9 sattumaa tieteen suurimpien läpimurtojen takana
Huolimaton biologi, harmaa pilvinen päivä ja pidätyskyvytön koira – monien maailman tärkeimpien keksintöjen takana on ollut sattuma, joka on johdattanut tutkijan oikeaan suuntaan.
Vuonna 1999 TIME-lehti valitsi Alexander Flemingin 1900-luvun vaikutusvaltaisimpien ihmisten joukkoon. Hän oli keksinyt penisilliinin – sattumalta.
Penisilliini on pelastanut miljoonia ihmishenkiä kaikkialla maailmassa sen jälkeen, kun Alexander Fleming teki käänteentekevän keksintönsä laboratoriossa 28. syyskuuta 1928 – ja kaikesta voi kiittää perhelomaa sekä Flemingin taipumusta sotkea.
Samoin tutkijat keksivät ensimmäisen kerran insuliinin merkityksen diabeetikoille, kun sokerinhimoiset kärpäset kerääntyivät virtsalammikkoon, jonka huoneessa ollut koira oli sattumalta päästänyt lattialle.
Näin suuret läpimurrot ovat usein pienten sattumusten varassa, ja tässä saat käsityksen useista käänteentekevistä läpimurroista sellaisilla aloilla kuin lääketiede, DNA, hieroglyfia ja syöpä.
1. Penisilliini: Sotku koitui bakteerien kohtaloksi
Skotlantilainen Alexander Fleming oli ansioitunut tutkija, mutta siisteys ja järjestyksenpito eivät olleet hänen vahvoja puoliaan.
Kesällä 1928 Fleming teki laboratoriossaan kokeita stafylokokkibakteereilla, joiden hän oli nähnyt tappavan lukemattomia haavoittuneita sotilaita palvellessaan ensimmäisessä maailmansodassa sotilaslääkärinä.
Fleming toivoi keksivänsä keinon tuhota tulehduksia aiheuttavia bakteereita, mutta yrityksistä huolimatta ihmelääkettä ei tuntunut löytyvän.
Tutkimusta ei myöskään edistänyt kesäloma, joka keskeytti Flemingin työn elokuussa.
Tapansa mukaan Fleming jätti laboratorionsa kaaoksen valtaan ja unohti muun muassa pestä stafylokokkibakteereja sisältävät petrimaljat.
Kun hän loman jälkeen palasi töihin, hän havaitsi, että stafylokokkiviljelmiin oli päässyt homesieni, joka oli tuhonnut bakteerit ympäriltään.
Fleming eristi homesienen ja sai selville, että se eritti bakteereja tehokkaasti tappavaa ainetta.
Flemingin vuosia kestänyt etsintä oli ohi, ja vuonna 1945 penisilliini toi hänelle lääketieteen Nobelin palkinnon.
Fleming huomasi, että petrimaljaan päässyt homesieni tappoi bakteereja.
2. DNA: Kunnia dna:n löytämisestä meni muille
Nuorella sveitsiläislääkärillä Friedrich Miescherillä oli huono kuulo, ja hän valitsi siksi tutkijan uran potilastyön sijaan.
Hän erikoistui kudostutkimukseen ja analysoi ahkerasti läheisestä sairaalasta saamiaan visvaisia siteitä.
Hän erotteli visvasta valkosoluja ja onnistui vuonna 1869 eristämään niiden tumasta molekyylin, jolle hän antoi nimeksi nukleiini.
Pian Miescher havaitsi, että nukleiinia oli muissakin soluissa eikä pelkästään verisoluissa.
Miescherin löytö oli niin mullistava, että hänen esimiehensä määräsi hänet toistamaan kaikki kokeensa.
Siksi Miescherin tutkimustulokset julkaistiin vasta kaksi vuotta löytöjen jälkeen.
Miescher ei itse tiennyt nukleiinin olevan dna:ta, joka sisältää ihmisen perimän koodin, ja hän kuoli 51-vuotiaana tuberkuloosiin kesken tutkimustyönsä.
Hän ei koskaan saanut ansaitsemaansa tunnustusta löydöstään.
Kunnia dna:n löytämisestä annettiin saksalaiselle Albrecht Kosselille, joka sai vuonna 1910 Nobelin palkinnon kartoitettuaan nukleiinihapon kemiallisen koostumuksen.
3. Hieroglyfit: Hieroglyfien arvoitus ratkesi
Napoleonin sotilaat laajensivat vuonna 1799 egyptiläisen Rosettan kaupungin vanhaa linnaketta ja purkivat säälimättä sen muureja rakentaakseen uusia.
Eräänä päivänä sotilaat huomasivat, että yksi muurin kivistä oli kauttaaltaan outojen kirjoitusmerkkien peitossa.
Kivi lähetettiin Kairoon, missä asiantuntjat pian oivalsivat sotilaiden tehneen ainutlaatuisen arvokkaan löydön.
Kiveen kaiverretut merkit olivat muinaiskreikkaa, demoottista kirjoitusta ja hieroglyfejä, joista kahta viimeksi mainittua ei osattu tuolloin tulkita.
Vertaamalla kreikankielistä tekstiä kahteen muuhun tutkijat oppivat pian lukemaan demoottista kirjoitusta.
Vuonna 1822 nuori ranskalainen Jean-François Champollion ratkaisi viimein myös salaperäisten hieroglyfien arvoituksen.
Moni oli yrittänyt ratkaista hieroglyfien arvoituksen, mutta vasta Champollion onnistui siinä vuonna 1822.
4. Isorokkorokote: Lypsypiika auttoi kukistamaan isorokon
Edward Jenner oli pikkupoikana kuullut lypsypiian kehuvan, ettei tämä voinut sairastua vaaralliseen isorokkoon, koska oli kerran jo sairastanut taudin harmittoman muodon, lehmärokon.
Toteamus jäi Jennerin mieleen, ja valmistuttuaan lääkäriksi hän alkoi tutkia isorokon ja lehmärokon välistä yhteyttä.
Hän päätteli, että lehmärokkotartunnan saanut henkilö kehitti vastustuskyvyn myös isorokkoa vastaan.
Testatakseen teoriaansa Jenner tartutti lehmärokon 8-vuotiaaseen James Phippsiin.
Poika sairastui lievään kuumeeseen ja parani pian.
Seuraavaksi Jenner tartutti poikaan isorokkoviruksen.
Tutkijan ja potilaan onneksi lypsypiian väite piti paikkansa, eikä poika sairastunut.
Vakuuttaakseen epäilevät kollegansa Jenner toisti kokeensa useilla lapsilla, muun muassa alle vuoden ikäisellä pojallaan.
Jenner antoi lypsypiian kunniaksi keksinnölleen nimen vaccine (rokotus), joka juontuu latinan lehmää tarkoittavasta sanasta vacca.
5. Radioaktiivisuus: Pilvinen sää johti radioaktiivisuuden jäljille
Vuonna 1896 ranskalainen fyysikko Henri Becquerel pani palan uraania valokuvauslevylle, kääri levyn paperiin ja vei käärön ulos.
Hän uskoi, että auringon säteily saisi uraanin lähettämään säteitä, jotka näkyisivät valokuvauslevyllä.
Oli kuitenkin pilvinen päivä, ja pettyneenä Becquerel työnsi paketin työpöytänsä laatikkoon.
Kun hän myöhemmin avasi paketin, hän havaitsi uraanin jättäneen levylle jälkiä vaikka se ei ollut ollut auringossa. Hän oivalsi, että uraani lähetti radioaktiivista säteilyä.
6. Irtosolukoe: Helppo koe paljasti syövän
Georgios Papanicolaou oli havainnut tutkimuksissaan marsunaarailla solumuutoksia ovulaation aikaan.
Vuonna 1923 hän tutki naisten vaginaeritteitä nähdäkseen, esiintyikö sama ilmiö myös ihmisillä.
Yhdellä naisista oli kohdunkaulan syöpä, ja suureksi yllätyksekseen Papanicolaou näki syöpäsolut selvästi mikroskoopillaan.
Hän oivalsi, että kohdun ja kohdunkaulan syövät oli helppo havaita yksinkertaisella kokeella.
Nykyään Papanicolaousin kehittämää irtosolukoetta kutsutaan Suomessa usein keksijänsä mukaan lyhyesti papa-kokeeksi.
7. Mikroaaltouuni: Suklaapatukka antoi idean mikroaltouuniin
Vuonna 1945 yhdysvaltalainen insinööri Percy Spencer työskenteli elektroniikka-alan tehtaassa muun muassa magnetroni-nimisten laitteiden parissa.
Kerran Spencer huomasi sattumalta, että hänen taskussaan ollut suklaapatukka oli sulanut.
Spencer arveli sulamisen johtuneen läheisen magnetronin lähettämistä mikroaalloista ja pani laitteen eteen pussillisen maissinjyviä.
Jyvät alkoivat paukkua, ja pian pussi oli täynnä popcornia. Koe osoitti, että mikroaalloilla voitiin kuumentaa ruokaa, ja johti mikroaaltouunin keksimiseen.
8. Insuliini: Lattialle lirauttanut koira edisti diabeteksen tutkimusta
Vuonna 1889 saksalaiset tutkijat Joseph von Mering ja Oskar Minkowski panivat merkille, että koe-eläimenä käytetyn koiran lirauttaman virtsalammikon ympärillä kuhisi kärpäsiä.
Analyysi paljasti, että koiran virtsa sisälsi runsaasti sokeria ja että eläin sairasti siis diabetestä.
Tutkijat olivat ihmeissään, sillä koira oli ollut täysin terve tullessaan klinikalle muutama päivä aiemmin.
Sen jälkeen siltä oli kuitenkin poistettu haima osana tutkimusta, jolla selvitettiin haiman tehtävää ruuansulatuksessa.
Kaksikko hylkäsi oitis aiemman tutkimuksensa ja alkoi selvittää, miksi koira oli sairastunut diabetekseen eli sokeritautiin, kun siltä oli poistettu haima.
He päättelivät aivan oikein, että haima erittää ainetta, joka säätelee veren sokeripitoisuutta.
Kokeistaan huolimatta Minkowski ja von Mering eivät koskaan oivaltaneet, että nimenomaan haiman erittämä insuliini-hormoni oli elimistön sokeriaineenvaihduntaa ja siten myös veren sokeripitoisuutta säätelevä aine.
He onnistuivat kuitenkin selvittämään diabeteksen syntymekanismin ja auttoivat työllään myöhempiä tutkijoita pääsemään insuliinin jäljille.
9. Taustasäteily: Häly vahvisti teorian alkuräjähdyksestä
Fyysikot Arno Penzias ja Robert Wilson säätivät vuonna 1964 maailman suurimpiin kuulunutta radioteleskooppia.
Miesten harmiksi laitteesta, jonka piti havaita avaruuden halki eteneviä radioaaltoja, kuului koko ajan kohinaa, jota ei saatu loppumaan.
Miehet arvelivat kohinan johtuvan teleskoopissa viihtyvien pulujen ulosteista. Niinpä he ampuivat kaikki laitteen lähistöllä elävät pulut ja puhdistivat sen ulosteista.
Pulujahti ei kuitenkaan tuottanut toivottua tulosta, sillä kohina jatkui. Seuraavaksi turhautunut kaksikko tiivisti kaikki rakoilevat liitoskohdat eristenauhalla – turhaan.
Kosmisen taustasäteilyn ”löytäminen” toi Penziakselle ja Wilsonille useita palkintoja.
Kolme Princetonin yliopiston tutkijaa oli tutkinut jo pitkään ”Big Bangia” eli teoriaa, joka mukaan maailmankaikkeus oli saanut alkunsa valtavassa räjähdyksessä.
He uskoivat, että alkuräjähdys oli synnyttänyt säteilyä, jonka saattaisi havaita uudenaikaisilla radioteleskoopeilla.
Kun Penzias ja Wilson kuulivat Princetonissa tehdystä tutkimuksesta, he vakuuttuivat sitä, että heidän havaitsemansa häiritsevä kohina olikin itse asiassa kosmista taustasäteilyä.
Penziasin ja Wilsonin sattumalta tekemä havainto todisti oikeaksi teorian alkuräjähdyksestä, ja kaksikko sai siitä hyvästä fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 1978.