mikroskopia

Siitepölyallergian syy on kukkien seksi

To, 04/21/2016 - 09:46 Jari Mäkinen
Siitepölyjä

Päivän kuvassa on tänään erilaisia siitepölyjä elektronimikroskoopilla nähtynä ja väritettyinä. Suuri osa näistä kuvassa olevista siitepölyistä on otettu mukaan lähinnä niiden kauneuden vuoksi, kun taas vaikuttavuudeltaan suurin – ainakin Suomessa – lienee hieman tylsemmän näköinen (kuva jutun lopussa) koivun siitepöly. Koivuallergikkojen pahin kärsimysaika on nyt alkamassa.

Päivän kuvaKuvassa olevat pikku veijarit ovat auringonkukka (Helianthus annuus), aitoelämänlanka (Ipomoea purpurea), jalomalva (Sidalcea malviflora), kultanauhalilja (Lilium auratum), kultahelokki (Oenothera fruticosa) ja risiini (Ricinus communis).

Auringonkukkasiitepölypartikkelit ovat kuvassa pieniä punaisia väkäpintaisia, aitoelämänlangat suuria vihreitä palluroita, jalomalvat puolestaan keltaisia suuria piikkipalleroita, kultanauhaliljat soikeita, vihreitä papumaisia, helokki punainen kolmikyttyräinen ja risiinit pieniä vihreän kuulan näköisiä silopintaisia palloja.

Kuva on noin 500-kertainen suurennos, eli soikeat, hieman värjätyiltä' pesusieniltä näyttävät kultanauhalinjan siitepölyhituset ovat kooltaan noin 50 μm – siis 0,05 mm.

Kukkien seksiä

Kun puhutaan siitepölystä, on kyse kasvien lisääntymisestä. Siis oikeasti kukista ja mehiläisistä.

Aloitetaan selitys kukasta: kukka on yksinkertaisesti suvulliseen lisääntymiseen erilaistunut kasvinosa, jossa syntyvät siemenet. Se on kasvussaan rajoittunut verso, jonka osat ovat kukkapohjus sekä verholehdet, terälehdet, hedelehdet ja emilehdet.

Hedettä voi pitää kasvien koiraspuolisena suvullisen lisääntymisen välineenä ja emi on puolestaan naaraspuolinen lisääntymiselin. Siitepöly on puolestaan kuin spermaa, vaikkakin on muodoltaan jauhetta, joka syntyy heteiden ns. ponsissa.

Siitepölyn yksittäiset hiukkaset sisältävät kasvin koiraspuolisen sukusolun. Tuulen tai hyönteisten kuljettamana tai muulla tavoin siitepölyhiukkanen joutuu emin ns. luotille, ja siitä kasvaa siemenaiheeseen tunkeutuva siiteputki. Sen välityksellä siittiösolu joutuu munasoluun, minkä jälkeen tapahtuu hedelmöitys. Paljassiemenisillä siitepöly joutuu suoraan siemenaiheeseen.

Koska kasvit eivät voi liikkua toistensa luokse ja kuljettaa siitepölyä itse heteestä emiin, on luonto keksinyt kaksi näppärää tapaa hoitaa homma: siitepöly leviää joko ilman kautta tuulen mukana tai hyönteisten välityksellä. On myös kukkia, joiden pölytyksestä huolehtivat lepakot tai linnut (esimerkiksi kolibrit).

Tuulipölytteisiä ovat esimerkiksi kaikki heinäkasvit ja havupuut sekä monet lehtipuutkin kuten koivut ja lepät. Niiden kukat ovat yleensä ulkonäöltään vaatimattomia. Sitä vastoin hyönteispölytteiset kukat houkuttelevat pölyttäjiä suurilla, värikkäillä terälehdillä. Hyönteispölytteisten kasvien kukat erittävät myös mettä ja erilaisia tuoksuja, jotta hyönteiset tulisivat varmasti vierailemaan niissä.

Kuvassa on rauduskoivun siitepölyä suurennettuna ja väritettynä. Kuvia monien erilaisten kasvien siitepölyistä on muutenkin mainiolla brittiläisellä Science and Plants for Schools -sivustolla.

 

Allergia-aika alkaa

Kun nyt keväällä alkaa kasvien kiima-aika, on ilmassa paljon siitepölyä. Noin 20% suomalaisista kärsii jonkinlaisesta siitepölyallergiasta, ja pahimmillaan piina kestää kevään lepän ja koivun kukinnan lisäksi kesän heinäkukinnan ja loppukesänkin, jolloin kukkii puolestaan pujo.

Suomen "virallista" siitepölykartoitusta on tehnyt Turun yliopiston Aerobiologian yksikkö, joka on antanut tiedotteita tilanteesta vuodesta 1976 alkaen. Tiedotteita julkaistaan monissa tiedotusvälineissä sekä se on myös netissä, nykyisin varsin havainnollisena ja kätevänä Norkko-palveluna.

Eilisen tiedotteen mukaan lepän kukinta jatkuu koko maassa Lappia lukuun ottamatta. Pähkinäpensaan kukinta on päättynyt. Lepän siitepölymäärät ilmassa ovat enimmäkseen vähäisiä maan eteläosissa ja kohtalaisia maan keskiosissa sekä Oulun seudulla. Lepän siitepölylle allergiset voivat saada oireita koko maassa Lappia lukuun ottamatta.

25.4. saakka ulottuva ennuste puolestaan povaa, että lepän kukinta heikkenee maan eteläosissa ja jatkuu maan keskiosissa sekä Oulun korkeudella. Etelä-Lapissa kukinnan odotetaan alkavan lähipäivien aikana. Lepän siitepölymäärien odotetaan vaihtelevan vähäisistä kohtalasiin maan eteläosissa. Maan keskiosissa sekä Oulun seudulla määrien odotetaan olevan kohtalaisia ja Etelä-Lapissa vähäisiä. Koivun siitepölyä voi kulkeutua perjantain aikana maan eteläosiin vähäisiä tai kohtalaisia määriä. Koivun paikallisen kukinnan odotetaan alkavan huhti- toukokuun vaihteessa maan eteläosissa.

Fysiikan ja kemian Nobel-palkinnot 2014

Ke, 10/08/2014 - 13:46 Markus Hotakainen

Eilen julkistettiin fysiikan Nobel, tänään oli vuorossa kemianpalkinto: arvostetut palkinnot annettiin Led-valolle ja fluoresenssimikroskopialle.

Fysiikan Nobel-palkinto meni kolmelle japanilaiselle, Isamu Akasakille, Hiroshi Amanolle ja Shuji Nakamuralle. Virallisen tiedotteen mukaan palkinto myönnettiin "tehokkaiden sinisten ledien keksimisestä, mikä on tehnyt mahdolliseksi kirkkaat ja energiaa säästävät valkoisen valon lähteet".

Kemian palkinto puolestaan meni kahdelle amerikkalaiselle, Eric Betzigille ja William Moernerille, sekä saksalaiselle Stefan Hellille. Palkinto myönnettiin "huipputarkan fluoresenssimikroskopian kehittämisestä".

Japanilaistutkijoiden keksintö on käytännössä tuttu meille kaikille. Ledejä käytetään nykyisin niin kotien ja julkisten tilojen valaisimissa, mainostauluissa, taskulampuissa kuin erilaisissa merkkivaloissakin.

Akasaki, Amano ja Nakamura kehittivät sinisen ledin 1990-luvun alussa. Punaisia ja vihreitä ledejä oli ollut olemassa jo vuosikymmeniä, mutta vasta sinisen ledin kehittäminen teki mahdolliseksi energiatehokkaan teknologian soveltamisen valaistukseen. Kolmella erivärisellä ledillä saadaan nimittäin aikaan valkoista valoa.

Led-valaisimien teho on suuri ja virrankulutus pieni. Tekniikka kehittyy kaiken aikaa, mutta jo nyt tehokkaimmat led-lamput vastaavat wattia kohti antavalta valoteholtaan 16 tavallista hehkulamppua ja lähes 70 loisteputkea. Keksintö on merkittävä myös ympäristön ja luonnonvarojen kannalta. Noin neljännes maailman sähkönkulutuksesta menee valaistukseen, joten led-lamppujen energiansäästö on merkittävä tekijä.

Myös niiden valmistus säästää raaka-aineita. Siinä missä tavallinen hehkulamppu kestää noin tuhat tuntia ja loisteputki noin 10 000 tuntia, ledien kesto on parhaimmillaan jopa 100 000 tuntia. Vähäinen tehontarve mahdollistaa lisäksi valaistuksen kehittämisen seuduilla, joilla ei ole kunnollista tai lainkaan sähköverkkoa: led-lamppuihin voi tuottaa tarvittavan määrän sähköä yksinkertaisilla aurinkopaneeleilla.

Kemian Nobel-palkinnon saanut tutkimus liittyy sekin valoon. Optisen mikroskoopin erotuskyvylle asettaa rajoituksen valon aallonpituus: sillä on mahdoton erottaa rakenteita, joiden koko on alle puolet käytetyn valon aallonpituudesta.

Eric Betzig, William Moerner ja Stefan Hell ratkaisivat ongelman tahoillaan kahdella eri tavalla. Hell kehitti vuonna 2000 STED-mikroskopian (Stimulated Emission Depletion). Siinä käytetään kahta lasersädettä, joista toinen saa ensin fluoresoivat molekyylit hohtamaan, ja toinen kumoaa niiden lähettämän säteilyn lukuunottamatta nanometriluokassa olevista rakenteista tulevaa valoa.

Betzigin ja Moernerin toisistaan riippumattomasti kehittämässä menetelmässä yksittäisiä fluoresoivia molekyylejä "sytytetään" ja "sammutetaan" vuoron perään, jolloin yhdistämällä niistä otetut kuvat saadaan aikaan huipputarkka näkymä tarkasteltavaan kohteeseen.

Tällaisen nanoskopian avulla pystytään tarkastelemaan esimerkiksi solujen toimintaa molekyylitasolla. Yhtenä sovelluksena on seurata Parkinsonin, Alzheimerin ja Huntingtonin tauteihin liittyvää proteiinien kertymistä hermosoluihin.

Lisätietoa Nobelin tämänvuotisista fysiikanpalkinnoista löytyy täältä ja kemianpalkinnoista täältä.

Tiedetuubi käynnillä Shuji Nakamuran laboratoriossa: