eva Nilson), mis võtab kokku Väinamere põhjaosa laidudele korraldatud retkede käigus siiani kogutud andmed. Ekspeditsioonidega alustati 1992. aastal ning need toimuvad kaks korda aastas tänini: sel aastal starditakse Salinõmmest 28. mail. Iga retk pakub huvitavat lisa, nii et töö ei ole valmis ja seegi artiklite kogumik on pigem vahekokkuvõte. Tahame ärgitada kõiki laidude külalisi lahtiste silmadega ringi vaatama, pakkudes algteadmisi ja lootes, et suuremad teadmised aitavad ka erilist hoida.Raamat sisaldab peatükke Väinamerest (Heino Mardiste), väikesaarte maastikest (Urve Ratas jt), kultuuriloost (Vello Kaskor) ja elustikust ning selle mitmekesisusest (Peil jt). Elustikurühmadest on käsitletud hülged (Ivar Jüssi), linnud (Aivar ja Tiit Leito) ja liblikad (Rita Miller) ning soontaimed (Elle Roosaluste), samblad (Loore Ehrlich ja Leiti Kannukene) ja samblikud (Ave Suija ja Inga Jüriado). Raamat on rikkalikult illustreeritud fotode (põhiautor ja kujunduse idee Tiit Leito) ja kaartidega (makett ja viimistlus OÜ Digimap). Lisatud on ka ingliskeelsed kokkuvõte ning fotode, jooniste ja tabelite nimekiri (Tiina Peil).Raamatut on võimalik saada RLK Hiiumaa talitusest (Vabriku plats 1, Kärdla) ning Tallinna ülikooli maastiku ja kultuuri keskusest (Uus-Sadama 5, ruum 642).

Allikas: Tiina Peil

mõtte.avaldus

MAAILM ON KEERULINE

teadus.ee 11. mai numbri kohta tuli huvipakkuv mõtteavaldus.

Selles väljaandes oli mitmeid viidatud teaduslugusid, mille toodud tõlgendusega (viidatud algallika tõlgendusega) ei saa kuidagi leppida.
Tõnu Ploompuu

“VÄLJASÕIDUD KOLLASESSEEksoplaneedil, millele tähelt langeb teistsuguse koostisega valgust, võivad taimedel olla valgusest energia ammutamiseks arenenud hoopis teised pigmendid kui Maa taimedel.Kui planeet juhtub tiirlema Päikesest palju tuhmima tähe, näiteks mõne punase kääbustähe ümber, siis jõuab planeedi pinnale rohkesti inimsilmale nähtamatut infrapunast kiirgust, mida küllap sealsed taimedki õpiksid fotosünteesiks kasutama.”

Kommentaar: Sellisele valgusele on raske preadapteeruda – punane valgus ja eriti soojuskiirgus ei kahjusta olulisel määral elu molekulide struktuuri – järelikult puudub vajadus nende jaoks kaitsemehhanisme ehitama hakata, polnud vaja valgustundlikke energiat maandavaid pigmente. Aga just need piksevardad lõhkuvate energiarikaste kvantide vastu on fotosünteesipigmentide evolutsioonilised eellased.

Tõenäoliselt oleks sellise punase tähe juures oleva planeedi elu ainult kemosünteesival tasemel ja atmosfäär umbes hapnikuvaba. Kui just pole millegipärast kuskilt maailmaruumist sinna sattunud mõni fotosünteesija alge.“JÄRJESTATAKSE NEANDERTALLASE GENOOMI/…/ ja lõpetasid ristumise 370 000 aasta eest. Järjestamine saab vastata küsimusele, kas 30 000 kuni 40 000 aasta eest Aafrikast Euroopasse saabunud nüüdisinimene ja neandertallane said ühiseid järglasi. Siiani pole sellest tõendeid.”

Kommentaar: Ristumisbarjäär ei pruugi olla ainult geneetiline. Inimese vormide vahel on see pigem memeetiline, kuna meemide kaudu antakse edasi samaväärsel hulgal eluks vajalikku teavet. Viikingid Gröönimaal surid välja, kuna omasid niivõrd tugevat käitumisbarjääri, suhtlemaks sinna jõudnud eskimotega.

Nüüdisinimese ja neandertallase olulisim erinevus on ilmselt samuti memeetiline. Mina olen kuulnud, et nende kolju põhjal võib eeldada korraliku kõnelemise puudumist neil. Mis koha saaks sugukonnas “hübriid”, emase neandertallasega, kes ei suuda korralikult rääkida…“ŠIMPANSID ON ROHKEM ARENENUD KUI INIMESEDSelgus, et šimpansil oli nõnda muutunud geene 233, aga inimesel ainult 154. See tähendab, et selle arvatavasti 6 miljoni aasta jooksul, mil inimene ja šimpans on eolutsioonipuu eri harudesse kuulunud, on looduslik valik šimpanse tõenäoliselt rohkem muutnud kui inimesi. Seni on suurem osa evolutsioonibiolooge arvanud risti vastupidist. Zhangi sõnul on tema uurimistulemus täiesti usutav, sest suurema osa ajast on inimeste arv šimpanside arvule alla jäänud, aga vähene arvukus nõrgendab loodusliku valiku toimet.”

Kommentaar: Looduslik valik valib teavet, mitte geene. Inimesel on geeniteabe kõrval meemiteave palju olulisem. Ajas valitava teabe hulk aga ei saa väga suur olla – korraga kasutuseloleva teabe hulga suurenemine kasvatab kiiremini müra hulka. Inimese puhul on osa geenivalikust asendunud meemivalikuga.

Saab ka inimlikumalt seda seletada. Kellelgi ei teki kahtlust, et tänapäeva meditsiin toimib loodusliku valiku vastu. Inimese selline käitumine on seda teinud ilmselt aastatuhandeid, kui mitte isegi miljoneid. Tugevam sotsiaalne käitumine, teise eest hoolitsemine ja hoolitsetud saamine (viimast võib pidada ka üheks neoteeniliseks nähtuseks – neoteenia kui ühe inimese põhierinevuse üheks kandjaks) on mehhanismid, mis vähendavad geenivaliku survet.

Väikese arvukuse osa loodusliku valiku vähendamisel – sellest ei saa ma aga aru. Vähene arvukus suurendab geenitriivi osa, aga looduslikule valikule ei tohiks mingil määral toimida. Seega väikesed inimpopulatsioonid peaksid olema taganud just suurema inimese geenide “arenemise”. Pigem võiks ette kujutada erinevuse põhjust vastupidisena, midagi rühmavaliku sarnast; šimpansi eellaste kogukonnad on äkki olnud väiksemad kui inimese eellastel, seega šimpansid oleksid sel juhul suurema geenitriivi mõju all.

Jaga