8. Energiaa ja raaka-aineita saadaan ruuansulatuksen avulla

Solujen aineenvaihdunta vaatii energiaa ja rakennusaineita

Ihminen tarvitseee energiaa muun muassa tasalämpöisyyden ylläpitämiseen, aineiden aktiiviseen kuljettamiseen verenkierrossa, lihassolujen supistumiseen ja hermoimpullssien etenemiseen.

Elimistön tulee myös saada rakennusaineita solujen ja kudosten uusiutumiseen. Näitä rakennusaineita ovat esimekiksi aminohaot, kivennäisaineet ja vitamiinit.

Ruuansulatuskanava

• Ruuansulatuskanavaan kuuluvat noin 7 metriä pitkän ruuansulatuskanavan lisäksi sylkirauhaset, haima, maksa ja sappirakko.
• Ruuansulatukseen kuuluu
• Ravintoaineiden mekaaninen hienontaminen.
• ruuansulatusentsyymien eritys.
• ravintoaineiden pilkkoutuminen entsyymien avulla.
• pilkkoutuneitten ranvintoaineiden imeytyminen verenkiertoon.

Ruuansulatuksen kulku ja entsyymit

• suu
• sylkirauhasten erittämä amylaasi pilkkoo hiilihydraatteja disakkarideiksi.
• hampaat hienontavat ruuan.
• Nielu
• nielemisrefleksi siirtää tuuan eteenpäin.
• Ruokatorvi
• Sileiden lihasten liike kuljettaa ruokaa mahaan.
• Maha
• varastoi ruokaa, sekä lämmittää ja steriloi sitä.
• Erittää suolahappoa ja pepsiiniä.
• pepsiini pilkkoo proteiineja aminohappoketjuiksi.
• Ohutsuoli
• haima erittää haimanestettä (useita eri entsyymejä)
• sappirakko erittää sappinestettä
• haimaneste 
• proteiinit, hiilihydraatit ja lipidit pilkkoutuvat soluille sopivaan muotoon.
• rasvahapot ja monoglyseridit siirtyvät nukkalisäkkeden imusuoniin.
• glukoosi, aminohapot, ja nukleenihapot siirtyvät nukkalisäkkeiden verisuoniin.
• Paksusuoli
• veden ja ionien talteenotto.
• paksusuolessa elävät bakteerit tuottavat K- ja B12-vitamiineja.
• Peräsuoli
• pilkkoutumaton aines, bakteereja ja kuolleita suoliston soluja.
• Peräaukko

Ruuansulatuskanavan toimintaa säädellään hermoston ja hormonien avulla

Sympaattinen ja parasympaattinen hermosto osallistuu ruuansulatuskanavan säätelyyn. Sympaattinen hermosto hidastaa ruuansulatusta, kun taas parasympaattinen hermsto kiihdyttää sitä. Keskiaivoissa oleva hypotalamus säätelee kylläisyyden tunnetta ja reagoi tyroksiini ja veren glukoosipitoisuuteen.

Ohutsuolen seinässä olevat aistinsolut mittaavat ruuansulatuskanavan PH arvoja, sekä seinämien venytystä. Myös ravintoaineiden pilkkoontuminen ja pilkkoutumistuotteiden määrät havaitaan aistinsoluilla.

Ravintoaineet käytetään tai varastoidaan

• Keho varastoi osan imeytyneistä ravintoaineista glykokeeninä tai rasvana.
• Rasva on tehokkain tapa varastoida suuria määriä energiaa.
• Maksan solut voivat muokata aminohapoista glukoosia ravinnonsaantiin.

7. kappale hengitystä tapahtuu kaikkialla elimistössä

Ihminen hengittää jatkuvasti, eikä hengittämättä pärjää kovinkaan kauan. Hengityksen tarkoitus on kuljettaa soluille happea, jota solut käyttävät soluhengityksessä. Hengitys on prosessi, joka koostuu viidestä eri vaiheesta. 1)keuhkotuuletus, 2)kaasujen vaihto keuhkorakkuloiden ja varen välillä, 3)kaasujen kuljetus veressä, 4)kaasujen vaihto veren ja solujen välillä, sekä 5)soluhengitys.

Hengityselimistön osat

• nenä ja nenäontelo
• suu ja suuontelo
• nielu
• kurkunkansi
• kurkunpää
• henkitorvi
• keuhkoputket
• keuhkot
• keuhkopussit
• kylkivälilihakset
• pallea

Soluhengityksessä tarvitaan happea

Hapellista ilmaa virtaa henkitorvea ja kauhkoputkia pitkin keuhkorakkuloihin eli alveoleihin. Keuhkorakkuloissa tapahtuu kaasujen vaihtaminen, missä keuhkorakkuloiden pinnalla olevista hiussuonista siirtyy keuhkorakkuloiden sisälle hiilidioksidipitoista ilmaa ja vereen siirtyy happipitoista ilmaa. Kaasujen vaihdos tapahtuu diffuusion vaikutuksesta eli aine siirtyy suuremmasta pitoisuudesta pienempään pitoisuuteen. Keuhkorakkuloiden ja hiussuonien välillä on oltava pitoisuusero koko ajan tai kaasut eivät siirry keuhkorakkuloiden ja hiussuonien vaälillä.
Veri kuljettaa happea kehon jokaiselle solulle, missä happea käytetään palamisreaktiossa, josta muodostuu energiaa ja hiilidioksidia. Hiilidioksidi siirtyy takaisin vereen ja se poistuu elimistöstä uloshengittäessä. Energia varastoituu ATP:hen, josta sitä vapautuu muiden solujen käyttöön.

Hengityksen säätely

• aikuinen hengittää noin 12-14 kertaa minuutissa
• rasitksessa hengityksen minuuttitilavuus voi kohota 200 litraan
• hengitystä säätelee ydinjatke
• hengityksen tarve lisääntyy kun elintoimintojen aktiivisuus kasvaa
• hengitystä säädellään myös hormonaalisesti

Tehtävä 1.

Mitä merkitystä seuraavilla rakenteilla on hengitykselle.

1) hengitysteiden limakalvot?

Hengitysteiden limakalvoihin tarttuu suurin osa hengitysilman epäpuhtauksista. Värekarvat kuljettavat epäpuhtaudet kohti nielua, mistä ne kulkeutuvat vatsaan, missä entsyymit ja suolahappo alkavat hajottaa niitä. 

2) kurkinkansi?

Kurkunkansi sijaitsee henki- ja ruokatorven yläpäässä ja se tukkii henkitorven suun nieltäessä, jotta ruokaa ei joituisi henkitorveen.

3) keuhkorakkulat?

Keuhkorakkuloissa tapahtuu kaasujen vaihdos, missä hengutysilmassa oleva happi siityy hiussuonien punasoluihin ja veressä oleva hiilidioksidi siirtyy keuhkorakkuloiden sisäpuolelle, mistä se poistuu kehosta.

4) pallea?

Pallea toimii hengityslihaksena, joka supistuu sisäänhengittäessä ja rentoutuu uloshengitettäessä.

5) ydinjatke?
Säätelee hengityksen tehokkuutta, mittaa veren PH arvoa, sekä hiilidioksidipitoisuutta.

6) hemoglobiini?
Punasolujen proteiini, joka kuljettaa happea.

6. Verenkierto toimii elimistön kuljetusjärjestelmänä.

Verenkiertoelimistöllä on monia tehtäviä

verenkiertoelimistö koostuu sydämestä, valtimoista ja laskimoista, sekä hiussuonista. Verenkierron päätehtävänä on toimittaa soluille happea ja kuljettaa pois hiilidioksidia, mutta verenkierto kuljettaa myös esimerkiksi proteiineja, hormoneja ja kuona-aineita. Veri kulkeutuu muualta kehosta sydämeen ja palaa sieltä takaisin.

Sydän on nelilokeroinen lihaspumppu

Sydän koostuu verkkomaisesta sydänlihaskudoksesta. Sydän sykkii kalvomaisen sydänpussin sisällä, jonka ansiosta sydän pystyy sykkimään lähes kitkattomasti. Sydämen sisällä väliseinä jakaa sydämen oikeaan ja vasempaa puoliskoon. Nämä puoliskot jakautuvat vielä eteisiin ja kammioihin. Eteisien ja kammioiden välissä ovat eteiskammioläpät, jotka estävät verta kulkeutumasta kammiosta eteiseen. Sydämen pinnalla on sepelvaltimoja, jotka huoltavat sydäntä. Sydämen sykettä säätelee sinussolmuke, joka muodostaa itsestään etenevän, eteisistä kammioihin johtuvan, impullssin. Sydämen sykkeessä vuorottelevat lepovaihe (diostele) ja supistumisvaihe (systole). Myös hormonit säätelevät sydämen toimintaa. Esimerkiksi lisämunuaisten pinnasta erittyvä adrenaliini ja noradrenaliini saavat sydämen sykkimä nopeammiin.

veren kierto elimistössä

1. veri saapuu sydämen oikeaan eteiseen onttolaskimoja pitkin.
2. sydän pumppaa veren oikeaan kammioon.
3. oikeasta kammiosta veri pumpataan keuhkovaltimoihin, joita pitkin veri kulkeutuu keuhkoihin ja hapettuu.
4. Keuhkoista veri palaa sydämen vasempaan eteiseen keuhkolaskimoja pitkin.
5. vasemmasta eteisestä veri pumpataan vasempaan kammioon.
6. sydän pumppaa veren aorttaan, josta se kulkeutuu ympäri kehoa.

Miten veri liikkuu verisuonissa? Sydämen syke aiheuttaa paineen, jonka seurauksena veri virtaa paineella sydämestä aorttaan. Valtimojen sienämät ovat paksut ja kimmoisat, jotta ne pystyvät joustamaan ja näin kestämään enemmän painetta. Sydän aiheuttaa kaksi paineaaltoa. Niinsanotun ylä- ja alapaineen. Yläpaine johtuu sydämen supistumisesta ja alapaine sydämen rentoutumisesta. Lakimoiden sisällä on läppiä, jotka estävät veren kulkeutumasta väärään suuntaan. Lakimoiden seinät ovat paljon ohuemmat kuin valtimoiden. Lihasten supistumiset auttavat verta virtaamaan laskimoissa kohti sydäntä.

Kuva ishmisen sydämestä.

Imusuonisto

Imusuonisto kokoaa hiussuonista kudoksiin tihkunutta veriplasmaa.Imusuonissa on suuria aukkoja, jotta suurimolekyyliset proteiinitkin mahtuisivat kulkeutumaan niistä. Imusuonet ovat paljon ohuempia kuin laskimot. Imusuonissa kulkeva imuneste kulkeutuu imusolmukkeiden läpi, jossa on mikrobeja tuhoavia valkosoluja.

Veren rakenne

• veriplasma
• punasolut
• valkosolut
• verihiutaleet

5. Hormonit ovat elimistön toimintaa sääteleviä viestiaineita.

Hormonit säätelevät kehon toimintaa yhdessä hermoston kanssa. Hermosto ja hormonit toimivat lujasti yhdessä. Hormoneja erittyy vereen umpirauhasista, jotka valmistavat hormoneja. Hormonit vievät viestejä ympäri kehoa ja vaikuttavat siten solujen toimintaan. Hormonit vaikuttavat yleensä hitaammin kuin hermosto, mutta niiden vaikutusaika eli vaste on pidempi. Hormonitoimintaa säätelee aivoissa oleva aivolisäke, sekä hypotalamus.

Umpirauhaset ja niistä erittyvät hormonit.

• käpyruhanen
• melatoniini: säätelee vireystilaa ja muita biologisia rytmejä.
• kilpirauhanen
• tyroksiini: säätelee aineenvaihduntaa ja vaikuttaa kasvuun ja kehitykseen.
• adrenaliini: tehostaa fyysistä suorituskykyä rasituksessa ja stressissä.
• lisäkilpirauhaset
• parathormoni: säätelee kehon kalsiumtasapainoa.
• aivolisäkkeen etulohko
• somatotropiini (kasvuhormoni): ja muita umpirauhasia sääteleviä hormoneja.
• aivolisäkkeen takalohko
• oksitosiini: säätelee kohdun lihasten ja maitorauhasten toimintaa
• ADH: veren takaisin imeytyminen munuaisissa.
• lisämunuaiset
• Kuorikerros: kortisoli: tehostaa proteiinien pilkkoutumista ja glykokeenivarastojen käyttöönottoa.
• Ydin: adrenaliini: tehostaa fyysistä suorituskykyä.
• haiman umpieritteiset saarakkeet
• glukagoni: tehostaa glykogeenien pilkkoutumisen glukoosiksi maksassa.
• insuliini: tehostaa glukoosin siirtymistä verestä lihaksiin, maksaan ja rasvakudoskseen.
• kivekset
• testosteroni. tehostaa siittiöiden muodostumisen, lisää luustolihasten kasvua ja vaikuttaa sukupuoliominaisuuksien kehittymiseen.
• munasarja
• estrogeeni: edistää munasolujen kypsymistä, ylläpitää kuukautiskiertoa, sekä vaikuttaa sukupuoliominaisuuksien kehittymiseen.
• progesteroni: vaikuttaa kuukautiskiertoon ja ylläpitää raskautta.

Hormonit kulkeutuvat veressä.

Hormonit erittyvät umpirauhasista suoraan vereen ja kulkeutuvat veren mukana ympäri kehoa. Solut, joissa on reseptorimolekyylejä ottavat vastaan hormonien valittämän viestin ja muuttavat toimintaansam joko lisäämällä- tai vähentämällä toimintaansa. Reseptorimolekyylit ovat yleensä proteiineja. Hormonien vaikutus kestää vain tietyn aikaa, sillä veressä ja kudoksissa olevat entsyymit hajottavat hajottavat hormoneja.

Hormonit voidaan lukea kahteen eri luokkaan. Vesi- ja rasvaliukoisiin. Vesiliukoiset hormonit kulkeutuvat solun kalvossa olevaan reseptoriin, jonka muoto muuttuu sen vastaanotettua hormonin. Reseptori välittää viestin solulimaan, missä se vaikuttaa solun toimintaan ja geneihin. Vesiliukoiset hormonit vaikuttavat nopeammin ja niiden vaikutus on lyhytkestoisempaa kuin rasvaliukoisten hormonien.

Rasvaliukoiset hormonit kulkevat veressä kiinnyttynienä proteiineihin. Irrotessaan proteiineista ne kulkeutuvat solukalvon läpi ja kiinnittyvät reseptoreihin solun sisällä, missä ne vaikuttavat suoraan geeneihin ja solun toimintaan.

stressi

Stressillä tarkoitetaan kehon  reaktiota fyysisiin tai psyykkisiin rasituksiin. Stressin aikana kehon stressihormonien erutys tehostuu, jolloin keho alkaa tuottaa esimerkiksi adrenaliinia. Stressi voidaan jakaa kahteen erilaiseen stressiin lyhyt- ja pitkäkestoiseen. Lyhytaikainen stressi lisää aivojen endorfiinin tuotantoa, joka aiheuttaa mielihyvän tunteen ja valmistaa kehoa tulevaan koitokseen. Pitkäkestoinen stressi on huonoksi elimistölle. Se heikentää puolustuskykyä ja saattaa elimistön epävakaaseen tilaan.

4. Hermostossa informaatio kulkee nopeasti ja tarkasti

Hermosto jaetaan keskus- ja ääreishermostoon.

Hermosto kuljettaa vieste kehossa paikasta toiseen ja se osallistuu kehon säätelyyn yhdessä hormonien kanssa. Hermostolliset viestit ovat nopeita sähkökemiallisia impulsseja, jotka voivat kulkea jopa noin 100 m/s.

Hermosto voidaan jakaa keskushermostoon jä ääreishermostoonn, joka voidaan jakaa vielä somaattiseen hermostoon ja autonomiseen hermostoon.

Keskushermosto.

Keskushermosto koostuu aivoista ja selkäytimestä. Aivot ovat ihmisruumiin ''orkesterinjohtaja'', joka ohjaa ihmisen toimitaa. Aivoissa sijaitsee suuri määrä hermopäätteitä ja ne kuluttavat paljon happea. Aivot voidaan jakaa neljään osaan isoaivoihin, väliaivoihin, pikkuaivoihin ja aivolisäkkeeseen.

Isoaivot ovat suurin kaikista aivon osista. Isoaivojen pinnalla on harmaata ainetta, jossa on paljon hermosolujen solukeskuksia. Harmaan aineen alla on valkeaa ainetta, jossa on pääosin hermosolujen viejähaarakkeita.

Isoaivot voidaan jakaa neljään osaan:

• otsalohkoon, joka säätelee puheen tuottamista, ajattelua, persoonallisuutta ja tahdonalaisia liikkeitä.
• ohimolohko, jossa sijaitsee kuuloalue. Ohimolohkon sisässä sijaitsee hippokampus, joka toimii tiedon käsittelijänä ja on merkityksellinen oppimisen kannalta. Hippokampukseen on myös muovautunut kartta ihmisen lähiympäristöstä.
• päälaenlohko, missä sijaitsee lämpö-, kipu- ja paineärsykkeitä käsitteleviä hermosoluja.
• takaraivonlohko, joka käsittelee näköaistia ja muodostaa silmän aistinsoluista tulleista impulsseista kuvia.

Väliaivoissa sijaitsee talamus, hypotalamus, käpyrauhanen ja aivolisäke. Talamus käsittelee aivoihin tulevaa aisteja. Hypotalamus säätelee ihmisen autonomista hermostoa ja on mukana hormonitoiminnan säätelyssä aivolisäkkeen kanssa.

Pikkuaivot säätelevät lihaksiin meneviä impulsseja ja muovaavat niitä sopivan suuruisiksi.

Aivolisäke on yhteydessä selkäytimeen. Aivolisäkkeen osat ovat ydinjatke, keskiaivot ja aivosilta. Aivolisäke säätelee elinten, kuten sydämen, keuhkojen, ja muiden autonomisten elinten toimintaa.

Ääreishermosto.

Ääreishermosto somaattisesta ja autonomisesta hermostosta. Somaattinen hermosto vaoidaan vielä jakaa motoriseen ja sensoriseen hermostoon. Autonominen hermosto taas voidaan jakaa sympaattiseen ja parasympaattiseen hermostoon.

Motorinen hermosto

Motorinen hermosto käsittelee tahdonalaisten lihasten toimintaa yhdessä isoaivojen ja pikkuaivojen kanssa. Viesti lähtee aivoista. Se kulkee selkäytimen kautta ääreisgermostoon ja sitä kautta lihakselle, jota täytyy liikuttaa.

Sensorinen hermosto

Sensorinen hermosto koostuu tuntohermoista, jotka lähettävät impulsseja aivoihin, kun niihin kohdistuu tarpeeksi suuri ärsyke. Sensorinen hermosto toimii yhteistyösä myös motorisen hermoston kanssa. Esimerkiksi refleksit eli heijasteet tapahtuvat kun kädellä koskee jotain terävää. Aistinsolut kädessä lähettävät impulssin selkäytimeen, mistä se siirtyy suoraan motoriseen hermostoon ja takaisin käteen, missä se saa aikaan koukistusliikkeen. Aivoille tieto menee vasta tämän jalkeen.

Autonominen hermosto

Autonominen hermosto säätelee kehon autonomisia osia, kuten sydäntä ja ruoansulatusta. Autonominen hermosto vaoidaan jakaa sympaattiseen hermostoon ja parasympaattiseen hermostoon.

Sympaattinen hermosta on aktiivisena, kun keho on liikkeellä ja parasympaattinen hermosto on toiminnassa, kun ihminen on levossa. Molemmat hermostot ovat toiminnassa koko ajan, mutta ihmisen tilasta riippuen toinen niistä on voitolla.

Miten viesti kulkee hermosolussa?

Viesti tulee hermosoluun tuojahaarakkeen eli dentriitin kautta. Viesti kulkee solukeskuksen läpi tuojahaarakkeeseen eli aksoniin. Aksonista se päätyy synapsiin, missä viesti kulkee eteenpäin kemiallisesti. Aksonissa olevat välittäjäainerakkulat avautuvat ja välittäjäaineet kulkeutuvat hermosolujen välisen kuilun kautta reseptoreihin eli vastaanottimiin. Välittäjäaineet saavat reseptorit aukeamaan, jolloin natriumionit kulkeutuvat niistä sisään. Tämän jälkeen välittäjäaine hävitetään ja reseptori sulkeutuu.

Hermosolussa viesti kulkee eteenpäin, kun hermosolun kalvossa oleva natriumportti avautuu ja positiivisia natriumioneja siirtyy hermosolun sisään, joka on negatiivisten ionien tyttämä. Tämä reaktio saa aikaan viereisen natriumportin aukeamisen ja niin viesti siirtyy eteenpäin. Tapahtuman jälkeen kalium portti avautuu ja päästää kaliumioneja pois solusta, jolloin sen negatiivinen jännite alkaa palautua. Tämän jälkeen natrium- kaliumpumppu alkaa palauttaa ionit takaisin omille paikoilleen.

Hermosolun rakenne.

3. Ihminen on monisoluinen eliö.

Solurakenne

• tuma
• tumakotelo
• tumajyvänen
• solukalvo
• solukalvosto
• glogin laite
• solukalvo
• solulima
• lysosomi
• mitokondriot
• keskusjyväset

Ihmisellä on noin 60 000 miljardia solua. Tietynlaiset solut muodostavat kudoksia, joita ovat hermokudos, lihaskudos, side- ja tukikudos, sekä epiteelikudos.

Kuva eri kudostyypeistä.

Perimä luo perustan ihmiselämälle.

Ihminen saa perimästään puolet isältään ja puolet äidiltään. Geenit vaikuttavat hyvin paljon ihmisen olemukseen. Esimerkiksi ihon- sekä silmienvätiin, käyttäytymiseen ja ruumiinrakenteeseen. Usein tiettyyn ominaisuuteen vaikuttaa monta geeniä yhtä aikaa. Geeneillä ei kuitenkaan voida selittää kaikkea, nimittäin ympäristö muovaa ihmistä paljon. Ihmisellä on yhteensä noin 20 000 geeniä, jotka sijaitsevat 23 vastinkromosomiparissa. Yhdestä geenistä on yleensä olemassa muutamia erilaisia muotoja, joita kutsutaan alleeleiksi.

Mutaatio

Mutaatiolla tarkoitetaan sattumanvaraisia muutoksia soluissa. Esimerkiksi kyky sietää laktoosia. Mutaatiota aiheuttavia tekijöitä sanotaan mutageeneiksi, joita ovat esimerkiksi myrkylliset kemikaalit, kuten dioksidit, alkoholi, tupakka ja ionisoiva säteily. Mutaatioita tapahtuu myös DNA:n kahdentuessa spontaanisti, jolloin DNA:n kahdentumisessa tapahtuu virhe.

Solujen välinen tasapaino

Solut pyrkivät pitämään ihmisen kehon toiminnan tasapainossa mahdollisimman hyvin. Sitä varten solut viestittävät toisilleen vastinaineiden (yleensä proteiinien) välityksellä. Viestiin vastaava solu eli vaste muuttaa solun toimintaa, joko tehokkaammaksi tai heikommaksi, joskus tarpeettomat solut määrätään tuhoutumaan eli puhutaan apoptoosista.

Syöpä aiheutuu solumutaatiosta

Syöpä alkaa aina solumutaatiosta, jonka on voinut aiheuttaa karsinogeenit (tupakka, alkoholi, ionisoiva säteily yms..) tai DNA virheitä tulkitsevissa ja korjaavissa geenien toimintahäiriössä. Syöpä ei ole periytyvä, mutta perimä voi herkistää syövän syntyyn.

Syöpäsolut eivät kuuntele kehon viestintää, vaan ne alkavat lisääntyä nopeaa vauhtia. Syöpäkudos muodostaa pesäkkeen, joka alkaa houkutella verisuonia, jotta se saisi paljon happea. Riittävän suurena syöpäkudos alkaa irtaantua pesäkkeestä ja kulkeutuu verenkierron mukana muualle kehoon ja alkaa muodostaa etäpesäkkeitä.

Syöpää voidaan parantaa muun muassa:

• sädehoidolla
• sytostaateilla
• leikkauksella
• hormoneilla

Mitä aikaisemmin syöpä havaitaan, sitä helpompi se on hoitaa.

2. Kohti ihmisyyttä

Miten ihmisen evoluutiosta saadaan tietoa?

Tieto ihmisen evoluutiosta lisääntyy koko ajan. Teknologian kehittyessä uudet tutkintatavat ja laitteet auttavat saamaan lisää tietoa ihmisen evoluutiosta vuosisatojen saatteessa.

Tietoa saadaan muun muassa modernilla radiohiilimenetelmällä, jossa löydetyn fossiilin radioaktiivisten hiili-isotooppien muuntumista toiseen muotoon voidaan tulkita ja saada tietoa fossiilin iästä. Myös fossiilin DNA rakenteen muuntumista voidaan seurata ja tulkita fossiilin ikää ja verrata DNA rakennetta esimerkiksi aiemmin löydetyn fossiilin DNA:han.

Tutkimalla fossiilien anatoimiaa saadaan myös selville eri evoluution vaiheita. Fossiilista voidaan tutkia esimerkiksi:

• Selkarangan rakennetta, jolla saadaan tietoa pystyasennon kehittymisestä.
• polvinivelten rakennetta tutkimalla saadaan selville liikkumisasento.
• Kallon rakennetta tutkimalla selvitetään muun muassa isoaivojen rakennetta ja aivojen kehittymistä.
• Kurkunpään rakennetta tutkimalla saadann selville ihmisen puhekyvystä.
• Hampaat kertovat ravinnon käytöstä ja eliniän pituudesta.
• Lantion rakenteesata voidaan päätellä syntyvien jälkeläisten aivojen koko.
• Luiden harjanteista saadaan selville niihin kiinnittyneiden lihasten voimakkuudesta.

On olemassa myös teoria, jonka mukaan Afrikan mantereella noin 12 miljoonaa vuotta sitten syntynyt Itä-Afrikan hautavajoama olisi eristänyt sen aikaisen kädellispopulaation. Tämän seurauksena olisi tapahtunut isolaatiota ja eronnut populaatio olisi alkanut muuttua omaksi lajikseen, koska ilmasto mmuuttui dramaattisesti hutavajoaman itäisellä puolella.

Ihminen on sopeutunut liikkumaan kahdella jalalla.

Noin 7-9 miljoonaa vuotta sitten kädellispopulaatio siirtyi asumaan pienenevästä sademetsäalueesta savanneille, joka johti pystyasennon kehittymiseen ja ihmisapinan syntyyn.

Pystyasento oli edellytys uudessa ympäristössä. Tässä muutama esimerkki:

• Savannilla kasvavan korkean ruohon seasta oli parempi näkyvyys pystyasennossa kuin konttausasennossa.
• Pystyasento esti kehon ylikuumenemisen ja vähenti kehoon kohdistuvaa auringon säteilyä jopa 60 prosenttia. Karvoitus väheni, joka tehosti kehon jäähdytystä.
• Pystyasento vapautti kädet, joka mahdollisti työkalujen käytön ja ruoan hankinnan suuremmalla alueella.
• Kahdella jalalla liikuttaessa energian kulutus oli penempää kumaraan asentoon verrattuna.

Ihmisen aivojen kehitys.

Afrikassa alati kuiveneva ilmasto lisäsi kilpailua ravinnon hankinnasta eri populaatioiden välillä. Kilpailun seurauksena osa populaatioista alkoi kadota sukupuuttoon ja osa taas alkoi lisääntyä enemmän.

Työkalujen käyttö tehosti ravinnon hankintaa, joka mahdollisti metsästyksen suuremmalla alueella, sekä monipuolisemman ruokavalion. Myös tulen käyttö auttoi ravinnon kypsentämisessä, jolloin siinä olevat mikrobit tuhoutuivat. Suuremman proteiini- ja energiapitoisuus lisäsi aivojen kasvua. Aivot kehittyivät ihmismäisemmiksi. Esimerkiksi otsalohko suureni, aivojen koko suureni, näkökyky suureni ja aivojen takalohko pieneni.

Metsästys vaati aiempaa suurempaa sosiaalistumista, jonka seurauksena muun muassa kommunikaatiokyky kasvoi. Sosiaalistuminen tehosti resurssien hyödyntämstä ja lisääntymistä.

Noin 70000 vuotta sitten Afrikassa tapahtui suuri tulivuorenpurkaus, jonka uskotaan vähentäneen nykyihmispopulaatiota suuresti. Ihmmiskunta on käynyt läpi pullonkaulailmiön.

Pystyasentoon nousu ei ole tapahtunut hetkessa, vaan siihen on mennyt useita lajeja.

Neandertalinihmiset katosivat sukupuuttoon noin 28000 vuotta sitten, minkä seurauksena maapallon ainoaksi ihmislajiksi jäi homo sapiens eli nykyihminen.

Kappale 1 ihminen on erittäin sopeutuva laji

Ihminen osana kädellisten lahkoa

Ihminen kuuluu kädellisten lahkoon, johon kuuluu noin 360 lajia. Kädellisten lahko onkin neljänneksi suurin nisäkkäiden lahko. Yhteensä nisäkkäiden lahkoon kuuluu noin 5000 lajia.

Kädellisille on yhteistä piirteitä ovat muun muassa raajojen viisi sormea, jotka mahdollistavat hyvän otteen ja mahdollistaa työkalujen käytön.

Kaikilla kädellisillä on hyvä näköaisti, jonka mahdollistavat ruumiinkokoon nähden suuret ja eteenpäin suuntautuneet silmät. Hyvän näköaistin avulla kädellisten on helpompi analysoida maaston syvyyttä.

Kaikilla kädellisillä on myös kohtuullisen suuret ja poimuiset aivot. Tämä antaa kädellisille hyvän oppimiskyvyn. Jälkeläiset myös kehittyvät hitaasti, mikä tehostaa oppimiskkyä.

Ihmisen sopeutuminen ympäristöön

Ihmisen sopeutumisesta miljoonien vuosien varrella on nähtävissä muun muassa:

• pystyasennosta
• hyvästä lämmönsäätelykyvystä
• kallon ja hampaiden muodosta
• älykkyydestä muihin lajeihin verrattuna
• monismutkaisten työkalujen käytöstä
• lisääntymisestä (piilo-ovulaatio)
• puhekyvystä

Kulttuurievoluutio on muokannut ihmisen puhekykyä ja tehokkuutta toimia yhteisöissä.