Helsingin yliopisto

Isäntälajin perimän vaihtelu vaikuttaa virusten monimuotoisuuden esiintymiseen luonnossa

Jaa

Kasvit voivat saada kerralla useamman kuin yhden virustartunnan. Kasveissa esiintyvän taudinaiheuttajayhteisön koostumus vaihtelee saman lajin eri yksilöiden välillä jopa yksittäisissä populaatioissa. Ekologit Helsingin ja Zürichin yliopistoista ovat nyt osoittaneet, että erot johtuvat pääasiassa vaihtelusta isäntäkasvien perimässä. Löydöksen perusteella geneettisen monimuotoisuuden väheneminen voi tehdä lajeista entistä alttiimpia infektioille ja sukupuutolle.

Virustartunnan oireita heinäratamon lehdillä Ahvenanmaalla. Kuva: Anna-Liisa Laine.
Virustartunnan oireita heinäratamon lehdillä Ahvenanmaalla. Kuva: Anna-Liisa Laine.

Viruksia tavataan kaikkialla kasvi- ja eläinkunnassa, mutta tiede ei vieläkään tunne valtaosaa niistä. Tutkijat ovat vasta äskettäin kehittäneet analysointimenetelmiä ja tilastointityökaluja, joilla pyritään vastaamaan yhteen ratkaisevan tärkeään kysymykseen: Miksi jotkin yksilöt ovat alttiimpia viruksille samalla kun toisille virukset eivät aiheuta mitään haittaa?

 Taudinaiheuttajien kirjo ratkaisee

Nyt jo tiedetään, että perinnölliset erot voivat lisätä eläinten tai kasvien kykyä vastustaa yksittäisiä viruksia. On kuitenkin käymässä entistä selvemmäksi, että useimmissa eliöissä ei elä ainoastaan yhdenlaisia taudinaiheuttajia, vaan monien eri mikrobilajien muodostamia monimuotoisia yhteisöjä. 

 – Infektioiden monimuotoisuuden syistä on saatava selvyys, jotta voidaan ymmärtää ja selittää tautidynamiikkaa ja tartunnan seurauksia isäntäeliölle, kertoo professori Anna-Liisa Laine bio- ja ympäristötieteellisestä tiedekunnasta.

On muun muassa mahdollista, että ensimmäisenä isäntäeliöön ehtivä taudinaiheuttaja antaa sille vastustuskyvyn seuraavaa taudinaiheuttajaa vastaan. Toistaiseksi virusyhteisöjen koostumukseen vaikuttavat tekijät tunnetaan kuitenkin huonosti.

Laineen tutkimusryhmä, joka toimii sekä Zürichissä että Helsingin yliopistossa, on nyt osoittanut, että perimän vaihtelulla on suuri vaikutus eliöyksilöiden isännöimän virusyhteisön monimuotoisuuteen. 

– Tämän perusteella lajin geneettisen monimuotoisuuden väheneminen voi vaikuttaa huomattavasti riskiin saada virustartuntoja, Laine toteaa. 

Identtiset kasvit, eri ympäristö

Tutkimusryhmä käytti tutkimuksissaan heinäratamoa (Plantago lanceolata). Lajin yksittäisiä edustajia voidaan kloonata juurista, jolloin saadaan perimältään identtisiä jälkeläisiä. Tällä menetelmällä tutkijat kasvattivat neljästä eri heinäratamo-muunnoksesta kustakin 80 kloonia ja istuttivat ne Ahvenanmaalla neljässä eri paikassa esiintyviin luonnonmukaisiin heinäratamopopulaatioihin. Näin kasvikloonit altistettiin luonnossa esiintyvien virusten hyökkäyksille. 

– Sijoittamalla identtisiä kasveja eri ympäristöihin ja pitämällä kaikki muut tekijät samanlaisina saatoimme selvittää perimän roolia perinpohjaisesti, Laine kertoo.

Kaksi ja seitsemän viikkoa myöhemmin tutkijat keräsivät lehtiä ja selvittivät, mitkä viidestä yleisestä kasviviruksesta olivat tartuttaneet kloonit. Tulosten mukaan arviolta kaksi kolmasosaa kasveista oli saanut ainakin yhden virustartunnan, ja tartunnan saaneista lähes neljännes kantoi useampaa kuin yhtä virusta. Eri virusyhdistelmiä havaittiin yhteensä 17, kun kasvia kohden virusten määrä vaihteli kahdesta viiteen. 

Perintötekijät tärkeimpiä

Tämän jälkeen selvitettiin kehittyneiden tilastomallinnusmenetelmien avulla, kuinka paljon eri tekijät – perimä, sijainti, kasvin koko, kasvinsyöjien aiheuttamat vauriot ja virustenvälinen kanssakäyminen – vaikuttivat virusyhteisöjen koostumukseen. Tulosten perusteella isäntäeliön perimän vaihtelu selitti suurimman osan virusyhteisöissä havaitusta vaihtelusta.´

– Vaikka perimän otaksuttiinkin olevan yksi osatekijä, oli suuri yllätys, että se onkin kaikkein määräävin tekijä, toteaa Laine. 

Toinen merkittävä tekijä oli paikallisympäristö, mutta kasvin koon, kasvinsyöjien ja muiden tekijöiden vaikutus oli vähäinen.

– Tämä osoittaa ensimmäisen kerran, että erot perimässä, luultavimmin vastustuskykyä säätelevissä geeneissä, vaikuttavat ratkaisevasti monimuotoisten taudinaiheuttajayhteisöjen esiintymiseen isäntäeliössä, Laine sanoo. – Seuraavaksi on muun muassa tunnistettava tähän vaikuttavat geenit.

Geneettinen monimuotoisuus vahvistaa lajeja

Tutkimustulokset osoittavat geneettisen monimuotoisuuden merkityksen yksittäisille lajeille, sillä sen väheneminen tekee lajin entistä alttiimmaksi virusinfektioille, millä on kauaskantoiset vaikutukset luonnon monimuotoisuudelle. Luonnossa elävien populaatioiden geneettinen monimuotoisuus vähenee jo nykyään ihmisen hävittäessä eliöiden luonnonmukaisia elinympäristöjä. 

Laineen mukaan tulosten avulla voidaan myös mahdollisesti parantaa viljelykasvien kykyä vastustaa taudinaiheuttajia:

– Viljelyjärjestelmien geneettistä monimuotoisuutta pitäisi hyödyntää kestävänä tautien torjunnan keinona maataloudessa. Ei siis ainoastaan yksittäisten tuholaisten, vaan kokonaisten taudinaiheuttajayhteisöjen torjunnassa.

Tutkimusta toteutetaan Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) Laineelle myöntämän apurahan avulla. Hankkeen tarkoituksena on tutkia, miten isäntäeliön vastustuskyky toimii ja kehittyy monien eri virusten hyökkäyksen aikana.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Anna-Liisa Laine, professori
Puh: 050 448 4430
Sähköposti: anna-liisa.laine@helsinki.fi

Kuvat

Virustartunnan oireita heinäratamon lehdillä Ahvenanmaalla. Kuva: Anna-Liisa Laine.
Virustartunnan oireita heinäratamon lehdillä Ahvenanmaalla. Kuva: Anna-Liisa Laine.
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto
PL 3
00014 Helsingin yliopisto

02941 911 (vaihde)http://www.helsinki.fi/yliopisto

Tiedeviestinnän asiantuntija Eeva Karmitsa, Helsingin yliopisto, puh. 0294158461

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto

Lukivaikeuden riskin voi havaita jo vauvan aivoista - aivotutkimus tarjoaa keinoja lukivaikeuden varhaiseen tunnistamiseen ja tukeen3.12.2020 06:57:00 EETTiedote

Lukivaikeuden taustalla vaikuttaa epätyypillinen kielen kehitys kuten äänteiden erottelun ongelmat. Näitä haasteita voidaan aivotutkimuksissa havaita jo vauvoilta. Helsingin yliopiston tutkimuksessa on tunnistettu aivojen toiminnallisia ja rakenteellisia poikkeamia, jotka voivat auttaa tunnistamaan jo varhain ne lapset, joilla lukivaikeuden riski on erityisen korkea.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme