Miten ohjaisit evoluutiota?

Maailman meno on monen mielestä kiihtynyt. Charles Darvin ajatteli 1800-luvulla, että evolutiivinen kehitys tapahtuu pikkuhiljaa, ”ajan hitaassa juoksussa”, mutta nykytutkijat osaavat havaita ja mitata tätä DNA-muutoksiin perustuvaa luonnonvalintaa lähestulkoon reaaliajassa. Mitä pienempi ja lyhytikäisempi eliö on, sen nopeammin lajin geenit muuttuvat. Lääkärit huomaavat tämän jokapäiväisessä työssään bakteerien antibioottiresistenssissä, mutta myös aitotumalliset oliot noudattavat nopeasti evoluution sääntöjä.

Evoluutio on nopeuden lisäksi myös monimutkaista yhteispeliä, jossa genetiikka ja ympäristö vaikuttavat toisiinsa jatkuvasti. Ympäristön muutoksen esiin tuoma yhden lajin geneettinen kehittyminen vaikuttaa helposti toisten lajien elinympäristöön esimerkiksi kilpailun kautta. Tämä taas puolestaan muuttaa näiden lajien genetiikka ja ketjureaktio on valmis. Ei siis ole yhdentekevää, miten muutamme lajien geenejä tai ympäristöä. Rachael Lallensackin (2018) artikkeli on hyvä yleistajuinen uutiskatsaus aiheeseen.

Konkreettisia havaintoja nopean evoluution vaikutuksista ekologisiin verkostoihin on tehty kasveilla, levillä, hyönteisillä ja pienillä selkärankaisilla, kuten kaloilla. Suomalaisetkin ovat Ilkka Hanskin (1953-2016) johdolla olleet mukana ekologisen evoluution mittaamisessa ja pohtineet eri lajien muutosten vaikutuksia kokonaisuuteen.

Hyvin visuaalinen ja ymmärrettävä koe tehtiin kummitussirkkoihin kuuluvalla Timema bartmani -lajilla, jolla on kaksi eri värimuotoa, joilla on omat isäntäkasvit. Lajin raidalliset edustajat pärjäävät paremmin raidallisilla kasveilla ja kokovihreät viihtyvät yksivärisillä isäntäkasvin lehdillä, joista linnut eivät huomaa niitä. Kun eri muotoja vaihdetaan kokeellisesti lehdiltä toiselle, alkaa selviytymiskilpailu, jossa huonosti maastoutuvat yksilöt nopeasti häviävät pelin ja pullonkaulasta läpi pääsevät vastaavasti lisääntyvät (Farkas ym 2013). Uutta tutkimuksessa oli havainto siitä, että näkyvä ruoka-aitta houkuttelee lintuja paikalle niin paljon, että myös muut hyönteislajit joutuvat syödyksi ja evolutiivisen paineen alle. Tämä taas parantaa kasvien menestymistä, ainakin niin pitkäksi aikaa, kunnes hyönteiset taas ovat kehittäneet huomaamattomamman ulkoasun geneettisen variantin.

Nopeaa evoluutiota tapahtuu lähes aina, kun ympäristö muuttuu. Evoluution ja ekologian tutkijat ovat tehneet mitattavaa tutkimusta äkillisissä luonnontapahtumissa, kuten hirmumyrkyissä ja tulipaloissa, ja dokumentoineet kuinka luonnossa lähes kaikki vaikuttaa kaikkeen. Spontaanien tapahtumien lisäksi kysymyksiä eri eliöiden ja/tai ympäristön muuttumisen vaikutusta toisiin lajeihin voidaan lähestyä myös kokeellisesti. Avoimessa ympäristössä tehtävää manipulaatiota osataan kuitenkin onneksi välttää, sillä esimerkiksi Australian kaniongelmasta ja muista vanhingoista on otettu opiksi. Esimerkiksi kalojen populaatioita ja evoluution vaikutuksia ekologiaan voidaan tutkia hallitusti mm. suurilla pusseilla (Best ym 2017) tai häkeillä (Simon ym 2017), jotka sijoitetaan järvi- tai muuhun vesiympäristöön. Opimme luonnon vuorovaikutuksesta tällä tavoin vielä paljon, mutta lienee jo nyt selvää, että takaisinkytkennät genetiikan ja ympäristön välillä ovat monimutkaisia ja joskus yllättäviä.

Mitä merkitystä tällä on ihmisen kannalta? Nopea vastaus on, että emme tiedä vielä. Joka tapauksessa muuttuvien ympäristöjen vaikutus lajien kirjoon ja eri populaatioiden genetiikkaan voi tapahtua nopeasti, mikä kehottaa varovaisuuteen. Esimerkiksi ilmastonmuutos tulee lähes varmasti muuttamaan elinympäristöjämme ja sen vaikutuksia on vaikea ennakoida.

Kun nykyään osaamme muuttaa eliöiden geenejä ja/tai valita suosimamme lajit, tulisi pitää huolta siitä, että monimuotoisuus säilyy. Tämä koskee vielä nykyään lähinnä kasveja ja tuotantoeläimiä, mutta kuten tutkimuksista näemme, jonkin luonnon osan muuttaminen vaikuttaa myös muihin eliöihin. Lyhytnäköinen hyöty esimerkiksi ruokakasvien viljelyssä voi muuttua pitkäaikaiseksi haitaksi, jos (kun) emme tiedä miten monimuotoisuus ja takaisinkytkennät toimivat. Lääketieteessä tiedämme, että joskus on lähes pakko ottaa riskejä, mutta tällöinkin niistä olisi hyvä sopia yhdessä, ja tehdä päätöksiä jotka perustuvat parhaaseen saatavilla olevaan tietoon.

Kokonaan toinen asia on vielä se, että kun toivomme omien lapsiemme olevan mahdollisimman hyvin pärjääviä ja jonain päivänä ”korjailemme” ihmisen geenejä, olisi hyvä muistaa, että ympäristön muuttuessa voikin olla, että valitsemme väärät geenimuodot. Selkeitä sairauksia aiheuttavia muutoksia lienee järkevä korjailla, mutta voi olla että erilaisiin ominaisuuksiin ja ulkonäköön vaikuttavat geenit olisi hyvä jättää rauhaan toistaiseksi.

Edes yksilön, saati sitten kokonaisen lajin geneettinen ohjailu on riskipeliä alati muuttuvassa ympäristössä. Ei liene järkevää lajin kannalta, että kaikki muuttuisivat perimältään homogeenisiksi tavoitellessamme esimerkiksi Kenin ja Barbien ulkonäköä. Erilaisuus on rikkautta, myös geneettisesti.

Viitteet:

Best RJ ym. (2017) Transgenerational selection driven by divergent ecological impacts of hybridizing lineages. Nat Ecol Evol. 11:1757-1765.
Farkas TE (2013) Evolution of camouflage drives rapid ecological change in an insect community. Curr Biol. 23(19):1835-43.
Lallensack R (2018) Nature 554, 19-21
Simon TR ym. (2017) Local Adaptation in Trinidadian Guppies Alters Stream Ecosystem Structure at Landscape Scales despite High Environmental Variability Copeia, 105(3) : 504-513

Dosentti Kirmo Wartiovaara
Helsingin yliopisto

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *