T i e T e e s s ä Ta pa h T u u 7 / 2 0 0 9 63
Kiihtyvä evoluutio
Tatu Vanhanen Gregory Cochran ja Henry Harpending: The 10,000 Year Explosion: How Civilization Accelerated Human Evolution.
Basic Books 2009.
Kahden yhdysvaltalaisen antropo- logian professorin kirja nykyihmi- sen evoluution kiihtymisestä 10 000 viime vuoden aikana on merkittävä aikaansaannos, sillä se antaa aihetta vakavaan uudelleenarviointiin kai- kille, jotka ovat olleet siinä vakiin- tuneessa käsityksessä, että nykyih- misen biologinen evoluutio päättyi jo 50 000 vuotta sitten ja sen jäl- keen ihmiset ovat pysyneet geneet- tisiltä ominaisuuksiltaan ja kyvyil- tään samanlaisina ympäri maail- man. Kirjoittajien keskeisenä tee- sinä on, ettei vät ihmisryhmät ole voineet pysyä geneettisesti saman- laisina siitä yksinkertaisesta syystä, että heidän elinympäristönsä ei ole pysynyt muuttumattomana. Afri- kasta lähteneet ihmisryhmät jou- tuivat monissa suhteissa erilaisiin ympäristöoloihin, mistä oli väis- tämättömänä seurauksena geneet- tisen evoluution jatkuminen luon- nonvalinnan välityksellä. Ihmiset olisivat voineet pysyä geneettisesti samanlaisina vain siinä tapaukses- sa, jos ympäristöolot muualla maa- ilmassa olisivat samanlaiset kuin Afrikan savanneilla ja tropiikissa.
Seitsemään lukuun jakautu- va kirja on täynnä todistusaineis- toa evoluution jatkumisesta ja sen kiihtymisestä maanviljelyksen kek- simisen jälkeen noin 10 000 vuot- ta sitten. Evoluution seurauksena ihmislaji on jakautunut toisistaan selvästi poikkeaviin roturyhmiin.
Kirjoittajat valaisevat roturyhmien eroja huomautuksella, että kukaan ei pidä suomalaista Afrikan zulu- na tai päinvastoin. Ruumiinraken- teessa esiintyvät selkeät erot pe- rustuvat evoluution tuottamiin ge- neettisiin eroihin. Fyysisten erojen geneettistä perustaa kukaan ei py- ri kiistämään, mutta monien on ol- lut paljon vaikeampaa hyväksyä kä- sitystä, että evoluution vaikutukset ulottuvat myös ihmisten henkisiin ominaisuuksiin ja kykyihin.
Kirjan ensimmäisessä luvussa esitetään katsaus tavanomaiseen käsitykseen, jota kuvaa Stephen Jay Gouldin esittämä väite, et- tei ihmisen biologiassa ole tapah- tunut mitään muutosta 40 000 tai 50 000 viime vuoden aikana. Kult- tuurin otaksuttiin vapauttaneen ih- misen luonnonvalinnan paineesta.
Kirjoittajien vasta-argumenttina on, että geneettisen evoluution py- sähtyminen olisi edellyttänyt ym- päristöolojen pysymistä muuttu- mattomina, mutta näin ei ollut ny- kyihmisen muutettua Afrikasta. He myös viittaavat muita lajeja koske- viin esimerkkeihin, jotka osoitta- vat merkittävien biologisten muu- tosten voivan tapahtua varsin ly- hyessä ajassa. Ihminen kesytti su- desta koiran noin 15 000 vuotta sitten, ja nyt meillä on lukematto- mia koiralajeja. Evoluutio on jatku- nut myös ihmislajin sisällä, ja aikaa myöten varsinkin maantieteellises- ti kaukana toisistaan olevat ihmis- ryhmät ovat tulleet yhä enemmän erilaisiksi.
Toisessa luvussa Cochran ja Har- pending esittävät hyvin mielenkiin- toisen ja varmastikin kiistanalai- sen olettamuksensa Eurooppaan noin 40 000 vuotta sitten muutta- neiden ja tuhansia vuosia neander- talin ihmisten kanssa rinnakkain
asuneiden nykyihmisten neander- taleilta saamasta geneettisestä pe- rinnöstä. He otaksu vat joidenkin edullisiksi osoittau tuneiden geeni- variaatioiden siir tyneen neander- taleilta nykyihmisille. Heidän mu- kaansa muutama tusina puolik- si neandertalien lapsia on riittänyt edullisten geenien siirtämiseen. He perustelevat näkemystään nean- dertalien gee nien vaikutuksesta eu- rooppalaisiin Euroopassa 30 000–
40 000 vuotta sitten alkaneella in- novaatioiden kiihtymisellä, mikä ilmeni maalauksissa, veistoksissa, aseissa ja työkaluissa. He olettavat innovaatioiden kiihtymisen Euroo- passa olleen syysuhteessa neander- taleilta perittyihin edullisiin gee- neihin. Hyödyllisiä olivat erityises- ti geenien variaatiot, jotka auttoivat sopeutumaan Euroopan ympäristö- oloihin, sietämään kylmyyttä, vas- tustamaan paikallisia sairauksia ja mukautumaan vuodenaikojen suu- reen vaihteluun. Todennäköisesti neandertalin ihmisiltä perityt gee- nivariaatiot vaikuttivat myös hen- kisiin kykyihin. Neandertalien ai- vot olivat sopeutuneet ratkaiseman erilaisia ongelmia kuin afrikkalai- set aivot.
Kirjan kolmannessa luvussa kä- sitellään maanviljelyksen keksimi- sen aiheuttamaa suurta muutosta, jolle oli tunnusomaista geneettisen evoluution kiihtyminen. Maanvil- jelys teki mahdolliseksi ihmisten lukumäärän jyrkän kasvun, kau- punkien syntymisen ja edullis- ten mutaatioiden nopean leviämi- sen. Yhtenä edullisena mutaationa oli vain muutamia tuhansia vuo- sia sitten tapahtunut geneettinen muutos, mikä teki mahdolliseksi laktoosi-toleranssin karjankasvat- tajaväestön keskuudessa. Maanvil- jelys keksittiin viimeisen jääkauden
64 T i e T e e s s ä Ta pa h T u u 7 / 2 0 0 9
päätyttyä. He kiinnittävät huomio- ta siihen, että aikaisempien jääkau- sien välillä maanviljelystä ei synty- nyt. Kirjoittajat otaksuvat ihmis- ten älykkyyden kasvun vaikutta- neen jollain tavoin maanviljelyksen keksimiseen.
Maanviljelyksen monenlaisia biologisia ja psykologisia seuraa- muksia valaistaan neljännessä lu- vussa. Erityisesti huomiota kiin- nitetään tartuntatauteihin ja nii- den vastuskykyyn, mikä kehit- tyi erilaiseksi maailman eri osissa.
Maanviljelys johti väestönkasvuun ja väestön ahtautumiseen, mikä li- säsi tartuntatautien vaaraa. Sii- tä oli seurauksena valintapainet- ta, mihin liittyi mutaatioiden väli- tyksellä tapahtunutta tartuntatau- tien vastustuskyvyn lisääntymistä.
Mutaatioiden vaikutukset ulot- tuivat ihmisen luuston rakentee- seen, ihonväriin ja eurooppalais- ten silmien väriin, mutta myös ih- mismieleen, älykkyyden kasvuun, eliittien syntyyn ja sosiaalisiin ra- kenteisiin. Kirjoittajat otaksuvat suotuisten geenivariaa tioiden le- viämisen muutaman viime vuosi- sadan aikana myötävaikuttaneen innovaatioiden lisääntymiseen ja modernin tieteen syntymiseen Eu- roopassa. Pienillä biologisilla muu- toksilla on voinut olla dramaattisia sosiaalisia vaikutuksia. He otaksu- vat myös, että tieteellinen vallan- kumous on voinut olla seuraukse- na psykologisiin ominaisuuksiin vaikuttavien geenien frekvensseis- sä tapahtuneista vaatimattomista muutoksista.
Viidennessä luvussa Cochran ja Harpending tarkastelevat po- pulaatioiden välistä geenivirtaa ja mutaatioiden leviämistä, mikä on pääosiltaan tapahtunut ihmis- ten muuttoliikkeiden vaikutukses-
ta. Merkittävinä esteinä ovat olleet maantieteellinen etäisyys ja val- tameret. Esteiden vaikutuksesta kaikki suotuisat mutaatiot eivät ole voineet levitä yhtäläisesti kaikkien populaatioiden keskuuteen, mi- kä on lisännyt rotujen välisiä ero- ja. Esimerkiksi muutamia tuhansia vuosia sitten Pohjois-Euroopassa tapahtunut mutaatio, jonka seu- raus ta olivat siniset silmät, ei ole le- vinnyt kaikkialle maailmaan. Kir- joittajat tarjoavat geenivirrasta mo- nenlaisia historiallisia esimerkkejä ja korostavat, että valloittajat ovat aina tehokkaasti levittäneet omia geenejään uusille alueille.
Kirjan kuudennessa luvussa kerrotaan esimerkkejä siitä, mi- ten ihmisryhmät ovat laajentaneet omia alueitaan naapuriensa kus- tannuksella. He hylkäävät tavan- omaisen tulkinnan, jonka mukaan populaatioiden alueelliset muu- tokset ovat perustuneet pelkästään kulttuurisiin tekijöihin, koska ny- kyihmisen biologiset ominaisuu- det ja kyvyt ovat pysyneet muuttu- mattomina kaikkialla maailmassa Afrikasta muuton jälkeen. Kirjoit- tajat korostavat maanviljelyksen keksimisen jälkeen tapahtuneiden biologisten muutosten vaikutus- ta. Ihmisrotujen ja etnisten ryhmi- en biologinen samanlaisuus ja ta- sa-arvoisuus ei ole väistämätöntä.
Tosiasiassa jotkut populaatiot ovat biologisesti paremmin sopeutunei- ta tiettyihin tilanteisiin kuin jotkut toiset. Tartuntatautien erilaisel- la vastustuskyvyllä on esimerkik- si ollut tavattoman suuri merki- tys. Muutama sata eurooppalaista ei olisi kyennyt valloittamaan Ame- rikkaa ja alistamaan miljoonia in- tiaaneja, jos näillä olisi ollut peri- mässään vastustuskyky euroop- palaisia tartuntatauteja vastaan.
Intiaaneilla ei ollut tällaista vastus- tuskykyä, ja valtaosa heistä kuoli ly- hyessä ajassa eurooppalaisten tuo- miin tauteihin. Intian väestöllä oli tällainen vastustuskyky. Englanti- laisten valloitus ei johtanut intia- laisten joukkokuolemaan, ja eng- lantilaisten ei onnistunut perustaa pysyvää asutustaan Intiaan. Afri- kassa tilanne oli toisenlainen. Eu- rooppalaisilla valloittajilla ei ollut biologista vastustuskykyä afrikka- laisia tauteja vastaan, ja Afrikkaan 1800-luvulla muuttaneet euroop- palaiset kuolivat nopeasti paikalli- siin tauteihin. Eurooppalaisten on- nistui perustaa pysyvä asutus vain Afrikan eteläkärkeen, jossa ympä- ristöolot ovat suunnilleen saman- laiset kuin Euroopassa. Kirjoitta- jien argumenttina on, että indoeu- rooppalaisten suuret mittasuhteet saavuttanut maailmanvalloitus pe- rustui tiettyihin evoluution tuot- tamiin biologisiin ominaisuuk- siin, erityisesti laktoosi-tolerans- siin, mikä teki mahdolliseksi tuot- taa samalta maa-alalta viisi kertaa enemmän kaloreja kuin kasvatta- malla karjaa vain lihantuotantoon.
Seitsemännessä luvussa Coch- ran ja Harpenging koettavat selit- tää, miksi keskiajalta lähtien Eu- roopan juutalaisten keskimääräi- nen älykkyys alkoi nousta ja lopulta saavutti korkeamman tason (keski- määräinen ÄO 112–115) kuin min- kään muun etnisen ryhmän.
Tämän kirjan suurin merkitys on mielestäni siinä, että se tarjoaa vakuuttavaa todistusaineistoa ny- kyihmisen biologisen evoluution jatkumisesta ja jopa kiihtymises- tä viimeisten vuosituhansien aika- na. Sen seurauksena populaa tiot ja roturyhmät eivät ole pysyneet ge- neettisiltä ominaisuuksiltaan ja ky- vyiltään samanlaisina. Biologinen
T i e T e e s s ä Ta pa h T u u 7 / 2 0 0 9 65 muutos on ollut historian keskei-
senä käyttövoimana. Suhteellisen pienten geneettisten eroavaisuuk- sien sosiaaliset seuraamukset ovat olleet suuria.
Kirjoittaja on Tampereen yliopiston valtio-opin professori (emeritus) ja Helsingin yliopiston yleisen valtio- opin laitoksen vieraileva tutkija.
Onnistunut nanoteos antaa myös tutkijalle
Markku Leskelä Richard A. L. Jones: Pehmeät koneet. Nanoteknologia ja elämä.
Suomentanut Kimmo Pietiläinen, Terra Cognita 2008.
Nanotieteet ja -teknologia tulivat tutkijoiden tietoisuuteen 1990-lu- vulla. Siitä alkoi uusi tutkimus- suunta, joka jatkuu voimak kaana edelleen. Kaikkialla maailmas- sa käytetään miljardeja nano- materiaalien ja nanotieteen tutki- mukseen. Nano ei sinänsä ole mi- tään uutta, sillä kemia ja biologia on toiminut nano-mittakaavassa jo vuosikymmeniä, mutta tietoi- nen keskittyminen nano-asioihin on vienyt alaa voimakkaasti eteen- päin; uusia asioita ja ilmiöitä löytyy jatkuvasti. Nanotieteissä on nähty alusta alkaen kaupallista potentiaa- lia, siksi nanoteknologia on herät- tänyt teollisuuden mielenkiinnon.
Tutkimuksen tuki on vastaavasti ollut poikkeuksellisen voimakas- ta. Uudella tieteenalalla kirjalli- suus kehittyy siten, että aluksi tut- kijat julkaisevat tieteellisiä tuloksia.
Sen jälkeen niitä kootaan kat saus-
partikkeleiden liikkumista viskoo- sissa ympäristössä käsittelevä teksti on mieleenpainuva ja ajatuksia he- rättävä. Tarttuminen on toinen tär- keä nanomateriaaleja koskeva tee- ma, ja se esitellään tekstissä moni- puolisesti.
Viidennessä luvussa pehmei- den koneiden valmistaminen käy- dään läpi lähtien yksinkertaises- ta molekyylien itsejärjestymisestä saippuamaisissa molekyyleissä pää- tyen aina biologiaan eli nuk leiini- happojen järjestymiseen DNA- ja RNA-molekyyleissä sekä proteii- nien laskostumiseen saakka. Teks- ti on melko laveaa ja helposti lu- ettavaa. Luvussa ”Koneet ja me- kanismit” Jones esittelee ensin termo dynamiikan tärkeyttä na- nomateriaaleissa. Tämä on tärkeä asia, eikä sitä käsitellä kovin usein tieteellisessä nanokirjallisuudes- sa. Nanokoneissa tarvitaan ener- giaa, koska järjestyneiden nanora- kenteiden pitää jotenkin liikkua tai toimia. Energiakysymys onkin ko- neiden keskeisimpiä ongelmia. Bio- logiasta voidaan ottaa oppia, miten adeno siinitrifosfaatti (ATP) käyt- täytyy, ja miten pienellä energialla voidaan toimia, kun rakenteet ovat optimaalisia. Kirjan seitsemäs luku käsittelee ”biologisia tietokoneita”
eli miten biologiset systeemit rea- goivat ympäristöön sekä välittävät ja käsittelevät saatuja signaaleja.
Kirjan viimeinen luku esitte- lee molekyyli- ja polymeerielekt- roniikka-alan tärkeimpiä kehitys- kohteita, kuten aurinkokennoja, orgaanisia johteita ja puolijohtei- ta, taipuisia näyttöjä, painettavaa elektroniikkaa ja optoelektroniik- kaa sekä tapauksia, joissa yksittäi- set molekyylit toimivat elektroni- sina laitteina. Teksti on asiantun- tevaa ja kantaaottavaa. Mukaan artikkeleiksi, vähitellen kirjoik-
si ja käsikirjoiksi. Nanoteknolo- giasta on tehty hyviä käsikirjoja tutkijoiden käyttöön. Viimeisessä vaiheessa tulevat populaariteokset suuren yleisön käyttöön. Populaa- riteokset ovat tällä hetkellä tärkei- tä nano teknologiassa, koska mark- kinoilla on jo satoja tuotteita, joi- ta mainostetaan nanoteknologian avulla. Alalla on ilmestynyt muu- tamia kansantajuisia teoksia, mut- ta Jonesin kirja Soft machines vuo- delta 2004 on paras. Suomenkieli- nen käännös on sujuvaa ja taattua Terra Cognita -laatua.
Kirja jakaantuu kahteen osaan, joista ensimmäiset neljä lukua ovat johdatusta nanoteknologiaan ja sii- tä eteenpäin käsitellään kirjan ni- meen viittaavia teemoja eli nano- koneita. Toinen luku esittelee nano - tutkimuksen perusteita, siinä käsi- tellään tutkimusmenetelmiä, joil la nanoilmiöitä voidaan havaita. Nan- otutkimuksen parissa työskente- levälle tämä osa kirjaa on tuttua, mutta suurelle yleisölle menetel- mien esitteleminen on välttämätön, joskin haastava tehtävä. Seuraavak- si käsitellään nanovalmistusta. Lu- ku keskittyy mikroelektroniikkaan ja integroitujen piirien tekemi- seen. Litografian ja etsausten salo- jen avaaminen yleisölle on varmasti hyödyllistä. Kritiikkinä voidaan sa- noa, että nanomateriaaleja valmis- tetaan monella muullakin tavalla.
Eri valmistusmenetelmien esittämi- nen olisi kuitenkin vaatinut laajasti tilaa ja se riittäisi erillisen kirjankin aiheeksi. Siinä mielessä kirjaan va- litun elektroniikan käyttämän top- down-nanovalmistuksen perusteel- linen esittely puolustaa paikkaansa.
Kirjan kolmas teema, nanoskaalan fysiikka, on erittäin mielenkiintoi- sesti kirjoitettu. Erityisesti nano-
