”Olen tehnyt koko urani ajan kasvitieteiden vallankumousta”

Juttu on julkaistu Yliopisto-lehdessä 7/2025. 

Kuuntele juttu tai .

Yhdysvalloissa 1960-luvulla tulevaisuus oli ovella. Yksi ilmentymä oli postimyyntiyhtiö, joka kauppasi lapsille tieteellistä materiaalia kotikokeita varten. Eräässä tuotepaketissa oli kesäkurpitsan siemeniä, jotka oli altistettu vahvalle säteilylle. Se aiheutti kasveissa mutaatioita.

— Oli outoja värejä ja hassun muotoisia lehtiä, muistelee. 

Istuttaessaan siemenet kotinsa puutarhaan New Jerseyssä Schulman sai ensimmäisen kosketuksensa kasvien evoluutioon. Sittemmin hän hakeutui 1970-luvulla Duken yliopistoon opiskelemaan kasvitiedettä. Tutkinnon toinen pääaine oli humanistinen, nimittäin taidehistoria. 

Kasvitiede oli vallankumouksen kynnyksellä: molekyylitason DNA-tutkimus alkoi syrjäyttää perinteistä risteytyksiin perustuvaa kasvien tutkimusta. Schulman innostui alasta.

— Halusin selvittää kasvien toimintaa samalla tavalla kuin bakteerien toimintaa oli avattu. 

Schulman jatkoi opintojaan Yalen yliopistossa. Väitöstyössään hän etsi evolutiivisia perusteita sille, miten palkokasvit ovat kehittäneet happea kuljettavaa leghemoglobiinia. Taidehistorian opinnot jäivät taka-alalle, mutta eivät merkityksettömiksi. Niiden parissa Schulman tutustui tulevaan vaimoonsa Pirkko-Liisaan ja tämän kotimaahan. Pari muutti pysyvästi Suomeen vuonna 1986.

Suomeen otolliseen aikaan

Suomessa Schulman etsiytyi töihin Hannu Ahokkaan ryhmään Helsingin yliopistossa. 

— Hannulla oli laboratoriossa ohralajikkeita, joissa tietyt mutaatiot esiintyivät tiheästi. Laitoin viestiä, että minulla olisi tutkimusrahoitusta, voisinko tulla tutkimaan niitä tarkemmin. 

Urasiirtymä kuulostaa määrätietoiselta, mutta hyvät tutkimusmahdollisuudet tai erityinen ohrainnostus eivät olleet muuton ensisijainen syy.

— Olin jo käynyt Suomessa ja pidin maasta. 

Schulman saapui Suomeen otolliseen saumaan. Perinnöllisyystieteen yhteyteen puuhattiin uutta biotekniikan instituuttia. Kun Ahokas siirtyi töihin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskukseen, Schulman löysi itsensä perustamasta kasvien genetiikan laboratoriota. 

— Koko ala oli lapsenkengissä. Olin koko maan ensimmäinen ihminen, joka oli väitellyt kasvien molekyylibiologiasta. sai väitöksensä valmiiksi muutamaa vuotta myöhemmin. 

Ohrasta ja vehnästä löytyi muinaisvirusta

Schulmania kiinnosti ohran mutaatio, jonka vuoksi kasvi tuotti tavallista vähemmän tärkkelystä. Mikä genomin pätkä liittyisi mutaatioon?

Ensin entsyymi piti saada eristettyä kasvista. Sen jälkeen sitä piti antaa kanimallille, jotta se kehittäisi sille vasta-aineen. Sitten ohran 

RNA:ta piti siirtää viruksiin, jotta voitiin nähdä, minkä virusten kimppuun vasta-aine kävi — ainakin teoriassa. 

Tuonaikaiset tekniikat eivät juuri tukeneet työtä.

— Työ osoittautui vaikeammaksi kuin kuvittelin. Olin valinnut niin herkän yhdisteen, että eristämistä yrittäessäni se tuhoutui.

Schulman päätti rakentaa DNA-kirjaston, jossa saattoi kokeilla DNA:n pilkkomista sekä viruksia ja bakteereja tuhoavien faagien toimintaa. Yksi DNA-jakso kiinnosti erityisesti.

— Se muistutti huomattavasti HI-viruksen genomia. Myös vehnän genomista oli löytynyt vastaava pätkä. Ymmärsin, että kyseessä oli retrovirus, pätkä muinaista virus-DNA:ta, joka on integroitunut kasvien DNA:han.

”Kuka rahoittaisi roskatutkimusta?”

Suuri osa eläinten ja kasvien perimästä on lähtöisin solujen sisäisiltä viruksilta. Perimään jäänyttä, viruksista tullutta epäaktiivista ainesta ei juuri noteerattu. Japanilais-amerikkalainen geneetikko Susumu Ohno käytti termiä ”roska-DNA”.

— Se lausunto vaikeutti genetiikan tutkimusta kymmeniä vuosia. Kuka haluaisi tutkia roskaa tai ainakaan rahoittaa sen tutkimista?

Schulman kuitenkin kiinnostui nimenomaan retroviruksista ja DNA:n liikkuvista elementeistä. Osa epäaktiivisena pidetystä DNA:sta saattaa vaihtaa paikkaa genomissa, kun DNA luo kopioita itsestään. Juuri sellainen liikkuva pala oli Schulmanin ohrasta löytämä genomin jakso, BARE-1. Se oli tuolloin vasta toinen kasvimaailmasta eristetty retrovirus.

Kyse ei todellakaan ole roskasta.

— Liikkuvat genomin osat antavat kasveille kykyä sopeutua nopeammin kuin mutaatioiden kautta. 

Kasvin toiminta voi muuttua minuuteissa

Kasvin kokema stressi, kuten kuivuus tai ravinteiden puute, voivat aktivoida ja siirtää eri osia genomista. Schulman kertoo esimerkin tutkimuskohteestaan Lähi-idästä. Kapean kanjonin molemmilla laidoilla kasvaa villiohraa. Toinen puoli saa enemmän valoa ja kuivuu, toinen on varjossa ja kosteampi.

— Saimme näytteet molemmilta laidoilta. BARE-1 oli paljon aktiivisempi kuivalla puolella kasvaneessa ohrassa. Aivan eri osat genomia olivat aktiivisia.

Vaikka perimä muuntuu hitaasti, sen eri osien aktivoituminen voi muuttaa kasvin toimintaa hyvin nopeasti, jopa minuuteissa, Schulman kertoo.

— Teimme kokeen, jossa eristimme ohraa kammioon. Samalla vähensimme nopeasti ilmankosteutta. Oletimme, ettei tämä näkyisi genomissa, mutta jo kahdessa minuutissa alkoi näkyä muutoksia siinä, mitkä genomin osat olivat aktiivisia.

Yhdysvalloissa enää harvoin

Schulmanin tutkijanura Helsingin yliopistossa on kestänyt liki 40 vuotta. Sen aikana hän on juurtunut tukevasti Suomeen. Perhe on vuokrannut samaa mökkiä Kiljavalla 1990-alusta lähtien. 

— Aika usein kuvitellaan, että muutos nuoruuteni ympäristöön verrattuna olisi ollut valtava, mutta meillä kasvoi metsää ihan takapihallamme New Jerseyssä.

Yhdysvalloissa hän käy enää harvoin.

— Ilmapiiri maassa on mennyt ikäväksi. 

Alan Schulmanin uran aikana molekyylibiologian tutkimus on edennyt jättiharppauksin. Vuonna 2012, parikymmentä vuotta BARE-1-löydön jälkeen, koko ohran perimä oli jo kartoitettu. Schulman ryhmineen osallistui työhön.

— Olen tehnyt koko urani kasvitieteiden vallankumousta. Sain koulutukseni sen ensimmäiseltä sukupolvelta ja olen ehtinyt nähdä mullistuksen toisensa jälkeen. 

Ruokaturvallisuus kiinnostaa

Schulman säilyttää työhuoneessaan muistoa: oman aikansa huipputekniikkaa, toisen sukupolven PRC-laitetta vuodelta 1990. Nyt työkalut ovat toiset, mutta paljon on yhä selvittämättä.

— Tutkimus muistuttaa kartan piirtämistä. Aina voi zoomata lähemmäs ja huomata, että vielä olisi tarkennettavaa.

Yksi avoimista kysymyksistä on edelleen BARE-1:n rooli ohran perimässä. Vaikka sen liikkeet genomissa ymmärretään, vieläkään ei ole varmuutta siitä, mihin jakso kasvissa vaikuttaa.

— Tietysti toivoisin, että se paljastuisi keskeiseksi tekijäksi ohran selviytymiselle kuivuudesta tai jotain tautia vastaan.

Kesäkuussa eläkkeelle jäänyt Schulman jatkaa edelleen tutkimusta. Hän kaavailee myös uusia kirjallisia hankkeita, ja yksi kirjaideoista liittyy ruokaturvallisuuteen. 

— Suurin osa ihmisistä ei ymmärrä, kuinka haavoittuva ruokajärjestelmämme on ja kuinka riippuvaisia olemme muutamasta kasvista. 

Huono sato voi aiheuttaa kriisin

Huono sato tai kasvitauti voi aiheuttaa syviä ongelmia. 

— Jauhojen hinnan nousu laukaisi arabikevään mellakat vuonna 2010.

Schulman pitää Euroopan ruoantuotantopolitiikkaa lyhytnäköisenä. 

— EU:lla on hyvin tiukat säännökset geenimuokatuista lajikkeista. Olemme yhä riippuvaisempia tuontiravinnosta. Omavaraisuusasteen nosto vaatisi muutoksia sääntelyyn.

Ruokaan liittyvät ongelmat kutistuisivat, jos ihmiset söisivät vähemmän lihaa. Silloin rehuakin kaivattaisiin nykyistä vähemmän. Se sopisi Schulmanille, joka ei ole syönyt lihaa sitten teinivuosiensa. Tutkija kuitenkin ymmärtää vastahankaa.

— Isot muutokset tuntuvat helposti uhkaavilta. Ruoka on myös kulttuuria.

Kulttuuri ja ruoka yhdistyisivät toisessa teoksessa, jota Schulman suunnittelee. Siinä hän palaisi taidehistorian pariin.

— Olen ajatellut jäljittää, milloin eri viljelykasvit esiintyvät ensimmäistä kertaa länsimaisessa kuvataiteessa. En osaa luoda taidetta, mutta tässä voisi olla mahdollisuus kirjoittaa siitä. 

Yliopisto-lehti on Helsingin yliopiston tiedeaikakauslehti, joka on sitoutunut Journalistin ohjeisiin.