Väitöskirjatutkija Nina Cossin-Sevrin tutki miten stressi ja epäsuotuisat ympäristöolosuhteet vaikuttavat lintujen aineenvaihdunnan tehokkuuteen, ja mitä vaikutuksia sillä on esimerkiksi lintujen kasvuun tai lisääntymiseen.
Kaikki mitä luonnossa tapahtuu vaatii energiaa. Eläimet tarvitsevat energiaa kasvaakseen, lisääntyäkseen ja menestyäkseen. Solujen sisällä mitokondriot muuttavat ravinteet energiaksi ja tämä solujen aineenvaihdunnan tehokkuus vaihtelee yksilöiden välillä. Tällä vaihtelulla voi olla kauaskantoisia vaikutuksia, jotka vaikuttavat eläinten kasvuun, lisääntymiseen ja selviytymiseen.
Väitöstutkimuksessaan Nina Cossin-Sevrin tutki, miten solutason mitokondrioiden aineenvaihdunnan tehokkuus liittyy luonnonvaraisten lintujen elinkykyyn. Tutkimuksessa keskityttiin erityisen stressaaviin vaiheisiin lintujen elämässä: kasvuun ja lisääntymiseen. Saadakseen yleistettävämpiä tuloksia Cossin-Sevrin tutki kahta hyvin erilaista lintulajia: pientä, kotoisten metsiemme metsälintua, talitiaista, ja suurta subantarktisella alueella elävää kuningaspingviiniä.
Tiainen hautoo muniaan pesässä. Kuva: Nina Cossin-Sevrin
Nina Cossin-Sevrin tarkkailemassa ja seuraamassa kuningaspingviiniyhdyskuntaa ja tutkimukseensa osallistuneita lintuja (Crozetin saaristo, Subantarktis).
Suurin osa kuningaspingviineistä puolustaa reviiriään yhdyskunnassa ja hautoo ainoaa munaansa (hanke yhteistyössä Ranskan polaarisen Paul-Emile Victor -instituutin ja hankkeen 119 ECONERGY kanssa, Crozetin saaristo, Subantarktis). Kuva: Nina Cossin-Sevrin
Tulokset osoittavat, että varhaiselämän stressi, joka määritellään joko stressihormonien lisääntymisenä tai yleisemmin elämänolosuhteiden epäsuotuisina tekijöinä, voi vaikuttaa mitokondrioiden aineenvaihduntaan. Tutkimuksissa kokeellisesti kohotetut stressihormonit, korkea kuolleisuusriski tai epäsopiva syntymäaika (syntyminen epäsuotuisissa olosuhteissa) voivat kaikki muuttaa energiantuotantoa mitokondrioissa.
Kortikosteronin (jota kutsutaan myös ”stressihormoniksi”) lisääminen munissa vähensi mitokondrioiden toimintaa tiaisen poikasissa kasvun aikana. Tämä mitokondriotoiminnan heikkeneminen ei kuitenkaan vaikuttanut poikasten eloonjäämiseen, mutta se näyttää vaikuttavan lintuihin pidemmällä aikavälillä vähentämällä niiden painoa talven aikana. Cossin-Sevrin havaitsi, että epäsuotuisat olosuhteet kasvukauden aikana, kuten suuri kuolleisuusriski tai epäsopiva syntymäaika (syntyminen epäsuotuisissa olosuhteissa), voivat myös lisätä mitokondrioiden energiantuotantoa sekä tiaisen että kuningaspingviinin poikasilla.
Nina Cossin-Sevrin laskemassa munien lukumäärää pesässä pesimäkauden seurannassa (Ruissalossa, Turussa). Kuva: Pierre-Lou Chapot
– Korkeampi aineenvaihdunta (ja suurempi energiantuotanto) näyttää olevan hyödyksi poikasille kasvun aikana, sillä tämä ajanjakso on linnuille todella tärkeä ja energisesti vaativa. Solujen lisääntyneeseen energiantuotantoon liittyy kuitenkin myös happiradikaalien tuotanto, mikä voi edistää soluvaurioita ja ikääntymistä, jos elimistöllä ei ole riittävää puolustusta näitä tuotteita vastaan. Tulevaisuudessa olisi tutkittava, mitä kustannuksia korkeammasta aineenvaihdunnasta voi aiheutua kasvun aikana, Cossin-Sevrin sanoi.
Keskittyessään linnunpoikasten vanhempiin Cossin-Sevrin havaitsi myös, että energiantuotannon ylläpitäminen lisääntymisstressin aikana vaatii erityisiä strategioita ja että urokset ja naaraat voivat löytää erilaisia keinoja tämän saavuttamiseksi.
– Olin todella yllättynyt havaitessani, että kuningaspingviinin naaraiden ja urosten solujen aineenvaihdunta voi erota toisistaan, sillä molemmat sukupuolet ovat niin samankaltaisia ja suorittavat samanlaisia tehtäviä lisääntymiskauden aikana. Molemmat puolustavat pesää, hautovat munan ja myöhemmin kasvattavat poikasen ja suojaavat sitä saalistajilta. Naaraiden mitokondriaalinen aineenvaihdunta oli kuitenkin paljon korkeampi kuin urosten, ja näyttää siltä, että fysiologiset tarpeet eroavat sukupuolten välillä, Cossin-Sevrin sanoo.
– Samalla tutkimus tarjosi tilaisuuden pohtia sitä, miten vaikeaa on ylipäätään määritellä jopa niinkin keskeisiä käsitteitä kuin mitokondriaalinen tehokkuus tai aineenvaihdunta ekologisessa mielessä, kun tarkastellaan eläimiä olosuhteissa, joissa vaaditaan huomattavia fysiologisista saavutuksia. Kuten 20 gramman painoiselle talitiaselle Suomen pakkastalvesta selviytyminen tai kuningaspingviinin loputon uinti suuren eteläisen valtameren halki, Cossin-Sevrin sanoo.
Kuvat medialle :
Kuva 1. Nina Cossin-Sevrin laskemassa munien lukumäärää pesässä pesimäkauden seurannassa (Ruissalossa, Turussa). Kuva: Pierre-Lou Chapot
Kuva 2. Tiainen hautoo muniaan pesässä. Kuva: Nina Cossin-Sevrin
Kuva 3. Kuva kuningaspingviiniyhdyskunnasta. Suurin osa kuningaspingviineistä puolustaa reviiriään yhdyskunnassa ja hautoo ainoaa munaansa (hanke yhteistyössä Ranskan polaarisen Paul-Emile Victor -instituutin ja hankkeen 119 ECONERGY kanssa, Crozetin saaristo, Subantarktis). Kuva: Nina Cossin-Sevrin
Kuva 4. Nina Cossin-Sevrin tarkkailemassa ja seuraamassa kuningaspingviiniyhdyskuntaa ja tutkimukseensa osallistuneita lintuja (Crozetin saaristo, Subantarktis).
***
MSc Nina Cossin-Sevrin esittää väitöskirjansa ”How can cellular-level energy production explain how wild birds cope with environmental stress?” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 14.06.2024 klo 12.00 (Turun yliopisto, päärakennus, Tauno Nurmela -sali, Turku).
Yleisön on mahdollista osallistua väitökseen myös etäyhteyden kautta: https://utu.zoom.us/j/67046108305
Vastaväittäjänä toimii professori Jan-Åke Nilsson (Lundin yliopisto, Ruotsi) ja kustoksena professori Katja Anttila (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on biologia.
Väitöskirja yliopiston julkaisuarkistossa
Väittelijän kuva Kuvaaja: Robin Cristofari
