Itä-Suomen yliopiston tutkijoiden genomitutkimus alkoi rusakoista. Se avasi tutkijoille tien eurooppalaiseen genomitutkimuksen verkostoihin.
- Teksti Marianne Mustonen
- Kuvat Niko Jouhkimainen ja Mikko Suonio, Metsähallitus
Itä-Suomen yliopiston tutkijat ovat viime vuosina ahkeroineet useiden eliöiden genomien parissa. Tähän mennessä he ovat selvittäneet rusakon, metsäjäniksen sekä saimaannorpan perimän. Metsäpeuran genomi on parhaillaan tekeillä. Kaikkiaan suomalaisissa yhteistyöhankkeissa on selvitetty 20 eliön genomit.
Genomien sekvensointi ei olisi mahdollista ilman nopeaa menetelmäkehitystä.
– Nykyaikainen biotieteellinen tutkimus on todella laiteintensiivistä. Nykyisillä tutkimusresursseilla on vaikeaa koittaa pysyä monen alan kehityksen kärjessä. Sen sijaan esimerkiksi DNA-sekvensointi on nyt mahdollista ulkoistaa erittäin kustannustehokkaasti kaupallisille toimijoille, kertoo professori Jaakko Pohjoismäki ympäristö- ja biotieteiden laitokselta.
– Tämä on nykyään todella tasa-arvoinen tieteenala. Tutkimusta tehdään omalla tietokoneella, josta on yhteys supertietokoneeseen. Meidän ei siis tarvitse kilpailla siitä, kenellä on enemmän resursseja.
Tutkijoiden selvittämät genomit ovat mukana Euroopan genomireferenssiatlas -hankkeessa, jonka tavoitteena on kartoittaa tulevien vuosien aikana valtavat määrät genomeja. Suomessa eliölajeja on noin 50 000, koko Euroopassa niitä voi olla jopa 100 000. Itä-Suomesta hankkeeseen on kerätty näytteitä myös harvinaisista petokärpäsistä ja muista uhanalaisista hyönteisistä.
Pisimmällä genomien kartoituksessa on Darwin Tree of Life -projekti, jossa sekvensoidaan Brittein saarilla tavattuja eliöitä. Project Psyche -hankkeessa taas keskitytään sekvensoimaan Euroopan kaikki perhoslajit, Itä-Suomesta tässä on mukana esimerkiksi haapaperhonen.
– Vauhti on kova perhosgenomien selvittämisessä. Nyt valmiina on yli 1000 perhosta, yhteismäärän ollessa 11 000, Pohjoismäki toteaa.
– Perhoset valittiin mukaan sen vuoksi, että niiden genomit ovat pieniä ja helppo koota. Ne ovat myös sympaattisia ja hyvin tunnettuja eliöitä. Perhostutkimuksessa on tärkeää selvittää miten genomit muuttuvat evoluutiossa ja miten perhoset sopeutuvat esimerkiksi ilmaston lämpenemiseen.
Metsäjäniksen ja rusakon elintapastrategiat poikkeavat toisistaan merkittävästi
Rusakon ja metsäjäniksen geneettisiä eroja tutkitaan edelleen Suomen Akatemian rahoittamassa hankkeessa. Tutkimuksen tavoitteena on yrittää ymmärtää niiden elintapastrategioita.
– Lajeilla on tietty määrä energiaa käytössä, jonka ne voivat käyttää joko lisääntymiseen tai ikääntymiseen. Rusakko lisääntyy paljon ja kasvaa nopeasti, kun taas metsäjänis voi elää jopa 19-vuotiaaksi, mutta se lisääntyy hitaammin, Pohjoismäki kertoo.
Metsäjänis ja rusakko ovat eriytyneet yhteisestä kantamuodosta noin kolme miljoonaa vuotta sitten, sopeutuen erilaisiin elintapoihin ja -ympäristöihin. Esimerkiksi metsäjänis menestyy talvisessa pohjolassa, huonollakin ravinnolla.
– Sopeutumiseen voi vaikuttaa esimerkiksi aineenvaihduntaero, joka näkyy siinä, että rusakon solut kasvavat nopeammin. Kun tunnemme molempien perimät ja geenisisällöt, voimme tulkita mikä perimän ero voisi olla tämän taustalla. Viljellyissä soluissa voi myös kokeellisesti varmistaa liittyykö kyseinen geenimuoto tarkasteltuun ominaisuuteen. Voimme muokata geeniä ja seurata tämän vaikutusta solun kasvuun tai johonkin aineenvaihduntareittiin.
– Metsäjänis elää vanhemmaksi ja se näyttäisi investoivan perimänsä korjaamiseen rusakkoa enemmän. Tätä tutkimustietoa voidaan hyödyntää myös ihmisten sairauksien hoidossa tai ikääntymisen tutkimuksessa. Esimerkiksi syöpä on sairaus, jossa solut jakautuvat hallitsemattomasti. Jotkut lajit herkempiä syövälle, joten esimerkiksi solujen jakautumisen erojen ymmärtämien on tärkeää, hän sanoo.
Metsäpeuran genomia puolestaan tutkitaan Suomen Kulttuurirahaston Pohjois-Karjalan rahaston tuella. Genomi on peräisin Korkeasaaren eläintarhassa syntyneeltä urosvasalta, jonka korvamerkinnän yhteydessä otetusta pienestä ihonpalasta tutkijat ovat kasvattaneet solulinjan.
Nisäkäsgenomien korkeatasoinen tutkimus perustuu laadukkaisiin solulinjoihin.
Jaakko Pohjoismäki
Professori
– Meillä on Joensuun kampuksella solueläintarha, jossa on muun muassa kymmenen saimaannorpan solunäytteet. Tämä on ainakin teoriassa tapa säilöä uhanalaisen lajin perimän monimuotoisuutta elävässä muodossa.
– Solueläintarhan soluja voidaan ohjelmoida kantasoluiksi, ja niitä on mahdollisuus kloonata, mutta tähän tarvittaisiin sijaisemoja. Biopankkiamme voidaan käyttää tulevaisuudessa eliöiden tutkimuksessa. Vaikka solut ovat toiminnoiltaan ja rakenteeltaan varsin yksinkertaisia, on niillä selviä lajikohtaisia eroja, jotka heijastavat varsin monimutkaisiakin koko organismintasoisia ilmiöitä.
Tällä hetkellä tutkijoita kiinnostaa erityisesti saimaannorpan genomi ja solulinjat, sillä niillä voitaisiin selvittää vesielämään sopeutumista ja geneettisen monimuotoisuuden vaikutuksia.
– On ollut upeaa huomata, miten avoin ja innostava eurooppalainen genomitutkimuksen yhteisö on. Kilpailun sijaan luotetaan yhteistyöhön ja tiedon jakamiseen, hän toteaa.
