Maapallon biodiversiteettiä kartoitetaan pian automaattisten erikoislaitteiden ja tilastotieteen voimin

Helsingin yliopiston professori Otso Ovaskaisen johtamassa miljoonahankkeessa kerätään automaattisesti DNA- ja ääninäytteitä ja riistakameroiden kuvia yli 450 paikasta ympäri maailmaa. Tutkijat saattavat näytteiden ja huippuunsa viritetyn tilastollisen analyysin avulla pystyä selvittämään jopa puolet maapallon hyönteisten ja sienten monimuotoisuudesta.

Professori Otso Ovaskaisen johtama LIFEPLAN-hanke on toisena Suomessa saanut erittäin kilpaillun Euroopan tutkimusneuvosto ERC:n Synergy -rahoituksen. Kuusivuotisen, budjetiltaan 12,6 miljoonan euron suuruisen hankkeen tarkoituksena on kartoittaa maailman luonnon monimuotoisuutta uusimpien tieteellisten työkalujen avulla. Tutkijat pyrkivät samalla ymmärtämään esimerkiksi ilmastonmuutoksen ja maankäytön muutosten vaikutuksia eliöstön monimuotoisuuteen.

– Vaikka biodiversiteettiä on tutkittu paljon, valtaosa lajeista on edelleen tieteelle tuntemattomia. Emme tiedä mitä lajeja on olemassa, missä ne ovat, mitä ne tekevät ja miten ne vaikuttavat ekosysteemien toimintaan. Nyt meillä vihdoin on käytössä aivan viime vuosien aikana kehittyneitä ja edelleen kehittyviä menetelmiä, jotka tarjoavat mahdollisuuden selvittää täysin uudella tavalla eliöiden monimuotoisuutta, Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteellissä tiedekunnassa työskentelevä Ovaskainen sanoo.

Otso Ovaskainen sekä hänen yhteistyökumppaninsa Tomas Roslin Ruotsin maatalousyliopistosta SLU:sta ja David Dunson yhdysvaltalaisesta Duke Universitystä eivät lähde kylmiltään maapallonlaajuisen näytteidenkeruun ja analysoinnin pariin. Esimerkiksi Brasilian sademetsälintujen lajistoa on jo aiemmin kartoitettu ääninäytteiden pohjalta, ja sienistä ja hyönteisistä on kerätty laajasti dataa osin automaattisilla laitteistoilla.

Suurin paine on edelleen sienten ja hyönteisten monimuotoisuuden kartoittamisessa.

– Kannattaa muistaa, että me emme edes tiedä näiden ryhmien lajimäärän suuruusluokkaa. Voi olla, että esimerkiksi sieniä on viisi miljoonaa lajia – tai niitä voi olla kymmenen miljoonaa. Tällä hetkellä vain noin 150 000 on kuvattu tieteelle.

Vielä kuvaamattomia lajeja on niin paljon, ettei niitä ehdittäisi koskaan löytää perinteisin menetelmin. Se vaatisi niin pitkän ajan, että suuri osa lajeista ehtisi siinä jo mahdollisesti hävitä. Tässä teknologia tulee avuksi.

Hyönteisnäytteet kerätään telttamaisten Malaise-pyydysten avulla. Sienten tunnistuksessa hyödynnetään matkalaukun kokoista ja auton akulla toimivaa laitetta, joka imee ympäristöstä ilmaa. Ilmavirtaan muodostettava pyörre erottelee pienet hiukkaset, kuten sienten itiöt, koeputkeen. Putken sisällön DNA analysoidaan sitten automaattisesti.

– Alkuvaiheessa ei tietenkään pystytä tunnistamaan esimerkiksi kaikkia sienilajeja, koska niitä ei ole entuudestaan kuvattu tieteelle. Hankkeemme paljastaa, missä sieniheimoissa on paljon lajeja, joita ei ole vielä nimetty tieteelle, missä päin maailmaa niitä esiintyy ja missä eliöiden luokitteluun liittyvää lisätutkimusta tarvittaisiin eniten.

Otso Ovaskainen arvioi, että nyt saadulla rahoituksella voidaan päästä käsiksi jopa noin puoleen maailman biodiversiteetistä hyönteisten ja sienten osalta. Näin saadaan vankka pohja myös havaitsematta jääneiden lajien arviointiin tilastollisin menetelmin.

Mittavaan näytteidenkeruuseen on tarkoitus saada mukaan sata vapaaehtoista ryhmää ympäri maapalloa. Ryhmät pitävät huolta näytteiden keräämisestä kaikille yhtenäisen menetelmän mukaisesti. Hanke puolestaan maksaa laitteet, niiden kuljetukset ja DNA-analyysikustannukset, jotka yhdessä haukkaavat ison osan budjetista.

Vastaavasta, mutta pienimuotoisemmasta maailmanlaajuisesta näytteenotosta ryhmällä on jo aiempaa kokemusta. Otso Ovaskainen olettaakin, että monet aiemmin yhteistyössä toimineet biologit ympäri maailmaa lähtevät uuteen hankkeeseen innolla mukaan. Lisäksi hankkeeseen palkataan tutkimushenkilökuntaa sekä henkilöitä koordinoimaan laite- ja näytekuljetuksia. Myös lakimies on tulossa palkkalistoille, koska DNA-näytteiden lähettäminen rajojen yli vaatii lupaviidakon tuntemusta.

Näytteiden kerääminen on ulospäin näkyvin tehtävä, mutta hankkeen toinen merkittävä tukijalka liittyy tilastotieteen ja bioinformatiikan kehitykseen.

– Kerättävä aineisto on todella laajaa ja monimutkaista. Mehän emme ole kiinnostuneita vain siitä, missä on mitäkin lajeja, vaan siitä, miten päästään taustalla oleviin prosesseihin kiinni tällaisen aineiston avulla. Tätä varten hankkeessa kehitetään kokonaan uusia tilastotieteen menetelmiä, sanoo itseään tilastoekologiksi kutsuva, matemaatikkotaustainen Otso Ovaskainen.

 

Linkit:

 

Statistical Ecology -tutkimusryhmä
ERC Synergy -apuraha