Aihearkisto: Biologia 2019

Daphnian mikroskopointi ja sukupuun tarkastelua

|

Tekijät:  Marjut Kaarsalo-Koskela ja Terhi Närhi

 

Opettajalle:

Kohderyhmänä ovat lukiolaiset, ja työ vastaa lukion opetussuunnitelman (LOPS) BI1-kurssin tavoitteita. Työssä tutustutaan evoluutioon, eliön rakenteisiin ja niiden kehittymiseen, sekä mikroskopointiin tutkimusmenetelmänä ja mikroskooppiin työvälineenä. Oppilaan on hyvä osata etukäteen perusperiaatteet evoluutiosta ja sen etenemisestä. Tunnin kesto n. 90 min.

Eläviä Daphnioita saa tilata akvaariokaupasta, ja ne toimitetaan kylmähorroksessa pienissä pusseissa. Työn jälkeen elävät Daphniat voi kierrättää kalojen ruuaksi esim. palauttamalla ne akvaarioliikkeeseen tai lopettaa liiskaamalla, jolloin kuolleet Daphniat voi huuhdella viemäristä alas (ei eläviä!). Vinkki: Daphniat ovat mielenkiintoisia ja melko helppoja kasvatettavia, joten niitä voi myös pitää mikroskopoinnin jälkeen kasvatettavina ja tarkkailtavina luokassa.

Jos mahdollista, kannattaa katsoa ennen työn aloittamista myös videot Daphnian elinkierrosta ja mikroskoopin käsittelystä (linkit alempana).

Työn ja tutkimisen iloa!

 

Taustaa:

Tutkittavana on Daphnia, joka on pienikokoisten äyriäisten (Crustacea) sukuun kuuluva vesikirppu (Cladocera). Daphniat ovat planktonäyriäisiä, ja tärkeä osa vesien ravintoketjua: ne ovat monen lajin pääasiallista ravintoa. Daphniat itse syövät ravintonaan pääasiassa mikroskooppisia leviä ja vedessä olevaa hajoavaa elollista ainesta suodattamalla.

Daphniat on hyvin vanha suku: uusien tutkimusten mukaan se on vähintään 145 miljoonaa vuotta vanha. Vertailun vuoksi nisäkkäät olivat samaan aikaan vasta rotan kokoisia pikkuotuksia.  Daphniaa käytetään koe-eläimenä esimerkiksi veden laadun tutkimisessa, sillä se reagoi herkästi ympäristömyrkkyihin. Kehon läpinäkyvyys tekee siitä helposti tarkasteltavan (kuva 1.).

Tiesitkö, että Daphnialla on myös enemmän geenejä kuin ihmisellä? Sen geenistö on suurempi kuin millään muulla perimältään tunnetulla eläimellä!

Kuva 1. Daphnia pulex (Kuva: Paul Herbert CC BY-SA 2.5)

Daphnioiden elinkiertoon liittyy sukupolvenvuorottelua, mikä on eläinkunnassa melko harvinaista. Sukupolvenvuorottelussa eliölajilla esiintyy suvullisesti ja suvuttomasti lisääntyviä sukupolvia (kuva 2.). Suurin osa Daphnia-yksilöistä on kesäkaudella suvuttomasti (partenogeneettisesti) syntyneitä naaraita. Syksyisin naaraat muodostavat hedelmöittymiskykyisiä munia, kun partenogeneettisesti syntyneitä koiraita alkaa ilmestyä. Hedelmöityttyään munat talvehtivat kuoresta kehittyvän suojan sisällä ja kuoriutuvat keväällä. Munista kuoriutuu diploideja naaraita. Daphnian sikiökammio sijaitsee sen selkäpuolella.

Kuva 2. Daphnian elinkierto (Kuva: Wikipedia Creative Commons, Credit: Dita Vizoso. Suomenkieliset tekstit: Marjut Kaarsalo-Koskela)

Daphnialla on takkimainen, edestä auki oleva selkäkilpi, joka peittää suurimman osan sen ruumiista, ja se liikkuu käsivarsimaisten tuntosarviensa eli antenniensa avulla: liike on kirppumaisen hyppivää. Daphnia kuuluu kidusjalkaisiin: se käyttää jalkojensa liikettä hapekkaan veden ja ruuan ohjaamiseen kehoonsa. Sillä on vain yksi verkkosilmä, joka on syntynyt kahden silmän yhteensulautumasta (kuva 3.).

Kuva 3. Daphnian rakenne

(Kuva: Credit Julie McMahon (University of Illinois at Urbana-Champaigni), suomenkieliset tekstit: Marjut Kaarsalo-Koskela)

 

Daphnian sukupuu: Daphnioiden sukupuuta tarkastellessa huomaa niiden kuuluvan suvultaan Daphnioihin, heimoltaan Daphniidaeen (Daphniat), alalahkoltaan Cladoceraan eli vesikirppuihin, lahkoltaan Diplostracaan, luokaltaan Branchiopodaan eli kidusjalkaisiin, alajaksoltaan Crustaceaan eli äyriäisiin, pääjaksoltaan Arthropodaan, eli niveljalkaisiin, kunnaltaan Animaliaan eli eläinkuntaan ja domeeniltaan Eukaryaan, (tumallisiin) (kuva 4.).

Tietoa kladogrammista: Polveutumishistoriaa kuvaavaa sukupuuta eli kladogrammia tarkastelemalla voi tutkia eliön evoluutiohistoriaa. Kladogrammi on diagrammi, joka kuvaa ryhmien välisiä evolutiivisia suhteita. Se perustuu fylogeniaan, joka on evolutiivisten suhteiden tutkimista. Joskus kladogrammeja kutsutaan fylogeneettiseksi puuksi (vaikka niiden välillä on pieniä eroja). Menneisyydessä biologit saattoivat ryhmitellä eliöitä vain niiden ulkomuodon perusteella. Nykyään, genetiikan ja biokemian kehityttyä, biologit voivat tutkia yksilöitä tarkemmin ja löytää kaavan niiden evoluutiossa ja ryhmitellä niitä sen mukaisesti. Menetelmää kutsutaan evolutiivisen luokituksen kladistiikaksi. Analyysissä tutkitaan eliöiden kehityslinjoja eli kladeja etsimällä niiden yhteisiä uusia toiminnallisia piirteitä, eli synapomorfisia tuntomerkkejä. Nämä uudet piirteet esiintyvät myöhemmin kehittyneissä eliöissä, mutta eivät aiemmin kehittyneissä, joten tällaisen piirteen ilmestyttyä kantamuoto ja sen jälkeläiset muodostavat monofyleettisen ryhmän, joka on eriytynyt muista kehityslinjoista, ja muodostaa uuden haaran evoluutiopuuhun.

Kuva 4. Daphnian kladogrammi.  (Kaavio: Marjut Kaarsalo-Koskela.  Kuvat ylhäältä: Musca domestica, Wikimedia Commons, USDAgov, CC BY-SA 3.0. Lebadidae, Wikimedia Commons, M. Bushmann, CC BY-SA 3.0.  Nebalia bipes, Wikimedia Commons, Hans Hillewaert, CC BY-SA 4.0. Diaptomus, Wikimedia Commons, credit: NOAA, Great Lakes Environmental Research Laboratory. Daphnia Magna, Wikimedia Commons, Dita Vizoso, CC BY-SA 3.0. Artemia Salina, Wikimedia Commons, Hans Hillewaert, CC BY-SA 4.0)

Kuvan 4. kladogrammia luetaan vasemmalta oikealle, varhaisimmat vaiheet ovat siis vasemmalla ja oikealle edetään kohti nykypäivää. Haarautumisista voi lukea kehityshistorian ja sukulaisuussuhteita.

 

Lisää tietoa videoilta (engl.):

Daphnian elinkierto:  https://www.youtube.com/watch?v=xbfc30nw1PQ

Mikroskoopin käsittely:  https://www.youtube.com/watch?v=SUo2fHZaZCU

 

Työturvallisuus:

Varo käsitellessäsi työssä tarvittavia objektiivilaseja, ne ovat särkyessään hyvin teräviä!

 

Arvioitu aika:

Tunnin kesto n. 90 minuuttia

 

Pohdittavaksi ennen työtä:

  • Mikä aihe biologiasta kiinnostaa juuri Sinua?
  • Mitä sanasta evoluutio tulee mieleesi?
  • Mitä odotat tunnilta?

 

Pohdittavaksi tunnin jälkeen:

  • Mitä opin / mikä oli uutta?
  • Mikä herätti kysymyksiä?
  • Mitä mielenkiintoista havaitsin mikroskopoinnilla?
  • Muita havaintoja/kokemuksia?

 

Tarvikkeet (kuva 5):

  • työohje ja tehtävät
  • eläviä Daphnioita astiassaan
  • mikroskooppi
  • petrimalja
  • objektiivilaseja
  • 3 ml Pasteur-pipetti
  • koontiastia tarvikkeille
  • kännykkä tai läppäri nettiin pääsemiseksi

Kuva 5. Mikroskoopin viereen tarvittavat välineet.  (Kuva: Marjut Kaarsalo-Koskela)

 

Sähköinen sukupuu:

http://www.wellcometreeoflife.org/interactive/

 

Kuva 6. Mikroskoopin osat.  (Kuva: Miika Koskela ja Marjut Kaarsalo-Koskela)

 

Työohje:

  1. Alkukysely ja -keskustelu
  • Mikä aihe biologiasta kiinnostaa juuri Sinua? Mitä sanasta evoluutio tulee mieleesi? Mitä odotat tunnilta?

2. Mikroskopointi: Ota varovasti suojahuppu pois mikroskoopin päältä. Tutustu mikroskoopin osiin ja toimintaan (kuva 6.).

Jokaisella parilla on mikroskoopin vieressä kaikki tarvittavat välineet sekä Daphniat. Käsittele Daphnioita varoen, ne ovat eläviä olentoja ja melko herkkiä. Kytke virta mikroskooppiin ja tarkista että valo syttyy.

3. Kun mikroskooppi on valmis, harjoittele Pasteur-pipetillä pienen pisaran tiputtamista ensin petrimaljalle. Harjoiteltuasi riittävästi ota pipetillä varovasti yksi Daphnia astiasta ja tiputa se hyvin pienen vesipisaran sisällä objektiivilasille. Kun olet onnistunut siirtämään Daphnian vesipisarassa lasille, siirrä se varovasti mikroskooppiin tarkastelua varten. Pidä huolta että Daphnia ei kuivu mikroskopoinnin aikana, lisää tarvitaessa pieni määrä vettä pipetillä.

4. Tarkastele Daphnioita eri suurennoksilla. Mikä suurennos sopii parhaiten tarkasteluun? Ole varovainen, kun käännät revolverissa objektiiveja: suurin on pidempi kuin muut eli nosta ne ylös ennen kuin käännät suurimmalle suurennokselle! Tutki Daphnioita: löydätkö sydämen, tuntosarvet (antennit), sikiökammion ja mahdollisesti alkioita siellä? Mikä osa on Daphnian kuorta? Montako lyöntiä minuutissa arvioisit sydämen lyövän?

5. Vie mikroskopoinnin jälkeen ”käytetyt” Daphniat varovasti takaisin astiaansa upottamalla objektiivilasit veteen. Kaada varovasti elävät Daphniat myös omasta kupistasi samaan yhteiseen astiaan. Kuolleet Daphniat voi huudella viemäriin. Palauta tiskialtaalle muutkin käytetyt välineet: pipetit, objektiivilasit, petrimaljat ja koontiastia, sekä laita mikroskooppi siirtokuntoon ja huputa se.

6. Vastaa tehtävien kysymyksiin ja tarkastele sähköistä sukupuuta.

7. Loppukoonti: vastausten läpikäynti ja keskustelu havainnoista sekä opituista asioista. Voit myös kertoa mielipiteitäsi tai antaa palautetta.

  • Mitä opin / mikä oli uutta? Mikä herätti kysymyksiä? Mitä mielenkiintoista havaitsin mikroskopoinnilla? Muita havaintoja/kokemuksia?

 

 

Oppilaan tehtävät:

Tehtävä 1. Sähköinen sukupuu

Mikä on lähin sukulainen, jonka löydät tästä sähköisestä sukupuusta Daphnialle? Vinkki: käytä apuna Daphnian kladogrammia.

Sähköinen sukupuu: http://www.wellcometreeoflife.org/interactive/

Lähin löytämäni Daphnian sukulainen oli:_____________________________________

 

Tehtävä 2. Analysoi kladogrammia:

Tutki alla olevaa kladogrammia, diagrammissa olevat kirjaimet viittaavat eri innovaatioihin. Yhdistä oikea ominaisuus sopivaan kirjaimeen. (Kladogrammi on yksinkertaistettu, eikä kuvaa hyönteisten oikeaa fylogeniaa.)

Yhdistä oikea ominaisuus oikeaan kirjaimeen:

Kuva 7. (Kuva ja kaavio: Shannan Muskopf, Biology Corner CC BY-SA 4.0, suomenkieliset tekstit: Terhi Närhi)

Tehtävä 3. Luo oma kladogrammi (taulukko 1.)

Jotta voit luoda kladogrammin, sinun täytyy ensin katsoa eläimiä, joita aiot tutkia ja määrittää mitkä piirteet ovat ryhmälle yhteisiä ja uniikkeja. Kirjaa onko taulukon eliöllä kyseistä piirrettä vai ei ja sen perusteella piirrä kladogrammi.

Taulukko 1. (Taulukko: Terhi Närhi)

Piirrä kladogrammi tähän:

 (varaa tilaa kaaviolle)

 

 Lisätehtävä:

Kokeile piirtää tähän Daphnia mikroskopointihavaintojesi mukaan! Mitä elimiä erotit? Millainen on Daphnian rakenne? Minkä/millaisen rakenteen perusteella sanoisit Daphnian kuuluvan äyriäisiin? Entä kidusjalkaisiin?

(varaa tilaa piirrokselle)

 

 

Tillverka ett vattenpreparat – rödlök

|

Då man tillverkar ett preparat placerar man något mellan två tunna glasskivor för att
kunna titta på det i mikroskop. Idag skall ni lära er att tillverka ett eget
mikroskoppreparat, ett vattenpreparat av rödlök.

Vi behöver : Mikroskop, rödlök, objektglas, täckglas, skalpell, pincett, vatten, pipett

1. Skär eller riv av en mycket tunn skiva av den blanka
lökhuden med pincett eller kniv.

2. Placera med pincetten den tunna lökskivan i mitten av
objektglaset.

3. Tillsätt 1-2 droppar vätska på objektglaset, så att det
täcker lökskivan.

4. Ta försiktigt ett täckglas, var noggrann med att inte röra glasets yta.

5. Placera täckglaset på sida så att glasets kant rör i vattendroppen och sänk
sakta ner täckglaset.

6. Sug bort eventuell överlopps vätska med hjälp av papper och kontrollera att
det inte bildas luftbubblor.

7. Pressa försiktigt bort eventuella luftbubblor*.

8. Preparatet är färdigt och redo för mikroskopering!

9. Efter mikroskoperingen lyft på täckglaset och droppa in lite saltlösning.

10. Placera täckglaset tillbaka på sin plats.

11. Observera vad som händer med lökcellerna.

*Om allt för många luftbubblor bildas som inte går att avlägsna på detta sätt kan det hända
att skivan är för tjock, i så fall kan du vara tvungen att upprepa försöket.

-Mathilda Carpelan och Michelle Gustafsson

Klimatstrejk som undervisningsverktyg?

|

Den 5.4.2019 ordnades en landsomfattande klimatstrejk i Helsingfors, vilket resulterade i att många studerande ur andra stadiets läroverk runtom i hela Finland skippade föreläsningen, tenter mm för att delta i denna strejk och rösta. För att kämpa för vår planets framtid och motivera den kommande riksdagen till ett klimatsmartare Finland.

“Ungdomen är här – politiker, vakna upp! Vi drömmer om en human och ekologiskt hållbar framtid. Vi vill begränsa uppvärmningen av klimatet till 1,5 grader. Vi godkänner inte en situation, i vilken Finlands totalutsläpp hotas öka.”

Kraven som ställdes under strejken var följande:

► Finland bör vara kolneutralt innan slutet av år 2028

► Finland förbinder sig till att utöka sina kolsänkor och avverkningen av skogarna får inte tillta

► Finland upphör att använda fossila bränslen innan slutet av år 2035

► Företagsstöd med negativa följder för klimatförändringen dras in och utsläpp bör i framtiden beskattas

► Under följande valperiod bör det satsas det betydligt mera på kollektivtrafiken och den lätta trafiken

 

En fråga som uppkommer i samband med detta är hur passar klimatstrejker likt denna in i skolmiljön ? Kan man lära sig något av en klimatstrejk och hur skulle dessa kunna användas som undervisnings möjlighet?

Enligt min åsikt kan strejker fungera som ett mycket bra sätt att visa elever att deras röst har en betydelse. Om det finns något man tycket är fel eller orättvist i vårt samhälle har man som invånare rätt att låta sin röst bli hörd. Strejker sker hela tiden i vårt samhälle och är i många fall en del av framtida arbetsliv. Därför kunde det vara bra att som en del av undervisningen informera mer om rättigheterna som en finländsk medborgare, och vilken inverkan strejker och demonstrationer haft ur historisk synvinkel. Genom att lära ut detta till högre grad kunde man visa eleverna att deras röst har betydelse och att allmänheten i flera fall i historien, genom demonstrationer och strejker, kunnat inverka på beslutsfattares beslut.

Klimatuppvärmningen har på senaste tid varit ett mycket omdiskuterat ämne och många i olika länder ordnade klimatstrejker har ökat förståelsen för situationen. Genom demonstrationer och strejker har allmänheten visat sin åsikt och på många ställen har detta även synts i val och politikers ögon öppnats. Till följd av detta har även klimatet blivit en viktig del av valdebatten i Finland samt i hela EU. Detta utgör även ett ypperligt tillfälle för elever att få delta i evenemang och lära sig mer om hur man kan inverka, vad du själv kan göra och hur man kan använda sin röst för att säkerställa en bättre framtid.

Viktigt i undervisningssammanhang är även att man säkerställer att studenterna vet de samhälleliga ”reglerna” och vars och ens ansvar. Därigenom ökas vetskapen om att man i vissa fall måste överväga ifall man vill visa sitt stöd.

Vad ska lärare överväga om och när de tar sin grupp till en demonstration?

Det finns många olika faktorer som måste tas i beaktande innan en lärare kan besluta att ta med sig elever till en demonstration eller uppmuntra dem att delta. Åldern av eleverna har en mycket stor inverkan på om detta skall vara tillåtet eller inte. Begrundande över demonstrationens/strejkens bakomliggande orsaker är även mycket viktig då det finns vissa ämnen som kan vara mycket känsliga för allmänheten. Klimatdemonstrationer, marscher eller strejker och liknande kunde eventuellt fungera som gynnsamma miljöer för elever, dels för att de kan lära sig något men även för att visa att de har en möjlighet likt denna att få sin röst hörd. Speciellt vid klimatstrejker skulle många unga eventuellt kunna motiveras till att bry sig mer om planeten och ge dem hopp om vår framtid.

Effektiviteten av en strejk beror även mycket på i vilken ålder studenterna är. I detta fall var det huvudsakligen fråga om studeranden ur andra stadiets läroverk som själva fullständigt eller till stor del  ansvarar för sina studier och utbildning. Detta innebär att det i många skolor är frivillig närvaro på föreläsningar. Lärarna är inte ansvariga för om studenter deltar eller ej och det är fullständigt på studenternas ansvar att komma ikapp i studierna. Pga denna situation kommer en strejk i dessa skolor troligen inte ha så allvarliga följder och inte uppmärksammas. Oftast är det eleven själv som får negativa konsekvenser av detta, inte skolan i sig. Studeranden har på detta sätt väldigt liten makt vid strejker. Därför är demonstrationen i samband med strejken i många fall betydligt viktigare, då denna uppmärksammas av media. Speciellt vid studerandenas klimatstrejk var demonstration och marschen av stor vikt, då alla studenter samlades och visade sitt stöd.

Strejker kommer dessutom för många även att förekomma i framtida arbetsliv så vore det inte bra att redan i tidig ålder få eleverna att inse vikten av det hela? Därför kunde deltagande i strejker och demonstrationer, som stöder ett viktigt ändamål, vara en del av utbildningen.

Tyvärr tror jag dock att det är många elever av olika åldrar som skulle utnyttja situationer, samt skolans uppmuntran att delta, som en ursäkt att slippa skolan. Detta skulle kunna vara en negativ följd för skolans del. Hur man tex i gymnasier skall hitta en balans mellan att ge eleverna möjligheten att uttrycka sina åsikter, utan att ha en negativ inverkan på inlärningen kan vara en mycket svår balans att hitta.

 

31.5.2019

Michelle Gustafsson