Lämpenevässä maailmassa kamppaileva kärpäslaji vei tutkijan Skotlantiin

Noora Poikela selvittää lämpöherkän mahlakärpäsen avulla keinoja, joilla lajit voivat vauhdittaa sopeutumistaan ilmastonmuutokseen. Väitöskirjatyön aikana solmittu kontakti johdatti hänet postdoc-tutkijaksi maineikkaaseen St Andrewsin yliopistoon.

Drosophila flavomontana, tuttavallisemmin mahlakärpänen, elää Pohjois-Amerikassa Kalliovuorilla ja maanosan länsirannikolla. Tyypillisesti pienikokoinen kärpänen elelee lammen, puron tai muun vesistön lähistöllä – se tarvitsee hajonnutta puuainesta ja siinä eläviä mikrobeja.

Vähän aikaa sitten tutkijat havaitsivat, että mahlakärpänen on hyvin herkkä korkeille lämpötiloille eikä selviä, jos lämpötila nousee reilusti yli 30 celciusasteen. Sinällään epäonninen ominaisuus tekee kärpäsestä hyvän tutkimuskohteen, kun halutaan selvittää, kuinka erilaiset lajit selviävät ilmastonmuutoksen myötä. Siksi se on myös evoluutiogeneetikko Noora Poikelan tutkimuslaji.

Skotlantilaisessa St Andrews -yliopistossa postdoc -tutkijana työskentelevä Poikela on kiinnostunut miten ihmisen aiheuttamat häiriöt vaikuttavat luonnonpopulaatioihin ja millaisia keinoja populaatioilla on selviytyä häiriöistä. Hänen mielestään on kuitenkin vaarallista ajatella, että lajit sopeutuvat lämpenevään ilmastoon ja sään ääri-ilmiöihin.

”Osa lajeista varmasti sopeutuukin, mutta lukuisia lajeja myös katoaa jatkuvasti pysyvästi maailmasta.”

Myös Drosophila flavomontanan tulevaisuus näyttää epävarmalta. Lämpötilojen nousun ennusteiden avulla voidaan laskea, että kärpäsen elinala tulee kutistumaan valtavasti lähivuosina.

Bakteerit muuntautuvat vikkelästi

Ilmastonmuutoksen myötä monet lajit ovat alkaneet siirtyä kylmemmille seuduille, mutta se ei yksin riitä lämmöltä suojautumiseen. Perinteisesti lajien oletetaan sopeutuvan ympäristömuutoksiin olemassa olevan geneettisen muuntelun tai uusien hyödyllisten mutaatioiden eli perimän muutoksien avulla. Molempiin liittyy kuitenkin rajoitteita, Poikela kertoo.

Geneettinen muuntelu perustuu lajipopulaation kantamaan ”geenipooliin” eli tiettyihin geeneihin, joista yksilöillä voi olla hieman eri versioita. Yhden geenin tietty muoto voi johtaa vaikkapa parempaan lämmönsietoon, toinen huonompaan.

”Jos populaatiossa ei ole oikeanlaista geneettistä materiaalia muuntelua varten, se ei pysty sopeutumaan.  Vaikka tarvittavaa materiaalia olisikin, ilmaston lämpeneminen voi tapahtua niin vauhdilla, ettei populaatio muuntaudu tarpeeksi nopeasti”, Poikela sanoo.

Hyödylliset mutaatiot taas ovat satunnaisia ja hyvin harvinaisia – siksi myös niiden valjastaminen populaation käyttöön on hidasta.

Poikela keskittyykin selvittämään, onko lajeilla käytössään keinoja, jotka voisivat vauhdittaa sopeutumista. Erityisesti hän tutkii lajien välistä risteytymistä ja isäntälajiensa kanssa vuorovaikutussuhteessa eläviä symbionttisia bakteereja.

Kun geneettinen materiaali siirtyy lajilta toiselle risteytymisen myötä, seurauksena voi siirtyä ilmastonmuutokseen sopeutumisen kannalta hyödyllisiä ominaisuuksia hyvinkin nopeasti. Viime vuosina on myös alettu paremmin ymmärtämään, että lajien sisällä elävät bakteerit – samaan tapaan kuin esimerkiksi ihmisen suolistobakteerit – voivat vaikuttaa voimakkaasti isäntälajinsa ominaisuuksiin.

”Se on mahdollisesti yksi keino sopeutua nopeasti, koska bakteerit muuntautuvat ja liikkuvat lajien välillä vikkelästi”, Poikela kertoo.

Risteytyminen on viimeinen oljenkorsi

Lajien sopeutumista vauhdittavat prosessit voivat myös olla riskejä luonnon monimuotoisuudelle. Esimerkiksi geenimuotojen siirtyessä lajilta toiselle seurauksena voi olla lajien sulautuminen yhteen. Lajeista voi myös tulla keskenään niin samankaltaisia, että toinen häviää kilpailun ja kuolee sukupuuttoon.

”Meidän ei pitäisi siis liikaa luottaa näihin sopeutumisen viimeisiin oljenkorsiin, vaan pyrkiä hillitsemään ja pysäyttämään ilmastonmuutoksen eteneminen”, Poikela korostaa.

”Mutta koska ilmastonmuutos tapahtuu jo, sopeutumiskeinojen merkitystä on tärkeää selvittää.”

Käytännössä Poikela tutkii, onko mahlakärpäsissä jo tapahtunut lajien välistä risteytymistä, ja millaisiin ominaisuuksiin se on mahdollisesti vaikuttanut. Entä onko merkkejä kärpäsissä elävien bakteerien aiheuttamista muutoksista? Lisäksi hän tekee laboratoriossa niin kutsuttua kokeellista evoluutiotutkimusta. Siellä Poikela voi testata suoraan, miten kärpäset reagoivat lämpöön.

Maailmalta uusia menetelmiä ja verkostoja

Nykyisin aiempaa harvempi nuori tutkija lähtee ulkomaanjaksolle. Noora Poikelalle oli kuitenkin selvää, että hän halusi väitöskirjan jälkeen suunnata maailmalle. Esimerkiksi rahoituksen saamisessa kansainvälinen kokemus voi olla ratkaisevaa, mutta Poikelaa ulkomailla työskentely kiinnosti myös puhtaasta uteliaisuudesta.

”Nyt on elämässä sellainen vaihe, että pystyi lähtemään ulkomaille. Niin miksen lähtisi?”

Skotlantiin ja St Andrewsin yliopistoon hän päätyi osin henkilökohtaisen kontaktin kautta. Evoluutiobiologian professori ja St Andrewsin yliopiston professori Michael Ritchie oli mukana Poikelan väitöskirjan ohjausryhmässä, ja tämän osaaminen ja persoona jäivät mieleen. Myöhemmin Poikela tiedusteli yhteistyön mahdollisuutta, ja hänelle aukesi paikka Ritchien johtamasta tutkimusryhmästä. Tärkeää oli myös se, että Skotlannista Poikelan kumppanille – joka on hänkin tutkija – löytyi mielenkiintoisia työmahdollisuuksia.

Poikela on nyt kaksivuotisen tutkijakautensa puolivälissä, ja ihastunut Skotlannissa erityisesti jylhään luontoon ja lämpimiin ihmisiin. St Andrewsin yliopistossa vaikutuksen on tehnyt kansainvälinen ja rento työympäristö: vaikka laitos on pienehkö, siellä työskentelee ihmisiä joka puolelta maailmaa.

”Olen toki oppinut uusia menetelmiä, mutta parasta on kuitenkin ollut tutustua ihmisiin ja saada paljon uusia kontakteja.”

Teksti: Heini Huhtinen
Kuvat: Ville Hoikkala

Noora Poikela on saanut rahoitusta ulkomaiseen tutkimusjaksoonsa säätiöiden post doc -poolin kautta. Säätiöiden yhteinen apurahapooli on perustettu vuonna 2009 edistämään tutkijoiden kansainvälistymistä. Jenny ja Antti Wihurin rahasto on yksi poolia rahoittavista säätiöistä.