Rannikkovesistämme on löytynyt saksitoksiineja, jotka pystyvät halvaannuttamaan niin äyriäisen kuin ihmisen. Niitä tuottava levä kukkii loppukesän lämmössä Suomen etelä- ja lounaisrannikolla.

Teksti: Outi Setälä ja Anke Kremp

Mooses kohotti sauvansa ja löi Niilin vettä faraon ja hänen hovimiestensä nähden, ja kaikki vesi muuttui vereksi. Niilin kalat kuolivat ja virta alkoi haista niin etteivät egyptiläiset voineet juoda sen vettä, ja verta oli Egyptissä kaikkialla.”Tämä Toisen Mooseksen kirjan kohta lienee maailman varhaisin kirjattu havainto panssarisiimalevien kukinnasta. Veden värjäytyminen punaiseksi tai punaruskeaksi johtuu usein panssarisiimalevien suuresta määrästä vedessä. Vakiintunut nimitys tällaisille leväkukinnoille onkin ”red tide”, punainen vuoksi. Vedestä tuli kelvotonta kalojen uitavaksi ja ihmisten juotavaksi, koska osa panssarisiimalevistä tuottaa tappavan myrkyllisiä yhdisteitä.Panssarisiimaleväkukinnat ovat yleisiä myös Itämeressä. Niitä esiintyy tyypillisesti aikaisin keväällä jäiden lähdettyä sekä heinä-elokuussa. Niiden joukosta on paljastunut myös vaarallisia saksitoksiineja tuottava laji. Saksitoksiinit voivat halvaannuttaa ja pahimmassa tapauksessa tappaa ihmisen. Myrkytystapaukset ovat useimmiten seurausta simpukoiden syönnistä. Simpukat suodattavat ravintonsa merivedestä, ja siksi niihin kertyy runsaasti myrkkyjä kukintojen aikana. Itämeressä ei simpukoita juuri viljellä, mutta myrkytys on teoriassa mahdollista saada myös kaloista ja ravuista.Ryhävalaita on kuollut ahmittuaan makrilleja, joiden maksaan myrkky kertyy ilman että kala kärsii siitä. Monet ruokakalat, kuten lohet, turskat ja silakat, myrkky kuitenkin tappaa niin nopeasti, etteivät ne  mene pyydykseen myrkkyä ruumiissaan eivätkä siis päädy ruokapöytään.

Täällä rehottaa A. ostenfeldii

Useat saksitoksiineja tuottavat lajit kuuluvat sukuun Alexandrium, jonka tunnetuin laji on muun muassa Pohjois-Amerikan itä- ja länsirannikolla massaesiintymiä muodostava Alexandrium tamarense. Halvaannuttavaa oireyhtymää ei aiemmin pidetty Itämeren ongelmana. Yleisesti on oletettu, että sitä aiheuttavat levät eivät voi esiintyä Itämeren alhaisissa suolapitoisuuksissa. Aivan viime vuosina on selvinnyt, että eräs Alexandrium-suvun levälaji onkin aikojen kuluessa sopeutunut täkäläisiin oloihin: Alexandrium ostenfeldii -lajin populaatioita on löydetty Puolan, Ruotsin ja Suomen rannikkovesistä.A. ostenfeldii on levinneisyydeltään kosmopoliitti laji, jolla on tapana esiintyä verraten pieninä pitoisuuksina toisten Alexandrium-lajien kukintojen yhteydessä muun muassa Pohjois-Atlantilla, Tyynenmeren itäosissa sekä arktisissa oloissa Siperian merialueilla. Itämerellä A. ostenfeldii on kuitenkin muodostanut viime vuosina paikallisia tiheitä kukintoja, jotka ovat moninkertaisia muiden merialueiden esiintymiin nähden.

Sininen hohde paljastaa

Tutkimusryhmämme Suomen ympäristökeskuksen merikeskuksessa on vuodesta 2008 saakka keskittynyt selvittämään tekijöitä, jotka ovat johtaneet A. ostenfeldiin viimeaikaiseen leviämiseen Itämeressä. Koska kukinnat ovat olleet paikallisia ja esiintyneet lähinnä suojaisissa lahdenpohjukoissa, jotka eivät kuulu seurantaohjelmien piiriin, oli aluksi vaikeaa saada kuvaa niiden laajuudesta ja esiintymisalueista. Onneksi Alexandrium ostenfeldii on bioluminoiva eli valoa tuottava laji, samoin kuin useat muutkin panssarisiimalevät. Elokuun pimeinä öinä itsevalaisevat kukinnat ovat paitsi kiehtova näky myös tutkijoille hyödyksi, koska ilmiön avulla levää on helppo jäljittää. Siihen ei tarvita ammattitutkijaa. Kuka tahansa, joka näkee meriveden hohtavan kirkkaan siniturkoosina, osaa asiasta raportoida. Aivan viime vuosina havainnot Itämeren rannikoilla ovat lisääntyneet, ja kerätyt vesinäytteet ovat vahvistaneet, että kyseessä on A. ostenfeldii.Tiedämme jo varmasti, että A. ostenfeldii -kukintoja esiintyy Ahvenanmaan saaristossa, Suomen etelä- ja lounaisrannikolla sekä niinkin idässä kuin Loviisan edustalla. Kesälomalaiset ja kalastajat ovat havainneet bioluminesenssia Pellingin ja Kökarin edustalla jo 1970-luvulla, ja kun tieteellisiä raportteja alettiin tutkia tarkemmin, huomattiin, että laji on tunnistettu Itämerestä jo 1920-luvulla – täsmälleen samalta paikalta Puolan rannikolta, missä massiivisten kukintojen aiheuttama bioluminesenssi herätti paljon huomiota 2000-luvun alussa. Itämerellä ja eri puolilla maapalloa esiintyvien kantojen geneettiset analyysit osoittavat, että Itämeren kannat eroavat merkittävästi sekä lähimmistä Pohjois-Euroopan kannoista että kaikista muistakin tutkituista kannoista. Niiden on siis täytynyt olla eristyksissä hyvin kauan. Itämeren kannat ovat läheisempää sukua maailmanlaajuisesti levinneille lämpimän veden populaatioille kuin viileissä vesissä viihtyville naapureilleen Tanskassa ja Norjassa.

Itämeren kanta eriytyi varhain

Kenttätutkimuksessa seurasimme A. ostenfeldii -populaatiota koko kasvukauden ajan Föglön saaristossa Ahvenanmaalla. Siinä selvisi, että veden lämpötila on keskeinen tekijä kukintojen muodostumisessa. Vaikka lajia tavataan vedessä aina toukokuusta lähtien, suurempia solutiheyksiä muodostuu vasta, kun veden lämpötila ylittää 20 astetta. Laboratoriokokeissa puolestaan totesimme, että lämpötilan nousu kiihdyttää tuntuvasti levän kasvua aina 25 lämpöasteeseen saakka. Syksyn tullen kasvuolot huononevat ve­sien kylmetessä. Silloin solut siirtyvät lepomuotoon ja vajoavat pohjaan, missä ne talvehtivat. Lepomuotojen avulla levä selviää epäsuotuisista oloista ja ankkuroituu kukintapaikalleen. Sedimenttiin hautautuneet lepomuodot ovat eräänlainen siemenpankki, josta uusi kukinta voi taas suotuisissa oloissa käynnistyä. Lämpimän veden Alexandrium ostenfeldii -populaatioi-ta on tuloksista päätellen esiintynyt Itämeressä jo kauan. Nykyinen ilmastokehitys on nostanut vesien lämpötiloja etenkin suojaisissa lahdenpohjukoissa, mikä puolestaan on stimuloinut kukintoja sekä vauhdittanut siemenpopulaation kehitystä ja lajin leviämistä uusille merialueille.

Hankajalkaiset lamaantuivat

Kaikki Itämeren populaatiot tuottavat myrkyllisiä yhdisteitä. Itämeren kanta poikkeaa kuitenkin myrkkyprofiilinsa puolesta sukulaisistaan. Nyt tutkimme, miten Itämeren alhainen suolapitoisuus vaikuttaa levämyrkkyjen tuotantoon. Saksitoksiinien määrä on A. ostenfeldii -soluissa harvoin kovin suuri, mutta vedessä toksiinien määrä voi kasvaa merkittäväksi kukinnan aikana, kuten Föglössä tapahtui vuosina 2009 ja 2010. Laboratoriokokeissa kävi ilmi, että lämpötilan nousu vaikuttaa myrkkyjen koostumukseen ja suosii etenkin kaikkein haitallisimpia yhdisteitä. Tällä saattaa olla merkitystä alueen muille eliöille, koska A. ostenfeldiin tuottamat myrkyt voivat siirtyä eteenpäin ravintoketjussa.Myrkkyjen tehosta saimme yllättävää näyttöä laboratoriokokeissa, joissa tutkittiin, miten tehokkaasti eläinplankton käyttää A. ostenfeldiita ravintonaan. Kokeet menivät plörinäksi, koska jo muutaman tunnin yhdessäolo A. ostenfeldiin kanssa halvaannutti hankajalkaiset niin, että ne vajosivat liikkumattomiksi koeastioiden pohjalle.

Ei kokonaisia kaloja kissoillekaan

Kenttätutkimuksissa selvisi, että myrkyt kertyvät hyvin tehokkaasti simpukoihin. Sedimentin pinnan alla oleilevien muutaman millin kokoisten sydänsimpukoiden kudoksista mitattiin toksiinipitoisuuksia, jotka huomattavasti ylittävät kansainvälisesti hyväksytyt turvallisuusrajat. Ei siis ollut yllättävää, että myrkkyjä löytyi myös pohjassa möyrivien kalojen suolistosta.Simpukoita ei Suomen vesillä käytetä ihmisravinnoksi, mutta kukinta-alueiden asukkaiden ja lomalaisten on hyvä tietää levän myrkyllisyydestä. Koska myrkkyä voi olla kalojen suolissa, on parasta välttää syömästä kokonaisia kaloja. Niitä ei pidä tarjota lemmikeillekään. Jos näitä ohjeita noudattaa, levämyrkyistä ei ole haittaa ihmiselle.

Panssarisiimalevä syö ja yhteyttää

Panssarisiimalevät eli dinoflagellaatit ovat ryhmä mik­ros­kooppisen pieniä, enintään millin mitaisia yksisoluisia eliöitä. Osa niistä on ohutkuorisia, toisten solukalvoa peittää erikokoisista ja -muotoisista laatoista koostuva selluloosapitoinen panssari. Soluissa on kaksi piiskamaista siimaa, jotka mahdollistavat liikkumisen.Monet panssarisiimalevät saavat energiaa yhteyttämällä klorofyllin avulla. Alkujaan ne ovat kuitenkin olleet täysin toisenvarainen eliöryhmä. Evoluution aikana ne ovat hankkineet itselleen pysyviä yhteyttämishiukkasia toisilta leviltä.Noin puolet lajeista on edelleen värittömiä ja vailla omia yhteyttämishiukkasia. Nämä lajit syövät toisia planktoneliöitä, kuten yksittäisiä leväsoluja, pitkiä piileväketjuja, ripsieläimiä tai jopa planktonäyriäisiä. Lisäksi moni pystyy nappaamaan saaliin yhteyttämishiukkaset väliaikaisesti omaan käyttöönsä ja yhteyttämään niillä. Panssarisiimaleviä tunnetaan nykyisin noin 2 000 lajia. Suurin osa elää merissä, mutta panssarisiimaleviä löytyy myös makeista vesistä ja jopa lumen seasta. Panssarisiimalevillä on jättimäinen genomi. Niiden tumassa on jopa 400 kromosomiparia, kun ihmisellä niitä on vain 23.

Väri paljastaa levän päivällä ja yöllä.

Myrkytys voi halvaannuttaa

Ihmiset altistuvat levämyrkyille syömällä myrkyn saastuttamia mereneläviä, yleisimmin simpukoita ja ostereita. Siksi levämyrkkyjen aiheuttamia oireita kutsutaan simpukkamyrkytyksiksi.

PSP Halvaannuttava simpukkamyrkytys (paralytic shellfish poisoning) voi seurata  saksitoksiinien syömisestä. Myrkytyksen ensi oire on huulien ja kielen pistely, joka voi levitä myös sormiin ja varpaisiin. Pahassa tapauksessa kädet ja jalat menevät tunnottomiksi ja hengitys vaikeutuu. Kohtalokkaaksi myrkytys käy, jos se lamauttaa hengitykseen tarvittavat lihakset. Vuosittain maailmalla raportoidaan useita tuhansia sairastumisia. Myrkkypitoisuudet voivat leväkukinnan aikana nousta niin suuriksi, että jo muutaman simpukan syöminen aiheuttaa pahoja oireita. Saksitoksiineja tuottavista levälajeista Suomen rannoille on kotiutunut Alexandrium ostenfeldii.DSP Ripulia ja oksentelua aiheuttavan myrkytyksen (diarrhetic shellfish poisoning) voi saada okadahaposta ja dinofysistoksiineista, joita tuottavat pääasiassa Dinophysis-suvun levälajit. Niitä esiintyy Itämeressäkin. Simpukanviljelylaitoksia joudutaan vuosittain sulkemaan näiden leväkukintojen vuoksi esimerkiksi Keski-Euroopassa, Japanissa, Australiassa ja Etelä-Afrikassa. Itämeressä okadahappoa on löytynyt sinisimpukoista sekä niitä ravinnokseen käyttävien kampeloiden maksasta.

Julkaistu Tiede -lehdessä 7/2011

Outi Setälä on Helsingin yliopiston tutkijatohtori ja Anke Kremp erikoistutkija Syken merikeskuksessa.