Puiden syksy inspiroi metsägeneetikkoa

Havupuut eivät ulkoisesti näytä syksystä paljon hätkähtävän, mutta niiden fysiologiassa tapahtuu suuria muutoksia. Päivien lyhetessä puiden pitää lopettaa kasvu ja valmistautua solutasolla kylmiin säihin.

Lehtipuilla on toisenlainen strategia. Ne ottavat viherhiukkaset talteen, loistavat hetken kauniissa syksyn väreissä ja luopuvat yhteyttävistä lehdistä kokonaan talven ajaksi.

Myös saman lajin sisällä näkee vaihtelua. Osa koivuista on jo tiputtanut kaikki lehtensä, kun toiset ovat vielä lähes täysin vihreitä. Toiset männyn taimet jatkavat vielä kasvuaan, kun toiset ovat jo valmiina talveen.

Me emme sitä ehkä välittömästi ymmärrä ja näe, mutta puille kyse on elämän ja kuoleman taistelusta. Evoluutiosta, joka tapahtuu juuri nyt. Yksilöt, jotka eivät ajoissa tajua talven tuloa, jäävät pakkasen yllättämiksi, kärsivät ja kuolevat. Yksilöt, jotka lopettavat kasvun liian aikaisin eivätkä käytä kaikkea kasvukauden energiaa ja potentiaalia, eivät kasva. Ne jäävät kilpailussa nopeampien jalkoihin.

Kaikista tietyn alueen puuyksilöistä muodostuu populaatio, joka tässä evolutiivisessa ristipaineessa lähestyy optimaalista kasvun ajoitusta sukupolvi sukupolvelta. Perinnöllisyystieteilijät tietävät, että osa havaitusta populaation sisäisestä vaihtelusta puiden kasvurytmissä johtuu ympäristön vaihtelusta. Huomattava osa on kuitenkin seurausta puiden perimässä eli DNA:ssa olevasta vaihtelusta.

Kun puiden kasvurytmiä tarkastellaan Euroopan mittakaavassa, on havaittu, että myös eri maantieteellistä alkuperää olevien saman lajin puiden välillä on suuria eroja kasvurytmissä. Loogisesti nämä rytmit seuraavat esimerkiksi koivulla ja männyllä kasvukauden pituuden pohjois-eteläsuuntaista vaihtelua.

Itse asiassa metsätieteilijät ovat tehneet kokeita männyllä jo 1700-luvulta asti ja todenneet: toden totta, ranskalaista mäntyä ei kannata siirtää Punkaharjulle kasvamaan, eikä suomalainen mänty pärjää Ranskan keskiylängöllä paikallisille!

Viime vuosien aikana perimän tutkimuksen tekniset edistysaskeleet ovat olleet huikeita. Julkisuuden valokeilaan pääsevät ymmärrettävistä syistä useimmiten ihmisgenetiikan saavutukset eri sairauksien perinnöllisen taustan selvittämisessä. Samoja tekniikoita, kuten DNA-sekvensointia, ja genominlaajuista geeniekspression määrittämistä voidaan kuitenkin soveltaa kaikkiin eliöihin ja ominaisuuksiin.

Oulun yliopiston ekologian ja genetiikan tutkimusyksikön metsägenetiikan tutkijat käyttävät uusia genomiikan menetelmiä puiden sopeutumisen geneettisen taustan ja siihen liittyvien evoluutiovoimien tarkasteluun.

Etsimme vastauksia kysymyksiin: Miten sopeutuminen on järjestäytynyt DNA-tasolla? Sijaitsevatko sopeutumiseen liittyvät muutokset geeneissä vai niiden säätelyalueilla? Miten eri evoluutiovoimat, luonnonvalinta, mutaatio, migraatio ja rekombinaatio vaikuttavat sopeutumisprosessiin?

Yhdessä Luonnonvarakeskuksen ja eurooppalaisten yhteistyökumppanien kanssa selvitämme, miten tuloksia voi soveltaa metsänjalostuksessa ja Euroopan metsien geenivarojen hallinnoinnissa.

Tanja Pyhäjärvi on metsägeneetikko ja akatemiatutkija Oulun yliopistossa ja työskentelee parhaillaan tutkijavaihdossa Yhdysvalloissa Minnesotan yliopistossa.