Ympäristön aiheuttama stressi – kuinka perhonen siitä selviää?

Elinympäristössä tapahtuvat muutokset vaativat eliöiltä sopeutumiskykyä, jotta elämä uudessa ympäristössä olisi mahdollista. Akatemiatutkija Marjo Saastamoinen haluaa selvittää sopeutumiseen vaikuttavat mekanismit.

"Tutkimuskohteemme on täpläverkkoperhonen ja sen muodostama metapopulaatio, joka elää Ahvenanmaan luonnostaan kuivilla rantaniityillä. Metapopulaatiolla tarkoitetaan useiden saman lajin populaatioiden muodostamaa kokonaisuutta, joka elää pirstoutuneessa elinympäristössä jakautuneena moniin isompiin ja pienempiin paikallispopulaatioihin", Saastamoinen kertoo.

Täpläverkkoperhosen ekologia tunnetaan monelta osin jo erittäin hyvin, koska professori Ilkka Hanskin johtama tutkimusryhmä on työskennellyt aiheen parissa yli 20 vuoden ajan. Nyt alkavaan uuteen tutkimukseen Marjo Saastamoisen ryhmä on saanut Euroopan tutkimusneuvostolta ERC:ltä viisivuotisen rahoituksen.

ERC-projektin rinnalla Saastamoisella on käynnissä Suomen Akatemian rahoittama tutkimus, jonka tavoitteena on selvittää ekologisten ja genettisten tekijöiden vaikutusta immuunivasteeseen täpläverkkoperhosen luonnonpopulaatioissa.

Keinovalikoima ympäristörasituksia vastaan

"Olemme jo aiemmissa tutkimuksissa osoittaneet, että kesän kuivuudella on suuri merkitys paikallisten täpläverkkoperhospopulaatioiden selviytymiseen. Kuivina kesinä perhosten täytyy joko siirtyä paremmille elinalueille tai toukkien jotenkin selvitä kuivalla ravintokasvilla. Se osa populaatiota, joka ei siihen kykene, kuolee sukupuuttoon."

"Aiemmista tutkimuksista tiedetään myös, että uusille elinympäristölaikuille siirtyneet aikuiset ovat parempia liikkumaan, ja että liikkuvuus on perinnöllinen ominaisuus. Toisaalta tiedetään, että perhosen toukat voivat selviytyä kuivuudesta, mutta yksilöt ja perhekoot ovat silloin pienempiä."

"Pärjäävätkö kuivalla ravintokasvilla elävät toukat ehkä siksi, että jo niitä edeltävä sukupolvi tuli kuivalta alueelta ja ne ovat sopeutuneet kuivuuteen? Mitkä siis ovat ne mekanismit tai jopa yksittäiset stressinsietokykyyn vaikuttavat geenit tai geenien säätelyyn vaikuttavat epigeneettiset tekijät, muun muassa sitä haluamme selvittää uudessa tutkimuksessamme."

Saastamoinen kertoo, että ERC-projektissa he aikovat avata tutkimusalueen, jota luonnonpopulaatioilla ei ole vielä juurikaan tutkittu, mutta jonka merkitystä esimerkiksi ihmisen immuunivasteeseen on viime vuosina alettu ymmärtää: mikrobiota eli suolistobakteerit.

"Tiedetään, että perhosen suoliston mikrobiota on peräisin ravintokasvista, siis alun perin maaperästä. Nyt pääsemme tutkimaan kasvin ja hyönteisen välistä vuorovaikutusta: Kuinka toukka pystyy hyödyntämään resurssit huonompilaatuisesta ravintokasvista? Mikä osuus siinä on mikrobiotalla?"

"Kuivuus vaikuttaa todennäköisesti myös kasvien puolustukselle tärkeiden sekundääriaineiden muodostukseen. Nämä aineet ovat tärkeitä myös toukalle samasta syystä, ja mikrobiotalla voi olla osuutta toukkien kykyyn eristää näitä aineita ravintokasvistaan", selittää Saastamoinen.

Laboratoriotutkimuksia luonnonpopulaatiolla

"Mikä tekee uudesta tutkimuksestamme todella merkityksellisen ja myös uraauurtavan on se, että nyt pystymme tekemään tällä ekologisesti hyvin tunnetulla lajilla myös kokeellisia tutkimuksia laboratoriossa", sanoo Saastamoinen.

"Voimme linkittää ekologisen tiedon ja kokeelliset tulokset. Koska tunnemme koko Ahvenanmaan ketoverkoston, voimme valita populaatioita eri kuivuusalueilta, tehdä laboratoriokokeita tietyn toukkapesän yksilöistä ja samalla sitten nähdä, miten tutkitun pesän sisarukset luonnossa selviävät talven yli. Pystyvätkö naaraat valitsemaan menestyksekkään paikan munintaan? Entä mitä saamme selville yksilöiden DNA:sta ja suolistobakteereista?"

Yhteys ilmastonmuutokseen

Täpläverkkoperhosen on siis aiemmin tiedetty elävän luontaisesti pirstoutuneessa elinympäristössä, jossa alueiden välinen kuivuus ei noudata synkroniaa.

"Nyt viimeisen 5-10 vuoden ajan epäsynkroniaa ei ole enää niin selvästi havaittu, vaan jos jossain on kuivaa, niin on kuivaa kaikkialla perhosemme asuttamilla kedoilla", kertoo Saastamoinen.

"Jos ilmastonmuutoksesta johtuva ääri-ilmiö osuu useille perättäisille vuosille, se rajoittaa täpläverkkoperhosen mahdollisuuksia selviytyä ja on uhka koko populaatiolle. Tämä lisää selviytymisstrategioiden tutkimuksen ajankohtaisuutta ja merkittävyyttä", Saastamoinen pohtii.

Teksti: Katri Pajusola
Kuvat: Marjo Saastamoinen