Alta-joen lohet päätyivät Nature-lehden kansikuvaan – geenitutkimus voi auttaa myös ihmistä

Suomalais-norjalainen lohitutkimus pääsi arvostetun Nature-lehden numeron kanteen.

luonto
Nature-lehden kansi
Nature-lehden kansi.Nature

Naturen jouluviikon kaunis kansikuva tiivistää hyvin lohen kokoa koskevan tutkimuksen tuloksen. Kuvassa kaksi lohta makoilee kutuaikana Norjan Alta-joen pohjassa. Toinen on isompi toista.

– Oikealla puolella on kolme vuotta meressä ollut metrinen kymmenkiloinen naaraslohi ja sen vieressä vasemmalla kyttäilee tilaisuutta selvästi pienempi, noin 70-senttinen kaksi vuotta meressä ollut koiraslohi. Molemmat näyttävät tuon kuvan perusteella ilmeisen tyytyväiseltä tilanteeseen eli tässäkin tapauksessa koiraalta on ollut ihan järkevä päätös tulla vuotta naarasta aiemmin kutemaan, muotoilee tutkimusprofessori Jaakko Erkinaro Luonnonvarakeskuksen, Luken Oulun toimipisteestä.

Sama geeni on mukana säätelemässä ihmisen murrosiän alkamista.

Graig Pimmer

Mullistava geeni

Turun yliopiston, Luonnonvarakeskuksen ja useiden norjalaisten tutkimuslaitosten yhteistutkimushanke paljasti lohen perimästä yksittäisen geenin, joka vaikuttaa erittäin voimakkaasti sukukypsyysikään ja täten myös lohen koon vaihteluun. Geeni määrää lohen koon sen palatessa mereltä kotijokeensa kutemaan.

– On biologisesti merkittävää, että voi olla yksi erittäin voimakkaasti vaikuttava geeni, joka määrää lohen sukukypsyyden, jokeen paluun ja lohen koon. Toinen merkittävä asia on se, että tämä geeni vaikuttaa sukupuolten välillä asiaan eri tavalla, kiteyttää Erkinaro.

Jo Natureen pääsy on iso juttu

Vuonna 1869 perustettu Nature on vanhimpia ja arvostetuimpia kaikkia tieteenaloja käsitteleviä lehtiä. Siinä esitellään vuosittain monen luonnontieteen alan tärkeimmät saavutukset. Jo Natureen pääsy sinänsä on merkittävä asia, kanteen päätymisestä puhumattakaan.

– On hienoa että meidän tutkimuksemme on päässyt näin näkyvälle paikalle, korkeimmalle mahdolliselle kansainväliselle foorumille ja saa maailmanlaajuisen huomion. Tuohon lehteen on vaikea saada julkaisuja läpi. Tämäntyyppistä ekologian ja genetiikan yhdistäviä biologian alan tutkimusta ei pysty tämän korkeammalla tasolla julkaisemaan, toteaa Erkinaro.

Tuohon lehteen on vaikea saada julkaisuja läpi.

Jaakko Erkinaro

Sukupuolten kesken erilaista yhden geenin säätelyä ei ole aiemmin havaittu luonnossa

Jos lohi saa molemmilta vanhemmiltaan kyseessä olevan geenin myöhäisen paluun muodon, se tulee kotijokeensa myöhemmin eli suurempana. Jos se taas saa molemmilta vanhemmiltaan geenin aikaisen paluun muodon, se tulee aikaisemmin.

– Se jännittävä asia on se, että jos yksilö saakin toiselta vanhemmaltaan myöhäisen ja toiselta aikaisen paluun geenin, se vaikuttaa sukupuoliin eri tavalla. Tässä tapauksessa koiraat tuppaavat tulemaan aikaisemmin ja naaraat myöhemmin. Tällaisen sukupuolten välisen konfliktin selvä konkreettinen ilmentymä on biologisesti uusi asia, sanoo Erkinaro.

Tutkimusprofessori Jaakko Erkinaro, Luke Oulu
Tutkija Jaakko ErkinaroTimo Sipola / Yle

Jokeen nousevan sukukypsän lohen koko riippuu merellä vietettyjen vuosien määrästä. Lohen merivaelluksen pituuden geneettistä taustaa ei ole aiemmin tunnettu, ja sen ottaminen huomioon lohikantojen hoidossa on ollut vaikeaa.

Kun naaras on iso, se tuottaa enemmän mätimunia ja enemmän poikasia seuraavaan sukupolveen. Kun koiras on iso, se pystyy hallitsemaan ja vallitsemaan kutualueita, ja saa naaraitten huomion. Koko on periaatteessa hyvin suoraviivaisesti menestymistekijä lisääntymisessä. Mutta koiraalla asia ei ole aivan näin yksinkertainen.

Geeni säätelee sukukypsyysikää eri tavoin koirailla ja naarailla

Sekä koiras- että naaraslohien koko ja menestys lisääntymisessä kasvavat, mitä pidempään ne viipyvät meressä ennen sukukypsyyden saavuttamista. Samalla kuitenkin kasvaa riski menehtyä ennen lisääntymismahdollisuutta.

– Merellä vietettyjen vuosien määrä lisää myös kuolemanriskiä. Mitä pidempään lohen merivaellus kestää, sitä suurempi riski sillä on menehtyä ja mahdollisuus kutea edes yhden kerran pienenee, pohtii Erkinaro.

Koiraalla lisääntymisdynamiikka toimii kuitenkin monipuolisemmin kuin naaraalla. Koiraslohen on tavallaan valittava joko mahdollisimman pitkä merivaellus jolloin kasvetaan mahdollisimman suureksi tai optimoitava mahdollisuus päästä hengissä lisääntymään edes sen yhden kerran.

– Myös pienemmät koiraat saattavat olosuhteista, tilanteesta ja lohikannan rakenteesta riippuen olla jopa ihan yhtä menestyksekkäitä kuin suuremmatkin. Koiraille tämä geeni antaa mahdollisuuden valita erilaisia strategioita, koska tässä on tekijä joka sukupuolilla toimii hieman eri tavalla, selittää Erkinaro.

Geenin löytäminen auttaa lohikantojen hoidossa

Koska eri sukupuolet hyötyvät saman geenin eri muodoista, luonnonvalinta suosii molempia muotoja ja ne säilyvät lohikannoissa.

– Tämän seurauksena sukukypsyysiän vaihtelu säilyy populaatiossa, mikä lisää lohikantojen vakautta ja sopeutumiskykyä. Tutkimuksen tulokset vaikuttavat oleellisesti lohikantojen sukukypsyysiän ja -koon vaihtelun säilyttämismahdollisuuksiin, lisää Erkinaro.

Monilla lohikannoilla sukukypsyyden saavuttamisen ikä, eli merivuosien määrä, on alentunut. Siihen tiedetään monia syitä kuten kokoon perustuva valikoiva merikalastus. Kalanviljelylaitoksissa "luonnonvalinnan" prosessit ovat hyvin erilaisia kuin luonnossa ja siellä saattaa olla pikku hiljaa syntymässä taipumusta aikaisempaa sukukypsyysikään. Etenkin kun siihen lisätään luonnoton kasvuympäristö ja poikasvaiheen nopeampi kasvu.

– Ilmiötä voidaan hyödyntää lohikantojen hoidossa ja suojelussa. Erityisesti sukukypsyyden aikaistumista on havaittu kalanviljelylaitoksissa ja ihmisen voimakkaan manipuloinnin kohteena olevissa lohikannoissa. Tämä tutkimuksen perusteella voidaan ajatella, että valinnalla voitaisiin kalanviljelylaitoksissa siirtää selkeästi pienentyneiden tai muuttuneiden lohikantojen sukukypsyysikää kohti kannan alkuperäistä meri-ikäjakaumaa, selittää Erkinaro.

Merkitystä myös ihmisen murrosiän tutkimukseen

Yllättäen sama geeni säätelee myös ihmisen murrosiän alkamista. Tutkimuksen soveltaminen voi edistää jopa murrosiän terveysvaikutusten tutkimista.

– Me tutkimme vain lohia, mutta sattumoisin huomattiin, että ihan sama geeni säätelee myös rasva-aineenvaihduntaa ja sitä kautta murrosiän alkamista myös ihmisellä.

Esimerkiksi poikkeuksellisen varhaiseen tai poikkeuksellisen myöhäiseen murrosiän tulemiseen liittyvien terveysvaikutusten tutkimukseen tällä havainnolla voi olla merkitystä.

– Löytämämme VGLL3 -geeni säätelee rasvojen kertymistä kehoon, mikä on tärkeä muuttuja sukukypsyysiän määräytymisessä. Yllättäen tämä sama geeni on mukana säätelemässä ihmisen murrosiän alkamista. Tulos voi edistää tutkimusta, joka liittyy ihmisen murrosiän ajankohdan määräytymiseen ja myöhäisen tai aikaisen murrosiän terveysvaikutuksiin, toteaa tutkimusta johtanut akatemiaprofessori Craig Primmer Turun yliopistosta.