Fleming näytti kummallista petrilasia aiemmin hänen apulaisenaan olleelle Merlin Prycelle, joka muistutti heti Flemingiä siitä miten hän oli löytänyt vuonna 1921 lysotsyymin, antiseptisen entsyymin. Se näytti tappavan kaiken läheltään.

Tarkemmin homepesäkettä tutkiessaan Fleming totesi sen kuuluvan Penicillium-sukuun ja että se eritti ympärilleen ainetta, joka häiritsi bakteerien kasvua. Tarkemmissa tutkimuksissa home määrittettiin Penicillium moratumiksi, ja siitä erittyvä aine nimettiin penisilliiniksi. 

Fleming ounasteli jo tuolloin, että siitä saattaisi tulla varsin tehokas lääke monien sairauksien hoitamiseen, mutta ei uskonut sen suurempiin mahdollisuuksiin. Ongelmana kun oli se, että aineen tekeminen puhtaana oli vaikeaa. Se osoittautuikin todella hankalaksi. Penisilliiniä ei onnistuttu tuottamaan suuria määriä, minkä vuoksi sitä ja sen ominaisuuksia lähinnä tutkittiin. 

Toisen maailmansodan aikaan Yhdysvalloissa tarvittiin kuitenkin paljon antiseptisiä aineita, minkä vuoksi myös penisilliinin massatuotantoa alettiin pohtia tarkemmin. Teollinen tuotanto alkoi vuonna 1943, kun oli löydetty Penicillium notatum -laji, jonka kasvatus elatusaineessa onnistui hyvin. 

Vuoden 1944 aikana tuotantomäärät kasvoivat olennaisesti, ja sodan päätyttyä penisilliiniä saatiin myös siviilikäyttöön muuallakin kuin Yhdysvalloissa ja sen liittolaismaissa.

Nyt penisilliini katsotaan ensimmäiseksi moderniksi antibiootiksi.

Tämä laboratoriohygienian laiminlyöntiin liittyvä töppäys palkittiin vuonna 1945 Nobelin fysiologian ja lääketieteen palkinnolla. Fleming sai sen yhdessä Oxfornin yliopistossa penisilliiniä tutkineiden Howard Floreyn ja Ernst Boris Chainin kanssa.

Mutta 1700-luvun lopussa se oli yksi lupaavista, uusista, terveyden kannalta mahdollisesti hyödyllisistä kaasuista. Sitä synnytettiin ammoniumnitraattia kuumentamalla. Siitä irronnut kaasu otettiin talteen ja laitettiin talteen. Ensin tähän käytettiin öljyllä kyllästettyjä silkkipusseja, sitten metallisia painepulloja.

Myöhemmin kuuluisaksi tullut ja jopa aateloitu Davy sai kokea, miten kaasu sai aikaan mielihyvän tunnetta. Kaikki tuli kirkkaammaksi ja selvemmäksi, hän tuntui leijailevan. Tässä ei ollut mitään uutta, sillä ilokaasua oli toki testattu jo aikaisemminkin, mutta nyt koetta vain jatkettiin. 

Davy näki silmissään ympärillä olevien tavaroiden loistavan ja tanssivan. Kaikki näytti hassulta, ja niinpä hän halusi vain nauraa.

Kun kaasua tuli vain lisää, hän muuttui sekavaksi, kunnes tohtori Kinglake keskeytti koneen. Davyn henki alkoi olla selvästi vaarassa, vaikka hän oli erittäin iloinen ja lähes leijui ilmassa.

Hiiren soluissa mitokondriot on väritetty vihreällä ja tuma sinisellä (D. Burnette, J. Lippincott-Schwartz/NICHD)

Tutkijoiden päätelmä on, että vaikka mitokondriot toki tulevatkin tyypillisesti äideiltä, niitä tulee joskus myös isiltä. Tällaiset tapaukset ovat kuitenkin - ainakin alustavasti - vielä varsin harvinaisia ja epätavallisia. Vielä ei tiedetä, kuinka yleistä isän mtDNA:n periytyminen on, mutta tutkijat arvioivat, että joka viidennellätuhannella voisi olla (merkittäviä määriä) isältä peräisin oleva mitokondrioainesta.

Helsingin yliopiston akatemiaprofessori Anu Wartiovaara ei MTV:n haastattelussa kuitenkaan usko aivan näin suureen lukuun: "Yksi viiteentuhanteen kuulostaa korkealta määrältä, sillä mitokondrio-perimää on tutkittu vuosikymmeniä ilman että isä-periytymistä olisi havaittu. Nykytiedon valossa isältä periytyvä mitokondrio-DNA on äärimmäisen harvinainen tapahtuma."

Oli tapahtuma miten yleinen tai harvinainen tahansa, löytö auttanee kehittämään hoitokeinoja mtDNA:n kopioitumisessa oleviin ongelmiin ja niistä johtuviin sairauksiin. Mitokondriohoitoihin erikoistuneen Wartiovaaran mukaan uusi tutkimus voi avata tutkijoille mahdollisuuksia löytää mekanismeja, jotka joko tarkoituksella tuhoavat tai suojaavat hedelmöityksessä isän mitokondrio-DNA:ta, kertoo MTV. Jos äidin mitokondrioissa on perustavaa laatua olevia ongelmia, ne voidaan ehkä tulevaisuudessa korvata isän vastaavilla. Ongelmana vain on, että siittiöiden mtDNA on usein hyvin altis mutaatioille, mikä helposti haittaa niiden elinkelpoisuutta.

Ensin tutkijoiden vain täytyy saada selville kuinka mtDNA ylipäätään voi periytyä myös isältä. Alustava oletus on, että siittiöiden mitokondriot pystyvät säilymään vain, jos munasolun tuman DNA:ssa on tapahtunut muutos. Tämän mutaation vaikutuksesta munasolu ei enää tunnista ja tuhoa siittiön mukana tulleita vieraita mitokondrioita. Vihiä tähän antaa ominaisuuden periytymistapa, se kun näyttäisi olevan vallitseva eikä väistyvä (eli dominoiva eikä resessiivinen). Tuman DNA:sta löytyy geenien vastinparit kummaltakin vanhemmalta. Jos nuo vastinparit ovat erilaiset, niistä toinen voi olla dominoiva. Tällöin sen esilletuloon riittää, että se on peritty ainoastaan toiselta vanhemmalta. Ja juuri näin tapahtuu miehen mtDNA:n tuhoutumattomuuden kanssa. Jos kyse olisi resessiivisestä ominaisuudesta, sen pitäisi tulla sekä äidiltä että isältä.

Löytö ei siis tarkoita etteikö sukujuuria selvitettäessä mtDNA yhä kertoisi yhdestä tietystä esivanhempien linjasta. Se ei vain välttämättä ole joka kerta yleistettävissä täysin puhtaaseen äitilinjaan. Joskus kyse saattaakin olla vaikkapa äidin-äidin-äidin-äidin-isän-äidin-äidin linjasta, tai 4999 äidinäidistä, joiden joukossa on yksi isä.

Mitokondrio-DNA koostuu hieman yli 16500 emäsparista. Niistä muodostuu 37 erilaista geeniä, jotka koodaavat lähinnä juuri mitokondrion liittyviä toimintoja. Solun tuman DNA:ssa emäspareja on huomattavasti enemmän, yli kolme miljardia. Niistä muodostuu noin 21000 erilaista geeniä.

Mitokondriot ovat solujen voimaloina toimivia soluelimiä. Niissä varastoidaan kemiallista energiaa, tyypillisesti adenosiinitrifosfaattiin eli ATP:hen, myöhemmin käytettäväksi. Yleisesti hyväksytyn hypoteesin mukaan mitokondriot ovat kehittyneet alkukantaisista esitumallisia eliöistä, joita joutui jossain evoluution vaiheessa suurempien ja monimutkaisempien aitotumallisten solujen sisään. Tuhoutumisen sijaan ne alkoivatkin elää symbioottisesti: "alivuokralainen" sai emosolusta suojaa tarjoten sille samalla hapetus- ja energiantuotantopalvelujaan. Huomattavasti marginaalisemman idean mukaan mtDNA voi myös olla irronnut tuman DNA:sta niihin aikoihin kun aitotumallisten kehityslinja alkoi erota esitumallisista.

Suomessa asiasta kertoi ensimmäisenä MTV Uutiset.

Lähteet: Wu: "Not Your Mom’s Genes: Mitochondrial DNA Can Come from Dad" (PBS NOVA 2018), Luo ja kumpp.: "Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans" (PNAS 2018, maksumuurin takana), Schwartz ja Vissing: "Paternal Inheritance of Mitochondrial DNA" (NEJM 2002), Payne ja kumpp.: "Universal heteroplasmy of human mitochondrial DNA" (HMG 2013), Ladoukakis ja kumpp.: "Evolution and inheritance of animal mitochondrial DNA: rules and exceptions" (JBR-T 2017), MTV:n uutinen

Otsikkokuvassa nisäkkään keuhkosolun mitokondrioita elektronimikroskooppikuvassa. Koristelusta huolimatta ne eivät liity tutkimukseen.

Koehenkilöt hieroivat käsiinsä metsämaata

Tutkimuksessa neljätoista kaupungissa asuvaa koehenkilöä hieroivat käsiinsä metsämaaperäistä pulveria kolmesti päivässä kahden viikon ajan. Koehenkilöitä ohjeistettiin pesemään kätensä hanavedellä ilman saippuaa.

Pulveri oli monipuolinen sekoitus maa- ja kasviperäisiä ainesosia. Pulveriin jauhettiin esimerkiksi sammalta, puista pudonneita lehtiä ja multaa.

"Tarkoituksena oli, että mikrobien monimuotoisuus on mahdollisimman suuri", kertoo Hyöty. "Koehenkilöiden iholle annosteltiin suuri määrä luonnon normaaleja bakteereja ja viruksia, joihin immuunipuolustusjärjestelmä reagoi."

Koehenkilöt keräsivät ulostenäytteen ennen altistumisen aloitusta, altistusjakson päättyessä ja kolme viikkoa altistumisen päättymisen jälkeen. Lisäksi he keräsivät pyyhkäisynäytteen käsivarren iholta. Koehenkilöiltä kerättiin myös verinäytteet kokeen päättyessä.

Tutkimuksessa havaittiin, että vain kahden viikon altistus mikrobeille voi parantaa kaupungissa asuvan ihmisen mikrobiston monimuotoisuutta merkittävästi.

"Vastaavaa tulosta on vaikeaa saada probiooteilla, joita on myös tutkittu biodiversiteettihypoteesin yhteydessä."

Liian puhdas ympäristö ei sovi ihmiselle

Etenkin rikkaissa länsimaissa normaali arki on muuttunut lyhyessä ajassa merkittäväsi: ihmiset asuvat kerrostaloissa, joiden pihat on asfaltoitu, käsiä pestään saippualla useita kertoja päivässä ja koteja siivotaan erilaisilla kemikaaleilla.

"Immuunipuolustusjärjestelmä tarvitsee harjoitusta. Asfalttiympäristössä sitä ei tule."

Erityisen tärkeää monipuolinen mikrobialtistus on ensimmäisen elinvuoden aikana. Tuona aikana on tärkeää, että immuunipuolustusjärjestelmä saa riittävästi harjoitusta, jotta se voi kehittyä normaalisti.

Liian vähäisen mikrobialtistuksen on epäilty aiheuttavan ainakin allergioita, astmaa, ykköstyypin diabetesta, keliakiaa ja monia tulehduksellisia suolistosairauksia, kuten Crohnin tautia.

"Nämä sairaudet lisääntyvät hurjaa vauhtia kaikissa länsimaissa. Muutos on niin nopeaa, että se ei voi johtua geneettistä syistä. Siispä syyn täytyy löytyä muuttuneesta elinympäristöstä."

Tutkimuksen tulos tukee biodiversiteettihypoteesin oletuksia. Kun ihmiskunta muuttaa kaupunkeihin, tarvitaan uusia keinoja luontosuhteen ylläpitämiseksi.

Hyöty kuitenkin muistuttaa, että kyseessä on pilottitutkimus: "Jatkotutkimuksissa täytyy selvittää, voidaanko tällä ehkäistä immuunisairauksia."

*

Juttu on Tampereen yliopiton tiedote lähes sellaisenaan. Otsikkokuva: flickr / Lauren Paulsen

Diatermiaa eli sähköveistä käytetään nykyisin valtaosassa kirurgisia toimenpiteitä. Veitsi leikkaa kudosta valokaarella, jolloin kudos höyrystyy ja sen sisältämät aineet haihtuvat kirjaimellisesti "savuna ilmaan".

Menetelmän haittapuoli on se, että savun sisältämät pienhiukkaset ovat terveydelle haitallisia. Savua imetäänkin leikkausalueelta erityisellä savuimurilla. Suomalaisideana on käyttää savua myös hyödyksi.

"Savun sisältämät pienhiukkaset ovat vain yksi savun komponentti", selittää väitöskirjaa Tampereen teknilllisessä yliopistossa tekevä Kontunen.

"Savukaasu sisältää myös pieniä haihtuvia molekyylejä, joiden perusteella käsiteltävästä kudoksesta saadaan hyvin tarkkaa tietoa."

Nyt julkaistussa tutkimuksessa leikattiin diatermiaa käyttäen kymmentä eri sian kudosta. Kudoksista haihtuva savukaasu analysoitiin differentiaalimobiliteettispektrometrilla.

"Kudokset erottuivat tilastollisilla luokittelumenetelmillä 95 prosentin varmuudella", Kontunen sanoo. 

Aiemmissa tutkimuksissa savukaasun sisältämiä molekyylejä on tutkittu massaspektrometrilla, joka on kallis molekyyleja tyhjiössä analysoiva laite.

Tampereella on tutkittu haihtuvia molekyylejä jo vuosien ajan ionimobiliteettispektrometrian keinoin. Menetelmä on sukua massaspektrometrialle, mutta ei vaadi tyhjiötä ja on siten huomattavasti halvempi ja toimintavarmempi. Ionimobiliteettispektrometreja on käytetty kymmeniä vuosia sovelluksissa, joissa toimintavarmuus on ensiarvoisen tärkeää.

Erittäin lupaavien tulosten myötä tutkimusta on sovellettu etenkin syöpähoidoissa.

"Olemme noin vuoden ajan analysoineet ihmisistä poistettuja syöpäkasvaimia ja näyttää siltä, että samankaltaiseen suorituskykyyn on mahdollista päästä myös niissä", kertoo kirurgian professori ja tutkimusryhmän johtaja Niku Oksala Tampereen yliopistosta.

"Uskon vahvasti, että tulevaisuudessa teknologia tulee auttamaan potilaita ja kirurgien päivittäistä työtä."

Tutkimus toteutettiin Tampereen yliopiston ja Tampereen teknillisen yliopiston yhteistyönä.

Lupaavien tulosten innoittamana aiheen ympärille on perustettu startup-yritys Olfactomics, joka kaupallistaa tekniikkaa.

*

Juttu perustuu Tampereen teknillisen yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva on kuvakaappaus Olfactomicsin videolta.

"Vuosien ajan olemme tarkastelleet tumman suklaan vaikutusta neurologiseen toimintaan sokeripitoisuuden näkökulmasta – mitä enemmän sokeria, sitä iloisempia olemme", kertoo Berk.

"Nyt selvitimme ensimmäisen kerran korkean kaakaopitoisuuden vaikutuksia tavallisen suklaapatukan kokoisissa annoksissa sekä lyhyessä että pidemmässä ajassa. Tulokset osoittavat, että mitä suurempi on kaakaopitoisuus, sitä myönteisempi vaikutus sillä on esimerkiksi kognitioon, muistiin, mielialaan ja vastustuskykyyn."

Berkin mukaan tutkimuksia on jatkettava, jotta voidaan selvittää havaittujen vaikutusten merkitys laajemmissa ryhmissä. Samalla on tarkoitus tutkia tarkemmin, millä mekanismeilla suuret kaakaopitoisuudet vaikuttavat aivojen toimintaan.

Tutkimuksesta kerrottiin Loma Lindan yliopiston uutissivuilla.

Kuva: LLU Health

Brittitutkijoiden mukaan siihenkin voi vaikuttaa, mutta vain jossain määrin. Vuorokausirytmiä voi yrittää muuttaa esimerkiksi noudattamalla säännöllisiä nukkuma-aikoja ja välttämällä valvomista ilta illalta myöhempään. "Osittain ongelma on ehkä hallittavissa, osittain sille ei voi tehdä mitään", Kristen Knutson sanoo.

Hänen mukaansa työajoissa voisi olla enemmän joustoa. "Illan virkkuja ei pitäisi pakottaa nousemaan aikaisin ylös ja menemään töihin kahdeksaksi." Kyse on ainakin osittain geneettisestä taipumuksesta, ei huonoista – tai huonoina pidetyistä – elintavoista.

Jatkossa tutkijoiden on tarkoitus selvittää, pystyykö sisäistä kelloa todella säätämään varhaisemman aikataulun mukaiseksi. "Silloin saisimme tietää, tapahtuuko verenpaineen ja ylipäätään terveydentilan suhteen kohenemista", Knutson arvioi.

Yksi ongelma on kellon keinotekoinen kääntely kahdesti vuodessa. Kesäaikaan siirtymisen on todettu olevan illan virkuille paljon hankalampaa kuin aamuihmisille.

"Jo nyt on tiedossa, että kesäaikaan siirtymisen jälkeen sydänkohtauksia esiintyy enemmän", von Schantz muistuttaa. "On myös pidettävä mielessä, että pienikin kasvanut riski on kerrottava 1,3 miljardilla ihmisellä, jotka siirtyvät kesäaikaan joka vuosi. Mielestäni meidän täytyy pohtia vakavasti, ovatko arvioidut edut riskitekijöitä suuremmat."

Tutkimus on julkaistu Chronobiology International -tiedelehdessä.

Kuva: Markus Hotakainen

Tiedetään, että sekä telomeeripituuden että epigeneettisen kellon mukaan kalenteri-ikäänsä vanhempi ihminen on muita suuremmassa riskissä kuolla ennenaikaisesti.

Huolimatta samankaltaisista yhteyksistä kuolleisuuteen nämä biologisen iän markkerit kuvaavat erilaisia ikääntymiseen liittyviä mekanismeja.

Epigeneettinen ikä on yhteydessä lihasvoiman heikkenemiseen

Tutkimuksessa kartoitettiin ikääntyvillä naiskaksosilla telomeeripituuden ja epigeneeettisen iän yhteyttä laboratoriossa mitattuun kehon koostumukseen, lihasvoimaan ja kävelykykyyn.

Identtisillä kaksospareilla telomeeripituus ja epigeneettinen ikä olivat hyvin samankaltaisia. Tämä kuvastaa yhteisen perimän ja jaettujen ympäristötekijöiden suurta vaikutusta biologiseen ikään. Telomeeripituus ei ollut yhteydessä tutkittuihin muuttujiin, mutta epigeneettinen ikä oli yhteydessä käden puristusvoimaan.

Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että juuri puristusvoima ennustaa sairastavuutta ja kuolleisuutta. Nyt saadut tulokset vahvistavat käsitystä siitä, että epigeneettinen ikä on biologisen iän markkeri.

Lisätutkimusta tarvitaan sen selvittämiseksi, onko DNA:n metyloituminen, jonka perusteella epigeneettinen ikä lasketaan, ikääntymisen syy vai seuraus ja voidaanko siihen jollakin keinoin vaikuttaa.

"Biologisen iän luotettava mittaaminen voisi olla apuna tunnistettaessa ihmisiä, jotka ovat erityisessä riskissä sairastua ja kuolla ennenaikaisesti", yliopistotutkija Elina Sillanpää kuvailee.

"Sen avulla voitaisiin tutkia erilaisten ympäristötekijöiden vaikutusta ihmisen ikääntymisen etenemiseen jo eliniän aikana sekä kehittää terapioita, joilla voidaan vaikuttaa ikääntymisprosessiin ja siten useisiin toiminnanvajavuuksiin ja sairauksiin."

Artikkeli, missä Sillanpää on ensimmäinen kirjoittajista, julkaistiin BMC Geriatrics -lehdessä: Biological clocks and physical functioning in monozygotic female twins. Artikkeli on vapaasi kaikkien luettavissa.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä Jyväskylän ja Tampereen yliopistojen yhteisen Gerontologian tutkimuskeskuksen ja Suomen molekyylilääketieteen instituutin kanssa.

*

Juttu perustuu Jyväskylän yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva: flickr/Candace.

"Keskityimme näihin aivojen alueisiin, koska lääkärit ja valmentajat ovat todenneet aivotärähdyksen saaneilla pelaajilla suuria vaikeuksia seurata katseellaan liikkuvaa kohdetta", Port selittää.

Tulosten perusteella näyttää siltä, että toistuvasti päähän kohdistuvat iskut aiheuttavat aivoissa muutoksia, joilla silmien liikkeitä ohjaavien vaurioituneiden osien tehtävät siirtyvät muille aivojen alueille.

Toinen selitys nyt tehdyille havainnoille on, että muutokset ovat seurausta kontaktilajeja harrastavien urheilijoiden käden ja silmän koordinaatioon liittyvästä ankarasta harjoittelusta.

Erojen syyn selvittäminen vaatisi vastaavaa tutkimusta, jossa olisi mukana ainoastaan amerikkalaisen jalkapallon pelaajia. Jatkossa on tarkoitus tutkia kypäriin asennettavilla kiihtyvyysmittareilla, kuinka kovia iskuja pelin aikana pelaajien päähän kohdistuu ja kuinka vakavia aivotärähdyksiä niistä on seurauksena.

Nicholas Port on mukana työryhmässä, jonka tehtävänä on laatia urheilulääkäreille ja -valmentajille ohjeistus aivotärähdysten tunnistamiseen ja hoitoon. Hän kehittää myös tekniikkaa, jolla pystyttäisiin kovan iskun saaneen pelaajan silmien liikkeistä päättelemään jo kentän laidalla, kuinka vakavasta vammasta on kyse.

Tutkimuksesta kerrottiin Indianan yliopiston uutissivuilla ja se on julkaistu NeuroImage: Clinical -tiedelehdessä.

Kuvat: Jacob Funk/Chicago Bears, Nicholas Port/Indiana University