Solunsisäiset mekanismit auttavat ymmärtämään lajien ekologiaa ja evoluutiota

Itä-Suomen yliopiston ja Tampereen yliopiston tutkijat ovat julkaisseet arvostetussa Molecular Ecology -tiedejulkaisusarjassa kattavan tutkimuksen lajierojen vaikutuksesta solujen keskeisimpiin ylläpitomekanismeihin. Tutkimuksen malliorganismeina käytettiin kotoista rusakkoa (Lepus europaeus) ja metsäjänistä (Lepus timidus).

Rusakkoon ja metsäjänikseen johtaneet kehityslinjat erosivat toisistaan noin kolme miljoonaa vuotta sitten. Metsäjänis kehittyi Beringian alueella, ja sen lähimmät sukulaislajit elävät nykyisin Amerikassa ja Kaukoidässä. Eurooppaan metsäjänis levisi varhain ja eli täällä jo jääkaudella, omaten nykyisin yhtenäisen levinneisyysalueen Pohjoismaista Venäjän Kaukoitään. Rusakko puolestaan on todennäköisesti lähtöisin Lähi-Idän tai Kaspian alueelta, ja sen lähimmät sukulaislajit elävät nykyisin Afrikassa ja Lähi-Idässä.

Kehityshistoriansa takia metsäjänis on kylmään ja lumisiin talviin sopeutunut taigametsien ja arktisen laji, kun rusakko puolestaan on avoimien ja lämpimämpien elinympäristöjen laji. Erilaisten elinympäristösopeumien lisäksi lajeilla on merkittäviä muita eroja. Rusakko tulee sukukypsäksi aikaisemmin ja saa enemmän poikueita kuin metsäjänis. Metsäjänis on puolestaan huomattavasti rusakkoa pitkäikäisempi, omaa korkeamman ruumiinlämpötilan ja tulee toimeen laadultaan heikommalla ravinnolla. Nämä erot ovat syntyneet vuosimiljoonien saatossa erilaisten luonnonvalinnan paineiden muovaamina, ja ne pohjautuvat eroihin lajien perimässä. Eroistaan huolimatta lajit risteytyvät ja saavat lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä. Tutkijat olivat erityisen kiinnostuneita siitä, miten nämä perimän erot vaikuttavat solujen kaikista perusteellisimpiin ylläpitomekanismeihin, ja voivatko näiden mekanismien erot selittää joitain keskeisiä eroja lajien biologiassa.

Tutkiessaan neljästä rusakosta ja neljästä metsäjäniksestä eristettyjä solulinjoja, tutkijat huomasivat perustavanlaatuisia eroja useiden geeniryhmien ilmentymisessä. Eräät näistä saavat rusakon solut jakautumaan useamman kuin metsäjäniksen, mikä korreloi lajien ikääntymis- ja kypsymiserojen kanssa. Solujen jakautumisen ero pystyttiin jäljittämään eroihin solukierron säätelyssä. Myös solujen energia-aineenvaihdunnassa esiintyi eroja, jotka yhdessä solusyklin säätelyn kanssa osoittavat eroja siinä, miten lajit investoivat eri tavoin elimistön eri tehtäviin ja mitkä näiden kustannukset ovat. Samat investointierot todennäköisesti myös heijastuvat lajien erilaisessa ikääntymisessä ja lisääntymisessä.

Tutkimus auttaa ymmärtämään eliöiden sopeutumien taustalla vaikuttavia perimän ominaisuuksia, erilaisten elintapastrategioiden kustannuksia solutasolla, sekä molekyylitason lajierojen vaikutusta lajien risteytymiseen. Jotkin jänissoluista tehdyt havainnot ovat relevantteja myös ihmisen muinaisten risteymien, ikääntymismuutosten ja aineenvaihduntasairauksien ymmärtämisessä. Tutkimus myös osoitti, että viljeltyjä soluja voidaan käyttää hyvin monipuolisesti myös luonnoneläinten ekologisten ja fysiologisten ominaisuuksien tutkimuksessa, mikä vähentää tarvetta näytteiden keräämiselle ja eläinkokeille.

Linkki tutkimukseen: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/mec.16755

Lisätietoja:

Molekyylibiologian ja genetiikan tutkimusjohtaja Jaakko Pohjoismäki, p. +358 29 445 3052, jaakko.pohjoismaki@uef.fi