Craig Primmer tutkii, kuinka geenit sallivat eläinpopulaatioiden sopeutua tiettyihin olosuhteisiin.

Nuorena biologina Melbournessa Craig Primmer päätyi munavarkauksien jäljille. Jatko-opiskelupaikat olivat Australiassa tiukassa, joten Primmer elätti itsensä tekemällä maatalouslaboratoriossa rikosteknistä selvitystyötä strutsin genomeilla.

Strutsinkasvatuksesta oli tulossa iso bisnes, mutta eri säännösten vuoksi linnuista oli pula. Aikuinen strutsi maksoi 20 000 euroa ja muna 2 000 euroa.

— Ihmiset syyttivät toisiaan munavarkauksista. Hauduttamoyrittäjät saattoivat väittää munien omistajille munan kuolleen, vaikka oikeasti he olivat myyneet sen, Primmer kertoo.

Poliisit tekivät iskuja strutsifarmeille ja ottivat näytteitä linnuista ja munista. Geneetikot selvittivät, olivatko munat ja poikaset tarhan strutsien jälkeläisiä vai peräisin jostain muualta.

Primmer luki työnsä ohessa kirjallisuutta lintujen genetiikasta ja innostui lähettämään työhakemuksia asiaan erikoistuneisiin tutkimuslaitoksiin. Vuoden pesti Uppsalan yliopistossa kiinnosti eniten.

Loppuvuodesta 1993 Primmer muutti Ruotsiin. Viiden viikon kuluttua samaan ulkomaalaisten opiskelijoiden asuntolaan muutti Nordplus-vaihdossa ollut suomalaistyttö.

— Nyt olemme olleet liki 20 vuotta naimisissa ja meillä on kaksi teini-ikäistä lasta, Primmer myhäilee.

OMA LOKERO

Elämä löysi uomansa. Primmer aloitti väitöskirjatutkimuksensa, ja Viking Line hoiti kätevästi etäsuhteilun Helsinkiin.

Vuonna 1997 Primmer muutti itsekin Suomeen. Hän on tutkinut lohikalojen populaatiogenetiikkaa ensin Helsingin ja sittemmin Turun yliopistoissa. Maaliskuun alussa Craig Primmer aloitti genomiikan professorina Helsingin yliopistossa.

— Helsingissä osataan rikkoa laitosrajoja. Se on tärkeää, sillä eniten minua kiinnostaa yhteys molekyylitason ilmiöiden ja koko ekosysteemin toiminnan välillä: mitkä geenit sallivat eläinpopulaatioiden sopeutua tiettyihin olosuhteisiin, Primmer kertoo.

Suomen tiedepiireissä tutkija on löytänyt juuri tästä genetiikan ja ekologian yhdistelystä oman ekologisen lokeronsa.

SAMA KUTUGEENI

Näkyvimmän tuloksensa yhdistelytyöstä Primmer sai vuonna 2015, kun tiedelehti Nature julkaisi norjalais-suomalaisen ryhmän löydöksen, jonka mukaan sama geeni säätelee sukukypsyyden saavuttamista lohilla (Salmo salar) ja ihmisillä.

VGLL3-geeni selitti 39-prosenttisesti, missä iässä lohet nousevat kutemaan Norjan jokiin sekä Tornioon ja Tenoon. Biologeja yllätti se, että ennen lisääntymisiän on ajateltu olevan vahvemmin monien geenien yhteispeliä.

Geeni toimii eri tavoin eri sukupuolilla. Koirailla se varhaistaa sukukypsyyttä, naarailla myöhäistää. Useimmiten lohikoiraat kasvavat meressä vain vuoden, ennen kuin palaavat kotijoenlatvaansa kutemaan, kun taas naaraat pulskistuvat meressä kaksi vuotta.

Helsingissä Primmer alkaa ensi töikseen tutkia tarkemmin VGLL3-geenin toimintaa. Lohia kasvatetaan Viikin laboratorioaltaissa ja Lammin kasvatusaltaissa.

— VGLL3 on säätelevä geeni eli se komentaa muita geenejä päälle ja pois. Haluamme tietää, mitä nämä muut geenit ovat ja mitä eri kudoksissa molekyylitasolla tapahtuu.

GENEETTINEN KÄÄPIÖITYMINEN

Kalojen pienentyminen on maailmanlaajuinen ilmiö. Mitä varhemmin murrosikä iskee, sen pienemmäksi yksilö jää.

— Lohen pitää olla keväällä tietyssä kehitysvaiheessa, että se lopettaa kasvunsa, laittaa paukut sukukypsäksi tulemiseen ja valmistautuu nousemaan jokeen. Muuten aikaikkuna sulkeutuu ja lohi kasvaa meressä vuoden lisää.

Tenon lohi viettää kotijoessaan 2–8 poikasvuotta ja siirtyy sitten vaelluskalaksi mereen, vain muutaman kymmenen gramman painoisena. Meri-ikä vaihtelee vuodesta viiteen vuoteen. Vuosi merielämää lihottaa lohen puolitoistakiloiseksi, kaksi vuotta liki neljäkiloiseksi ja useampi vuosi jopa 20–30-kiloiseksi.

Nyt yhä useampi lohi tulee sukukypsäksi pienempänä ja hyppää aiempaan aikaikkunaan. Ilmiötä kutsutaan geneettiseksi kääpiöitymiseksi: kalastajat suosivat suuria yksilöitä, jolloin pienet, varhain sukukypsyyden saavuttavat kalat yleistyvät.

— Tutkimme nyt, onko kalastuksen sääntelyn muutosten ja lohipopulaation muutoksen välillä yhteyttä. Syynä saattaa olla myös vesien lämpeneminen.

YKSILÖLLISET LATVAT

Tenosta ja sen sivujoista on löytynyt 28 geneettisesti eriytynyttä lohikantaa. Vesistön lohipopulaatio lienee maailman monimuotoisin. Kussakin sivujoessa elää omat kantansa, jotka ovat sopeutuneet paikallisiin oloihin. Haarat voivat vaihdella ravinnon, happamuuden ja virtauksen suhteen.

Kantojen erikoistumista vahvistaa se, että saman yksilön pitää pärjätä vesistössä poikasvuosina mutta myös mahtua kutemaan sinne.

— Voimakkaassa virrassa munat saavat hyvin happea läpi talven. Toisaalta virtakohdassa vain isot kivet pysyvät paikallaan, joten sinne voivat munia vain naaraat, joiden pyrstöissä riittää potkua liikutella isoja kiviä.

Kotijoen vaatimukset vaihtelevat sukupuolittain. Vaikka kivien kääntely vaatisi vanhan ja vahvan naaraan, paikalle voi pinkaista maitiaan laskemaan pieni mutta vikkelä koiras.

Tarkat paikallissopeumat tarkoittavat myös sitä, että lohien pienenemisen ongelmaa ei voi ratkaista istuttamalla vesistöön runsaasti myöhään sukukypsyyden saavuttavia yksilöitä.

— On hyvä huolehtia, että näitäkin yksilöitä riittää, mutta tämän jälkeen täytyy antaa evoluution tehdä tehtävänsä.

AUSSIFUTIS jäi, työ jatkuu

Nuorena Primmer pelasi australialaista jalkapalloa A-junioreiden korkeimmalla sarjatasolla. Vuonna 2008 hän perusti aussifutisseura Turku Dockersin.

— Aussifutis yhdistää eri pallopelien parhaita puolia: pitää jaksaa juosta, mutta silti pitää riittää lihaksia kontaktinottoon.

Primmerin kylkiluut eivät enää kestä kontaktipeliä. Hän on hiljan vaihtanut triathloniin ja jättänyt aussifutiksen pojalleen.

Talvella Michiganin yliopiston tutkijat julkaisivat Nature Immunologyssa löydöksen, että Primmerin ja kumppaneiden penkoma VGLL3-geeni on yhteydessä etenkin naisia vaivaaviin autoimmuunisairauksiin, kuten sidekudossairaus sklerodermaan ja limakalvoja kuivattavaan Sjögrenin syndroomaan.

— Kun aloimme tutkia lohen geenejä, emme mitenkään voineet odottaa linkkiä ihmisen autoimmuunisairauksiin, Primmer kertoo.

— Näin tieteessä kuuluukin käydä. Tutkijat tutkivat ja löytävät yllättäviä yhteyksiä.

Artikkeli on julkaistu Yliopisto-lehden numerossa Y/05/17.

Professori Craig Primmer: CV Turun yliopiston sivuilla. Twitter: @FishConGen

Yliopisto-lehti on kaikille tarkoitettu, monipuolinen tiedelehti Helsingin yliopistosta.
Tilaa ja rakastu tieteeseen.