Mitä kalojen kilpauinti opettaa?

Barentsinmeren, Pulmankijärven ja Karilammen kolmipiikit ovat evoluutiobiologian huippumalleja. Kalojen avulla pääsee ynnäämään geneettisen vaihtelun mekanismeja.

Jos virveliin tarttuu Gasterosteus aculeatus eli kolmipiikki, kalastaja ei kiitä. Biotieteiden tutkijoita kala sen sijaan innostaa.

– Kolmipiikin avulla pääsemme sujuvasti käsiksi geneettisen vaihtelun mekanismeihin, evoluutiobiologian tutkija Tuomas Leinonen Viikin kampukselta selittää.

Geneettisen vaihtelukykynsä, helppohoitoisuutensa ja selvästi havaittavien kylkipanssariensa ansiosta kolmipiikistä on tullut evoluutiobiologian supermalli.

– Sen biologia tunnetaan hyvin ja sen perimää osataan tutkia vastaavalla tarkkuudella kuin banaanikärpäsen ja laboratoriohiiren perimää.

Kuin ritarin haarniska

Avomeren kolmipiikeillä on massiiviset kylkikilvet, mutta järvien kolmipiikkipopulaatiot ovat menettäneet kylkikilpensä muutamaa ylintä lukuun ottamatta.

Teorian mukaan suojapaikkojen määrä vaikuttaa kolmipiikkien panssarointiin. Avomerellä kolmipiikit eivät pääse pedoilta suojaan, joten ne kehittävät panssarit. Järvissä suojapaikkoja riittää, joten kulkua hidastavat panssarit valikoituvat pois.

Leinosen ryhmä osoitti, että teoria pitää paikkansa. Tutkijat sommittelivat kolmipiikeille parin kuutiometrin kokoisia akvaarioita. Toisten pohjassa oli paljon suojapaikkoja, toisten pohjassa ei lainkaan. Akvaarioihin päästettiin nälkäisiä haukia syömään kolmipiikkejä, kunnes noin puolet oli syöty. Sitten katsottiin, mitkä yksilöt jäivät henkiin.

Suojapaikattomassa akvaariossa kylkikilvelliset kolmipiikit säilyivät paremmin hengissä. Suojapaikallisessa akvaariossa kilvettömät pärjäsivät paremmin.

Kilpi on kuin ritarin haarniska: painaa paljon ja rajoittaa lihastoimintaa. Kilvettömät uivat nopeasti pohjan suojiin mutta kilvelliset jäivät haukien suuhun.

Nopeat ja kestävät kalat

Väitöskirjantekijä Sergei Morozov on selvittänyt kalojen genetiikkaa uintikokeilla. Pulmangin kolmipiikit ponkaisivat ykköseksi nopeuskisassa. Karilammen kevytkilpiset kalat tulivat toiseksi, mutta vain pienellä erolla raskaspanssarisiin Barentsinmeren kolmipiikkeihin.

Tutkijat olettivat Barentsinmeren kalojen vievän puolestaan kestävyysuintikokeessa pisimmän korren. Yllättäen Karilammen kevytkilpiset kalat olivatkin parhaita kestävyysuimareita.

– Ne eivät juuri kohtaa petokaloja eristäytyneessä lammessaan. Keskeiseksi evolutiiviseksi valintatekijäksi nouseekin ruokakilpailu: kestävämmät yksilöt pystyvät uimaan suuhunsa enemmän ruokaa, Morozov arvioi.

Tietyt genomin alueet ovat meri- ja järvikolmipiikeillä erilaisia.

– Eroja tarkastelemalla voimme päästä käsiksi logiikkaan, jolla geenit koodaavat eliöistä sellaisia kuin ne ovat, Leinonen sanoo.

Lue lisää kolmipiikeistä ja evoluutiobiologiasta Yliopisto-lehdestä 1/2016.

Lue lisää aiheesta: Kestävä kehitys