Miksi lohet muuttuvat pienemmiksi? Laaja suomalainen geenitutkimus etsii syitä maailmanlaajuiseen mysteeriin

Uusi tutkimus selvittää, miten ympäristötekijät ja ravinto vaikuttavat kalojen perimän kanssa kalojen kokoon ja sukukypsyyteen.

lohi
Käpälänuotan saalista Näätämöjoella.
Käpäläverkoilla tänä kesänä pyydettyjä Näätämöjoen lohia.Sara Wesslin / Yle

Muutaman sentin mittaisia lohenpoikasia vipeltää Lammin biologisen aseman kala-altaissa. Nyt puolen vuoden ikäiset kalat paljastavat ehkä tulevaisuudessa, miksi tietty geeni saa toiset kalat nousemaan kutemaan jo yhden merivaellusvuoden jälkeen. Mutta jotkut saman vuosiluokan poikaset nousevat ensi kerran vasta 20-kiloisina viettyään meressä vuosia.

Yli kymmenentuhatta lohenpoikasta kasvaa altaissa kolmen vuoden ajan ja kolmen kuukauden välein niistä otetaan osa näytteiksi mikroskoopin alle. Näin ymmärretään paremmin, miten eri tekijät vaikuttavat kasvuun, mutta myös geeneihin.

Akatemiaprofessori Craig Primmer on tutkinut lohien genetiikkaa jo pitkään. Norjalaisten kumppaniensa kanssa hän löysi lohien sukukypsyysikää säätelevän VGLL3-geenin muutamia vuosia sitten etsiessään merkittäviä kohtia sekvensoiduista lohien geenikartoista.

Tulokset julkaistiin Nature-lehdessä vuonna 2016. (Linkki artikkeliin tässä (siirryt toiseen palveluun).)

VGLL3-geeni selitti liki 40-prosenttisesti, missä iässä lohet nousevat kutemaan Norjan jokiin sekä Tornioon ja Tenoon. Biologit yllättyivät, sillä ennen lisääntymisiän oli ajateltu olevan enemmän monien geenien yhteispeliä.

lohenpoikasia altaassa
Yli 10 000 lohenpoikasta on nyt noin puolivuotiaita ja ne saavat kasvaa Lammin biologisella asemalla vielä parisen vuotta.Sasha Silvala / Yle

– Me emme tiedä tarkkaan, miten geeni vaikuttaa lohen sukukypsyysikään. Näissä tutkimuksissa täällä Lammin biologisella asemalla yritämme ymmärtää, miten tämä geeni toimii molekyylitasolla. Onko vuorovaikutusta eri ympäristötekijöiden kanssa, esimerkiksi ruuan laatu tai lämpötila, akatemiaprofessori Craig Primmer sanoo.

Yllättäen tutkijat huomasivat, että geeni toimii eri tavalla koirailla ja naarailla. Tutkimukset Helsingin yliopiston Lammin biologisella asemalla jatkuvat nelisen vuotta.

Lohenpoikaisia, Lammin biologinen asema
Lammin biologisella asemalla tutkitut lohet ovat Oulu- ja Nevajoen kantaa. Nämä poikaset ovat noin puolen vuoden ikäisiä.Sasha Silvala / Yle

Lohet pienenevät

Kautta maailman on havaittu lohien koon pienentyneen ja saavuttavan sukukypsyyden yhä nuorempina. VGLL3-geeni toimii eri tavoin eri sukupuolilla.

Koirailla sen on havaittu useammin aikaistavan sukukypsyyttä, naarailla myöhäistävän. Useimmiten lohikoiraat kasvavat meressä vain vuoden, ennen kuin palaavat kotijoenlatvaansa kutemaan.

Naaraat pulskistuvat meressä kaksi tai kolme vuotta. Mutta erilaisia sukukypsyysikätyyppejä esiintuu molemmilla sukupuolilla.

Kun lohet kutevat, isot ja voimakkaat uroskalat ovat vahvoilla. Kuitenkin pienet ja vikkelät yksilöt saattavat ehtiä hedelmöittää naaraskalan laskemat mätimunat ja siirtää perimänsä niihin.

Tällöin pienikokoisuus saattaa periytyä ja näkyä koko kalakannassa.

Craig Primmer, akatemiaprofessori
Akatemiaprofessori Craig Primmer on tutkinut lohien genetiikkaa jo vuosia. Uusi tutkimus antaa vastauksia lohien sukukypsyysiän määrittymiseen.Sasha Silvala / Yle

Ainutlaatuinen Tenojoki

Australialaislähtöinen Craig Primmer pitää Tenojoen lohikantaa todella mielenkiintoisena. Tenon eri sivujoissa elää omia lohikantojaan, joiden perimä on omanlaisensa. Se vaikuttaa myös kalojen kokoon.

Tenosta ja sen sivujoista on löytynyt yli 30 geneettisesti eriytynyttä lohikantaa. Vesistön lohipopulaatio lienee maailman monimuotoisin.

– Tenolla on niin monta elinkiertomuotoa, kaikkiaan niitä on löydetty yli sata, sanoo Primmer.

Elinkiertomuodon vaihtelu riippuu siitä, montako vuotta kalat elävät ensin joessa ja montako sitten merellä ennen kutemaan nousuaan. Vaihtelua lisää myös se, kutevatko kalat vain kerran tai useammin.

Tenolla lohet saattavat jäädä jokeen jopa kahdeksaksi vuodeksi ennen merivaellustaan. Sitten osa kaloista viihtyy merellä pitkään ja kasvaa jopa yli 20-kiloiseksi ennen kuin palaavat jokeen.

– Isot lohet voivat olla useaan kertaan kutevia tai sitten ne voivat olla kutemassa vasta ensimmäistä kertaa, akatemiaprofessori kertoo.

lohitutkimus, Lammin biologinen asema
Lohista otetaan kolmen kuukauden välein näytteet. Niistä selviää ravinnon ja ympäristötekijöiden vaikutus myös geeneihin.Sasha Silvala / Yle

Lohet käyttäytyvät eri tavoin

Tenon lohet voivat nousta jokeen kutemaan jopa neljä kertaa, mutta koiraslohet yleensä vähemmän, sillä useimmat niistä menehtyvät lisääntymismenojen jälkeen.

Craig Primmerin mukaan koiraille käy niin, etteivät ne enää osaa palata normaalielämään kutemisen jälkeen.

Isot lohet pystyvät lisääntymään myös voimakkaassa virrassa, missä voimakas naaraskala pystyy siirtelemään pohjakiviä mätinsä suojaksi. Sivujokien kalat ovat usein pienempiä, sillä matalissa latvavesissä kaksikymmentäkiloinen kala ei mahdu enää liikkumaan.

Eri lohikannat ovat siis eriytyneet ympäristönsä mukaan. Craig Primmerin tutkimusryhmän tavoitteena on selvittää, miten paljon ympäristötekijät ovat vuorovaikutuksessa kalojen perimän eli geenien ominaisuuksien kanssa.

Luonnonvarakeskuksen sivuilla olevasta linkistä voit seurata, kuinka paljon lohia nousee Tornion- ja Simojokeen:

LUKE: Tornion- ja Simojoen nousulohiseuranta (siirryt toiseen palveluun)