Ihmisen sylki on myrkkyä

Ihmisen syljessä piilee monenmoisia tappavan myrkyllisiä aineita. Jos niitä päätyy toisen ihmisen verenkiertoon, ne voivat pilkkoa veren proteiineja, romahduttaa verenpaineen ja aiheuttaa tyrehtymättömän verenvuodon.

Kyse ei ole sepitteellisestä kauhutarinasta. Nykyään myrkkyjä on syljessä niin vähän, että kenenkään ei tarvitse pelätä kuolevansa niihin.

Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat kuitenkin, että tilanne voi muuttua ajan mittaan.

Japanissa OIST-korkeakoulussa (Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University) tehtyjen tutkimusten mukaan ihmisellä on geneettinen työkalupakki, joka mahdollistaa vahvan myrkyn tuottamisen.

Japanilaistutkijat tunnistivat taiwanilaisesta kyykäärmeestä laajan geeniverkon, joka ohjaa myrkyn tuotantoa. Geeniverkko on vanhaa perua, ja se esiintyy useiden eläinten – ja myös ihmisen – perimässä.

Löytö selittää, miksi myrkyllisyys on kehittynyt monta kertaa eläinkunnassa ja yhdistää lajeja, jotka eivät ole varsinaisesti sukua toisilleen. Samalla se avaa uusia näköaloja myrkyllisen ihmisen kehittymiseen.

Myrkky on keksitty 80 kertaa

Myrkky on eläinten tehokas ase, joka yleensä lamauttaa hermoja, hajottaa lihaksia tai muuttaa veren ominaisuuksia.

Noin 200 000 eläinlajia hyödyntää myrkkyä. Niiden joukossa on muun muassa käärmeitä, liskoja, meduusoja, kaloja, kotiloita, mehiläisiä, tuhatjalkaisia, muurahaisia, skorpioneja, hämähäkkejä ja nisäkkäitä.

Jokainen laji on erikoistunut käyttämään myrkkyä omalla tavallaan. Käärmeet purevat myrkkyhampailla, mehiläiset pistävät myrkkypistimellä, keilakotilot heittävät harppuunan, vesinokkaeläin painaa kannukset kylkeen ja komodonvaraani ruiskauttaa purressaan uhriinsa myrkyllistä sylkeä.

Myrkylliset lajit tuottavat erilaisia vaarallisten aineiden koktaileja. Eläinten myrkkyjä yhdistää se, että ne sisältävät runsaasti aminohappoketjuista koostuvia peptidejä ja proteiineja, joiden valmistusohje on kirjoitettu dna:han.

Jokainen myrkyllinen aine on liitettävissä suoraan perintötekijöihin, ja sen ansiosta on mahdollista kartoittaa myrkkyjä ja niiden evoluutiota.

Myrkkyjen tuotannosta vastaavien geenien kehitys on alkanut perintötekijöistä, joilla on ollut aivan muita tehtäviä. Myrkkygeenien taustalla voivat olla esimerkiksi alun perin immuunijärjestelmää tai ruoansulatusta palvelleet perimän osat.

Vaikka nykyään tiedetään enemmän myrkkyjen toiminnasta, kehityksestä ja koostumuksesta, dna-analyysit eivät ole paljastaneet, miksi myrkky on keksitty eläinkunnassa yli 80 kertaa aina ikään kuin uutena asiana.

Ihmisellä on myrkkyperimä

OIST-korkeakoulussa hiljattain tehty tutkimus antaa selvän vihjeen siitä, miksi niin monet eläimet ovat myrkyllisiä. Japanilaistutkijat analysoivat aasialaisen Protobothrops mucrosquamatus -kyykäärmeen perimän löytääkseen ne geenit, jotka osallistuvat myrkyn tuottamiseen.

Tutkimuksessa ei keskitytty vain niihin perintötekijöihin, jotka liittyvät suoraan myrkyllisten peptidien ja proteiinien syntymiseen, vaan siinä otettiin huomioon kaikki ne geenit, joiden toiminnasta myrkyllisyys riippuu, olipa kyse sitten myrkyllisten aineiden määrän tai avainproteiinien rakenteen säätelystä.

Analyysi paljasti laajan – yli 3 000 geenin – verkon, johon myrkyn tuotanto kokonaisuudessaan perustuu.

Samainen verkko on kaikilla matelijoilla, linnuilla ja nisäkkäillä riippumatta siitä, ovatko lajit myrkyllisiä vai eivät. Siten sen täytyy juontua yhteisiltä esivanhemmilta, jotka elivät satoja miljoonia vuosia sitten.

Toisin sanoen: vaikka evoluutio on luonut suhteellisen vähän myrkyllisiä lajeja, melkoisella määrällä mitä erilaisimpia eläimiä – ja ihmisellä – on kaikki edellytykset muuttua myrkylliseksi.

Geeniverkon löytyminen oli myös vastaus kysymykseen, miksi myrkyllisyys yhdistää monia toisilleen tuskin mitään sukua olevia lajeja. Ne ovat siis kehittäneet myrkyllisyytensä itsenäisesti evoluutionsa aikana. Kehityksen perusta on ollut olemassa alusta asti, mutta vain ne lajit, jotka ovat hyötyneet myrkyllisyydestä sopeutuessaan elinympäristönsä vaatimuksiin, ovat jalostaneet sen kyvyksi tuottaa myrkkyä.

Lue myös: Louhikala on Pohjois-Euroopan myrkyllisin kala

Sylki on myrkkyä

Viimeaikaiset tutkimukset todistavat myrkkyrauhasten kehittyneen sylkirauhasista niin kuin on oletettukin jo pitkään.

Ihmisen sylkirauhasia ja myrkkyrauhasia säätelevät paljolti samat geenit, ja monet syljessä esiintyvät entsyymit muistuttavat myrkyllisiä proteiineja.

Suuri osa myrkyllisistä aineista juontuu seriiniproteaaseiksi kutsutusta entsyymiryhmästä. Nämä entsyymit kykenevät pilkkomaan proteiineja, ja kaikki eliöt tarvitsevat tätä kykyä. Ihmisellä esiintyviä seriiniproteaaseja ovat muun muassa kallikreiinit.

Kallikreiineja esiintyy useissa eri kudoksissa ihosta haimaan ja keskushermostosta sylkirauhasiin, ja niillä on monenlaisia tehtäviä elimistössä. Erityisen aktiivisesti kallikreiinit toimivat syljessä, jossa niiden kyky pilkkoa proteiineja palvelee esimerkiksi ravinnon sulattamista ja vieraiden mikrobien tuhoamista.

Lisäksi kallikreiinit osallistuvat solujen päivittäisiin ylläpito- ja siivoustoimintoihin.

Proteiinien pilkkoutuminen ei ole kuitenkaan aina hyvä asia. Tämä puoli tulee esiin juuri silloin, kun myrkyt vaikuttavat. Monet eläinten myrkyllisistä aineista ovat seriiniproteaaseja, jotka ravinnon sulattamisen tai mikrobien tuhoamisen sijasta ovat erikoistuneet hajottamaan elintärkeitä proteiineja yleensä veressä tai hermostossa.

Myrkyllisillä eläimillä myrkyn tehon määrävien entsyymien pitoisuudet ovat paljon suurempia kuin myrkyttömillä. Aivan tavallisilla seriiniproteaaseilla voi olla haittavaikutuksia, kun niitä on runsaasti.

Tutkimuksissa on käynyt ilmi muun muassa, että hiiren – normalisti vaarattomana pidettävän – syljen kallikreiinipitoisuus voi riittää tappamaan hamsterin tai rotan laskemalla verenpainetta rajusti.

Hiiren kallikreiinien kohtalokkaat seuraukset osoittavat myrkyllisten ja myrkyttömien eläinten välisen rajan häilyväksi ja avaa uusia näköaloja siihen, kuinka ihmisen puremasta voi tulla myrkyllinen. Ei tarvita kuin jokusia muutoksia niissä geeneissä, jotka säätelevät kallikreiinien määrää ihmisen syljessä, niin ihmislaji muuttuu puremaltaan vaarallisen myrkylliseksi.

Evoluutio laukkaa

Osa tutkijoista uskoo ihmisen evoluution pysähtyneen. Nykyään geenien vaikutus lajin säilymiseen on pienempi kuin ideoiden, tekniikan ja kulttuurien kehitys. Teknologia ja lääketiede pelastavat ihmisiä ylitsepääsemättömistä vaikeuksista ja mahdollistavat geenien siirtymisen, vaikka luonnonvalinta olisi armottomasti karsinut ne.

Toiset tutkijat eivät kuitenkaan katso tekniikan edistyksen tarkoittavan ihmisen geneettisen kehityksen lakkaamista. Vuonna 2007 yhdysvaltalainen tutkimusryhmä totesi, että ihmislajin kehitysnopeus on noin satakertaistunut viimeisten 10 000 vuoden aikana verrattuna edeltäviin neljään miljoonaan vuoteen.

On siis melko todennäköistä, että ihmisistä tulee ennen pitkää selvästi erilaisia.

Nopean evoluution ensisijainen syy on maatalouden ja pysyvien asutusyhteisöjen mukanaan tuoma elinolosuhteiden ja -tapojen radikaali muutos, joka pani alulle geneettisiä sopeutumisprosesseja. Maatalous lisäsi esimerkiksi tärkkelyspitoisen ravinnon sulattamiseen tarvittavia geenejä ja tuotti kyvyn pilkkoa vielä aikuisiällä laktoosia eli maitosokeria.

Osoituksena siitä, että ihmisen evoluutio jatkuu, on kyynärvarteen muodostuva verisuoni. Verisuoni syntyy sikiönkehityksen varhaisvaiheessa huolehtimaan käsien riittävästä verenkierrosta kasvun aikana. Siitä huolimatta, että verisuonen pitäisi surkastua nopeasti, se löytyy nykyään jo melkein joka kolmannelta aikuiselta.

Syytä verisuonen säilymiseen ei tiedetä, mutta valistuneen arvauksen mukaan verisuonesta tekee tarpeellisen sorminäppäryyttä vaativien tehtävien, kuten tietokoneen näppäimistöllä kirjoittamisen ja älypuhelimen kosketusnäytön käyttämisen, lisääntyminen.

Jatkuva käden ja sormien pienten lihasten kuormittaminen tekee tehokkaammasta verenkierrosta hyödyllisen ominaisuuden. Siksi verisuoni puolustaa paikkaansa.

Osa tutkijoista uskoo, että sormet pitenevät ajan mittaan. Etenkin tietokonepelejä pelattaessa ja näppäimistöllä kirjoitettaessa paljon käytettävien etu- ja keskisormen odotetaan kasvavan. Sen sijaan pikkusormi ja nimetön jäävät todennäköisesti lyhyiksi.

Ihminen saa nokan ja höyhenet

Ihmisen perimässä piilee runsaasti kehityspotentiaalia. Myrkyllisyyden mahdollistavien geenien lisäksi ihmisellä on perintötekijöitä, jotka liittyvät esivanhemmilla esiintyneisiin mutta sittemmin hävinneisiin piirteisiin. Esimerkiksi sikiönkehityksen aikana ihmiselle ilmestyvät yhä kidukset, jotka ovat muinaisten vedessä eläneiden edeltäjien perua.

Monet menetetyistä piirteistä voivat tehdä paluun. Osa ihmisistä syntyy esimerkiksi hännällisenä tai karvapeitteisenä. Häntä hävisi ihmisen kehityslinjasta kuitenkin jo noin 20 miljoonaa vuotta sitten.

Yllätyksiin kuuluu se, että ihmiseen kätkeytyy yhä mahdollisuus kehittää höyhen- ja suomupeite. Vuonna 2016 sveitsiläiset tutkijat paljastivat, että nisäkkäiden karvat, lintujen höyhenet ja matelijoiden suomut ovat evolutiivisesti samaa maata. Ihon ulokkeiden erilaistumisen taustalla vaikuttaa sama geeniverkko.

Vielä ei tunneta yksityiskohtaisesti sitä molekylaarista mekanismia, joka ratkaisee, syntyykö ihoon karvoja, höyheniä vai suomuja, mutta samankaltaisuus tarkoittaa käytännössä, että nisäkkäillä, joihin ihminenkin kuuluu, on edellytykset saada karvojen tilalle suomuja tai höyheniä.

Höyhenpeitteen lisäksi ihmisestä voi tehdä lintumaisemman suu. Vuonna 2013 biologi Gareth Fraser englantilaisesta Sheffieldin yliopistosta esitti teorian, jonka mukaan ihmiselle syntyy ennen pitkää nokka. Heikkojen hampaiden on vaikea vastata pitenevän eliniän mukanaan tuomaan haasteeseen. Koska monilta vanhuksilta puuttuu ainakin osa hampaista, niitä kestävämpi nokka voi olla hyvä vaihtoehto.

Tulevaisuus riippuu elinolosuhteista

Vaikka voidaan vain arvailla, millaiseksi ihminen muuttuu ajan mittaan, on selvää, että kehityksen suunnan määräävät elinympäristö ja -tavat. Esiintymisalueen ja käyttäytymisen merkitys lajin ominaisuuksille käy hyvin ilmi tarkasteltaessa myrkyllisyyttä.

Myrkyn koostumusta on suhteellisen helppo muuttaa tarpeen mukaan. Esimerkiksi myrkyllisten aineiden laatua ja pitoisuutta vaihtelemalla eläimen on mahdollista vastata elinympäristön asettamiin vaatimuksiin. Kun tutkittiin aavikkokäärmeitä, saatiin selville, että myrkyn ominaisuuksissa oli eroja eri alueilla elävien saman lajin yksilöiden välillä.

Nykyään ihmisten elinolosuhteissa on hyvin vähän tekijöitä, jotka puoltaisivat myrkyllisyyttä. Siksi on varsin epätodennäköistä, että ihmiset alkavat myrkyttää toisiaan puremalla, vaikka perimä mahdollistaisi sen suhteellisen helposti. Myrkyllä on nimittäin hintansa.

Tehokkaasti toimivan myrkyn tuottaminen monista eri raaka-aineista kuluttaa energiaa ja asettaa vaatimuksia ravinnolle. Tästä syystä eläimet, jotka eivät välttämättä tarvitse myrkkyä, eivät sitä myöskään tuota. On esitetty, että kuristajakäärmeet luopuivat nopeasti myrkystä saatuaan valmiudet tappaa saaliinsa pelkästään kietoutumalla sen ympärille.

Ihmisen käyttäytymisen täytyisi siis muuttua merkittävästi, jotta myrkyllisyydestä olisi hyötyä.

Myrkky parantaa

Tutkijat saivat innoitusta havainnosta, että useat lajit kätkevät sisäänsä myrkyllisyyden alkutekijät. Tavoitteena on yrittää luoda myrkyllisiä hiiriä, jotta selviää, kuinka suuria muutoksia myrkyttömässä lajissa pitää tapahtua.

Jos tutkijat onnistuvat tehtävässä, ajatus kirjaimellisesti myrkyllisten ihmisten ilmaantumisesta ei ole enää yhtä epärealistinen. Ratkaiseva muutos saattaa vaatia vain geenitekniikkaa.

Uusien myrkkyjen, olivatpa ne sitten hiirien, ihmisten tai muiden lajien, ei tarvitse suinkaan palvella aseina. Eläinten tuottamat myrkylliset aineet kiinnostavat tutkijoita erityisesti lääketieteellisessä mielessä.

Esimerkiksi tarhamehiläisen myrkyn peptidit ovat osoittautuneet lupaavaksi lääkkeeksi allergioita, nivelvaivoja, aknea ja rintasyöpää vastaan. Myös käärmeenmyrkky, joka vaikuttaa saaliseläimen vereen, sisältää peptidejä, joilla voidaan hoitaa verenpainetautia ja sydänkohtauksia.

Kun otetaan huomioon nykyiset elinolosuhteet ja -tavat, joiden takia sydän- ja verisuonitaudit ja syöpä aiheuttavat ihmiskunnalle suuremman uhan kuin pedot tai ravinnonpuute, ihmislajiin kohdistuu voimakkaampi evoluutiopaine lääkkeiden kuin myrkkyjen valmistamisen suunnasta.

On kuitenkin mahdollista lyödä kaksi kärpästä yhdellä iskulla – eikä sylki ole siinä tapauksessa enää entisellään.