Tutkijat löysivät lohen koon määräävän geenin – sama geeni säätelee ihmisen murrosikää
Suomalais-norjalainen tutkijaryhmä on löytänyt geenin, joka määrää lohen koon sen palatessa mereltä kotijokeensa kutemaan. Yllättäen sama geeni säätelee myös ihmisen murrosiän alkamista. Tuloksilla on merkittäviä vaikutuksia lohikalakantojen hoitoon ja suojelemiseen, ja niiden soveltaminen voi edistää jopa murrosiän terveysvaikutusten tutkimista.
Turun yliopiston tiedote 4.11.2015
Jokeen nousevan sukukypsän lohen koko riippuu merellä vietettyjen vuosien määrästä. Lohen merivaelluksen pituuden geneettistä taustaa ei ole aiemmin tunnettu, ja sen ottaminen huomioon lohikantojen hoidossa on ollut vaikeaa. Monilla lohikannoilla sukukypsyyden saavuttamisen ikä, eli merivuosien määrä, on alentunut.
Yhteistutkimushanke Turun yliopiston, Luonnonvarakeskuksen ja useiden norjalaisten tutkimuslaitosten kesken on paljastanut lohen perimästä yksittäisen geenin, joka vaikuttaa erittäin voimakkaasti sukukypsyysikään, ja täten myös lohen koon vaihteluun.
– Löytämämme VGLL3 -geeni säätelee rasvojen kertymistä kehoon, mikä on tärkeä muuttuja sukukypsyysiän määräytymisessä. Yllättäen tämä sama geeni on mukana säätelemässä ihmisen murrosiän alkamista. Tutkimustuloksella on tärkeitä soveltamismahdollisuuksia luonnonlohikantojen hoidossa ja suojelemisessa. Lisäksi tulos voi edistää tutkimusta, joka liittyy ihmisen murrosiän ajankohdan määräytymiseen ja myöhäisen tai aikaisen murrosiän terveysvaikutuksiin, toteaa akatemiaprofessori Craig Primmer Turun yliopistosta.
Geeni säätelee sukukypsyysikää eri tavoin koirailla ja naarailla
Tarkastelemalla geenin vaikutusta sukukypsyysikään naarailla ja koirailla erikseen, tutkijaryhmä löysi tärkeän, aiemmin tuntemattoman perinnöllisen määräytymisen mekanismin. Koiraat ja naaraat jakavat saman perimän ja ovat siihen sidottuja, vaikka luonnonvalinta vaikuttaisi eri suuntiin sukupuolten kesken jonkin ominaisuuden suhteen. Luonnonvalinta voi vaikuttaa esimerkiksi aggressiivisuuteen, joka voi olla tarpeellinen piirre koiraalle, mutta epäsuotuisa naaraalle.
– Niin sanottu evolutiivinen köydenveto sukupuolten välillä on yleistä, ja sen seurauksena kumpikaan sukupuoli ei välttämättä hyödy ominaisuudesta ihanteellisesti. Tämä voi johtaa jopa populaation sukupuuttoriskin kasvamiseen. Sukupuolten tulisi pystyä eriyttämään ominaisuuden geneettinen kontrolli, mikä on yhden suurivaikutteisen geenin tapauksessa vaikeaa, Primmer sanoo.
Sekä koiras- että naaraslohien koko ja menestys lisääntymisessä kasvavat, mitä pidempään ne viipyvät meressä ennen sukukypsyyden saavuttamista. Samalla kuitenkin kasvaa riski menehtyä ennen lisääntymismahdollisuutta.
– Tämän ristiriidan paras ratkaisu on sukupuolten kesken erilainen. Koiras hyötyy sukukypsyyden saavuttamisesta nuorempana ja pienempänä, kun taas naaraalle optimaalinen aika palata kutemaan on vanhempana ja suurempana, Primmer kertoo.
Sukupuolten välinen ristiriita on ratkaistavissa, jos sama geeni säätelee sukukypsyysikää eri sukupuolten kannalta optimaalisesti, eli keskenään eri tavalla. Vaikka tällaista geneettisen kontrollin tärkeyttä on tarkasteltu teoreettisesti evoluutiomalleissa, sukupuolten kesken erilaista yhden geenin säätelyä ei ole aiemmin havaittu luonnossa. Tutkijat löysivät tämän ilmiön nyt lohesta.
– Ilmiötä voidaan hyödyntää lohikantojen hoidossa ja suojelussa. Lohen koon määräävää geeniä voitaisiin käyttää esimerkiksi palauttamalla suuria, myöhemmin sukukypsyyden saavuttavia yksilöitä populaatioon, jossa niiden osuus on pienentynyt, sanoo tutkimusprofessori Jaakko Erkinaro Luonnonvarakeskuksesta.
– Koska eri sukupuolet hyötyvät saman geenin eri muodoista, luonnonvalinta suosii molempia muotoja ja ne säilyvät lohikannoissa. Tämän seurauksena sukukypsyysiän vaihtelu säilyy populaatiossa, mikä lisää lohikantojen vakautta ja sopeutumiskykyä. Tutkimuksen tulokset vaikuttavat oleellisesti lohikantojen sukukypsyysiän ja -koon vaihtelun säilyttämismahdollisuuksiin, Erkinaro lisää.
Tutkimuksen tuloksilla on merkittäviä vaikutuksia ekologian ja evoluution tutkimukseen. Tutkimus tehtiin Suomen Akatemian rahoittamissa hankkeissa. Tutkimustulos julkaistiin arvostetussa Nature-tiedelehdessä: http://dx.doi.org/10.1038/nature16062
Kuvia:
>> Suuri lohi Tenojoella: https://apps.utu.fi/media/tiedotteet/Large%20salmon%20in%20Tana%20River.jpg
>> Pienten lohien ryhmä Tenojoella: https://apps.utu.fi/media/tiedotteet/Group%20of%20small%20salmon%20in%20Tana%20River.jpg
Kuvaaja: Panu Orell (Luonnonvarakeskus)
Lisätietoja:
Twitter:
Craig Primmer: @FishConGen
Teno salmon research: @TenoSalmon (englanniksi); @TenonLohi (suomeksi)