Mitä muita yllättäviä löytöjä tämä vuosi on tuonut tullessaan ja mitä ihmiskuntaa odottaa tulevaisuudessa? Biologian vuosi harvoin tiivistyy yhteen löytöön, joka voidaan tuoda esille kansilehdessä. Useimmiten se koostuu erilaisista aiheista, jotka eivät ensi silmäyksellä ole yhteydessä toisiinsa, mutta yhdessä muuttavat tavanomaisia käsityksiä elämästä. Vuonna 2025 tutkijat tarkastelivat muistia ilman aivoja uudella tavalla, kirjoittivat planeetan ilmastohistoriaa uudelleen eläinten evoluution kautta, erottivat tekoälyn ja hermoston toisistaan, muistuttivat, miksi tiede tarvitsee hyödyttömiä kysymyksiä, ja osoittivat, kuinka monimutkainen tuntoaisti on. Esittelemme teille katsauksen viime aikojen mielenkiintoisimpiin löytöihin.
Sisällysluettelo
Mitä solu voi muistaa
Muistin käsite tuntuu ilmeiseltä, kun kyse on ihmisestä. Yleensä se liitetään yrityksiin palauttaa mieleen menneitä tapahtumia, pitää mielessä faktoja tai tunnistaa tuttuja kasvoja. Neurobiologiassa tällä sanalla tarkoitetaan jo aineellisia prosesseja: pysyviä yhteyksiä neuronien välillä, toistuvia aktiivisuuskuvioita ja käyttäytymisen muutoksia, jotka syntyvät kokemuksen jälkeen.
Claire L. Evans ehdottaa, että muistia tarkastellaan aivan toisesta näkökulmasta – solubiologian kautta. Häntä kiinnostaa kysymys, joka on pitkään jäänyt tieteen sivuraiteille: voiko muisti olla olemassa siellä, missä ei ole hermostoa. Kyse on muistamisen muodoista, jotka eivät liity hermosoluihin ja aivoihin, eli mekanismeista, jotka toimivat yksittäisissä soluissa.
Useissa eri vuosina tehdyissä kokeissa tutkijat ovat tarkastelleet, säilyttävätkö solut jälkiä kokemistaan vaikutuksista. Useissa kokeissa he antoivat soluille toistuvasti kemiallisia signaaleja ulkoisesta ympäristöstä ja seurasivat, miten vaste muuttui ajan myötä. Kävi ilmi, että reaktio riippuu paitsi nykyisestä tilasta myös aiemmista ärsykkeistä. Muutokset eivät hävinneet heti vaikutuksen loputtua.
Solu ei myöskään vain väsy tai rappeudu. Sisäiset biokemialliset prosessit muuttuvat siten, että aiempi kokemus tulee osaksi järjestelmän nykyistä konfiguraatiota. Geenien ilmentyminen, proteiinien aktiivisuus ja signaaliketjut muuttuvat niin, että myöhemmät reaktiot ovat erilaisia kuin ensimmäisessä kontaktissa.
Tällainen tulos kyseenalaistaa tavanomaisen jaon muistavaan, itse prosessiin ja sen lopputulokseen. Solujen logiikassa muistia ei voida erottaa rakenteesta: järjestelmän tila sekä tallentaa kokemuksen että määrittää tulevaa käyttäytymistä. Tämä johtopäätös pakottaa katsomaan eri tavalla myös ihmisen muistia, jossa raja kehon prosessien ja subjektiivisen kokemuksen välillä voi olla paljon vähemmän jyrkkä kuin yleisesti uskotaan.
Maapallon elämäkerta eläinten aikakaudella
Toinen aihe vie keskustelun kauas yksittäisten organismien ulkopuolelle. Entä jos tarkastellaan maapallon historiaa yhtenäisenä prosessina, jossa evoluutio ja ilmasto ovat kietoutuneet toisiinsa satojen miljoonien vuosien ajan.
Yleensä planeetan menneisyys esitetään palasina: kambriumin meret, hiilikauden hiilisuot, jurakauden maisemat dinosaurusten kanssa. Tutkijat kokoavat nämä episodit yhtenäiseksi linjaksi nykyisten geologisten ilmastomallien avulla. Niiden avulla voidaan yhdistää tiedot muinaisista lämpötiloista, ilmakehän koostumuksesta ja merenpinnan tasosta fossiilisten jäännösten ja genomin tutkimusten perusteella tehtyihin johtopäätöksiin.
Tuloksena syntyy noin 540 miljoonaa vuotta kattava panoraama, jossa kivi, vesi, ilma ja elävät organismit vaikuttavat jatkuvasti toisiinsa. Tekstissä esitetään konkreettisia esimerkkejä tällaisista yhteyksistä. Varhaiset metsät muuttivat ilmakehän ja maaperän kemiallista koostumusta, mikä käytännössä muutti planeetan pinnan olosuhteita. Trooppiset suot ja niiden jättimäiset hyönteiset muodostivat massiivisen orgaanisen aineksen hautausmaan, mikä johti hiilidioksidipitoisuuden pitkäaikaiseen laskuun.
Erillinen rooli on mikroskooppisella planktonilla, jonka kalkkikuoret laskeutuivat merenpohjaan, kertyivät syvänmeren alueille, kuumenivat maankuoressa ja palasivat ajan myötä ilmakehään vulkaanisen toiminnan kautta. Tällainen kierto osoittaa, että biologinen historia on erottamaton osa koko planeetan hiilen kiertoa.
Miksi tekoäly ei ole samanlainen kuin aivot
Tekoälyn nopean kehityksen myötä algoritmien ja hermoston vertailut ovat yhä yleisempiä. Molemmat ovat verkostoja, jotka käsittelevät tietoa, oppivat esimerkkien avulla ja muodostavat sisäisiä käsityksiä. Biologeille tällaiset rinnastukset näyttävät usein liian suoraviivaisilta.
Mistä idea tekoälyverkostoista ylipäätään syntyi ja miksi se on aiheuttanut niin paljon väärinkäsityksiä? Alkuperä löytyy varhaisista malleista, jotka neurotieteilijät ja matemaatikot loivat yksinkertaistamalla tietoisesti aivojen rakennetta, jotta se olisi laskennallisesti kuvattavissa.
Ajan myötä nämä yksinkertaistukset vakiintuivat ja alettiin pitää todellisuutta lähellä olevina. Todelliset neuronit ovat kuitenkin monimutkaisempia, ja solutyyppien ja yhteyksien moninaisuus tekee aivoista järjestelmän, jota on vaikea kopioida suoraan.
Tärkeintä tässä ei ole se, että vertailut ovat hyödyttömiä, vaan se, että samankaltaisuus ei saisi olla arvon mittari. Keinotekoiset mallit voivat ratkaista tehtäviä tehokkaasti, vaikka niiden sisäinen logiikka eroaisi radikaalisti biologisesta. Tämän ymmärtäminen poistaa vääriä odotuksia ja auttaa arvioimaan järkevästi sekä tekoälyn mahdollisuuksia että ihmisen hermoston ainutlaatuisuutta.
Kuinka pelkkä uteliaisuus ajaa tiedettä
Kuinka kaikki nämä tieteelliset löydöt ylipäätään syntyvät? Tähän kysymykseen vastaa hyvin Rachel Carsonin kirja The Sense of Wonder, jossa hän kirjoittaa synnynnäisestä uteliaisuudesta – ihmisen luonnollisesta halusta tutkia maailmaa ja esittää kysymyksiä, joka ajan myötä usein syrjäytyy käytännön odotusten tieltä.
Tämä ajatus auttaa ymmärtämään tutkimuslähestymistapaa, joka perustuu kahden tyyppisen työn yhdistämiseen. Osa ponnisteluista kohdistuu tehtäviin, joilla on ilmeinen sovellettava tulos, esimerkiksi terveydenhuollon alalla. Samanaikaisesti tehdään tutkimusta, jota ei ole tarkoitettu välittömään hyötyyn ja joka ei ole sidottu tiettyyn kysyntään. Tällainen tasapaino auttaa välttämään kapeaa erikoistumista ja jättää tilaa kokeiluille, joita ei voida suunnitella etukäteen.
Käytännössä tämä tarkoittaa, että huomiota voidaan kiinnittää sekä vähän tunnettujen luonnonjärjestelmien ja niiden fysikaalisten ominaisuuksien tutkimiseen että yksinkertaisten diagnostisten välineiden luomiseen laboratoriotutkimuksen ulkopuoliseen käyttöön. Nämä esimerkit osoittavat, että perustutkimus harvoin ratkaisee ennalta määriteltyä tehtävää. Sen rooli on kerätä ideoita ja menetelmiä, joita myöhemmin voidaan soveltaa monilla eri aloilla, usein täysin odottamattomalla tavalla.
Tuntoaisti solusensorien maailmana
Neurobiologi David Ginty Harvardin lääketieteellisestä korkeakoulusta on tutkinut vuosien ajan tuntoaistista vastaavia neuroneja ja osoittanut, kuinka monimutkainen tämä järjestelmä on.
Ihon alla piilee monia erilaisia solutyyppejä, joista kukin reagoi omaan ärsykekokonaisuuteensa. Toiset ovat herkkiä lämpötilalle, toiset tietyn taajuuden värähtelyille, kolmannet osallistuvat paineen tai kivun aistimiseen. Juuri tämä monimuotoisuus selittää, miksi kosketukset voivat tuntua niin erilaisilta kontekstista riippuen.
Monet näistä neuroneista toimivat kuin pienet mekaaniset laitteet, jotka sijaitsevat ihon pinnalla tai sen alla. Niiden signaalit välittyvät hermostoon, jossa muodostuu monimutkainen tunnepaletti – lämpimästä ja kylmästä nautintoon ja epämukavuuteen. Gintin laboratoriossa luodut fluoresoivat kuvat erilaisista solutyypeistä auttavat näkemään tämän piilotetun kerroksen, joka toimii jatkuvasti pysyen huomaamattomana.
