Taudinaiheuttajat voivat heikentää isäntiensä kuntoa merkittävästi, jopa aiheuttaen niiden kuoleman. Tästä huolimatta lajien välillä on suurta vaihtelua siinä, kuinka paljon ne panostavat puolustukseen tauteja vastaan. Evoluutioteoria ennustaa, että allokaatiokustannukset säätelevät tätä panostusta, mutta hypoteesin testaaminen on ollut haastavaa.
Allokaatiokustannukset tarkoittavat resurssien jakamisen kustannuksia eri elintoimintojen välillä. Kasvien tapauksessa tämä tarkoittaa sitä, että jos kasvi käyttää paljon resursseja, kuten energiaa ja ravinteita, puolustuskyvyn ylläpitämiseen, se voi olla pois muista toiminnoista, kuten kasvusta. Toisin sanoen, kasvi joutuu tasapainottelemaan resurssiensa käytön välillä, mikä voi johtaa siihen, että vahva puolustuskyky heikentää kasvupotentiaalia ja päinvastoin.
Science-lehdessä julkaistussa Helsingin yliopiston tutkijatohtori Michael Giolain ja kasvien biodiversiteetin professori Anna-Liisa Laineen tutkimuksessa hyödynnettiin avoimia tietokantoja, joiden avulla tunnistettiin kasvien puolustuskykygeenit ja kasvua kuvaavat ominaisuudet 184 kasvilajilta. Tulokset osoittivat, että puolustuskykygeenien määrä vaihtelee 44 ja 2256 välillä. Esimerkiksi parsalla on vain 72 resistenssigeeniä kun taas yhdellä chililajikkeella niitä on jopa 1095. Tutkimuksessa havaittiin myös, että luonnonkasveilla puolustuskyky ja kasvuominaisuudet korreloivat negatiivisesti: mitä enemmän kasvin perimässä on puolustuskykyä ylläpitäviä geenejä, sitä alhaisempi on sen kasvupotentiaali.
– Tutkimuksemme osoittaa, kuinka merkittävä rooli allokaatiokustannuksilla on monimuotoisuuden kehittymisessä luonnossa. Tulokset valaisevat myös mekanismeja, jotka rajoittavat puolustuskyvyn kehittymistä, kuvailee Michael Giolai.
Tutkimuksessa tarkasteltiin myös viljelykasveja, jotka ovat olleet jalostuksen kohteena. Näissä kasveissa ei havaittu negatiivista korrelaatiota kasvun ja puolustuskyvyn välillä, mikä johtuu jalostuksesta, joka on poistanut luontaista vaihtelua viljelykasvien perimästä.
Giolain ja Laineen tutkimus on hyvä esimerkki avoimen tieteen mahdollisuuksista. Yksittäisen tutkimusryhmän olisi mahdotonta sekvensoida satojen kasvilajien genomeja ja kerätä aineistoa niiden kasvua kuvaavista ominaisuuksista. Avoimen aineiston lisääntyminen mahdollistaa uudenlaisen tutkimuksen, joka auttaa ymmärtämään lajin välistä vaihtelua eri ominaisuuksissa.
– Jos haluamme ymmärtää mekanismeja, jotka ylläpitävät lajin välistä vaihtelua eri omaisuuksissa, tällainen monilajinen lähestymistapa on välttämätön. Avoimen aineiston lisääntyminen mahdollistaakin aivan uudella tasolla näiden kysymysten tutkimuksen, toteaa Anna-Liisa Laine.
Original article
A trade-off between investment in molecular defence repertoires and growth in plants