Marmorirapu levisi akvaariosta valloittajaksi. Kuva: Sina Tönges
Marmorirapu levisi akvaariosta valloittajaksi. Kuva: Sina Tönges

Kaikki marmoriravut ovat naaraspuolisia klooneja, ja yksikin yksilö pystyy panemaan alulle uuden populaation.

Eräässä akvaariossa sattui onnettomuus. Sen jälkeen kymmenjalkainen, vain naaraista koostuva mutanttilaji alkoi vallata maailman makeita vesiä. Reilussa vuosikymmenessä otus kloonasi itsensä lukemattomiksi kopioiksi, jotka levittäytyivät läpi Euroopan ja Afrikan.

Tämä kuulostaa kauhuelokuvan juonelta. Se on kuitenkin todennäköisesti tosi tarina marmoriravusta, Procambarus virginalis, joka on muuttunut lemmikistä vahingolliseksi vieraslajiksi. Tapahtumien kulku on selostettu Science-lehdessä.

Viisi vuotta sitten molekyyligeneetikko Frank Lyko Saksan syöpätutkimuskeskuksesta Heidelbergistä kiinnostui marmoriravusta. Se on aika hiljattain vaihtanut lisääntymistapansa suvullisesta partenogeneettiseksi eli neitseelliseksi.

Nykyisin lajin kaikki yksilöt ovat naaraita ja synnyttävät uusia yksilöitä kloonautumalla.

Lyko näki tässä prosessin, joka muistuttaa tavallisten solujen muuttumista loputtomasti monistautuviksi syöpäsoluiksi. Niinpä epigenetiikan ja syövän tutkija ryhtyi selvittämään marmoriravun perimää. Hän aikoo käyttää saamiaan tietoja siihen, että rakentaa mallin syöpäkasvaimen varhaisesta kehittymisestä.

Lyko ja hänen kollegansa hankkivat 11 marmorirapua eri puolilta maailmaa ja lukivat niiden genomit. Lisäksi he tutkivat erityisen tarkasti yhtä monen madagascarilaisen marmoriravun geenejä. Perimän kuvauksen julkaisi Nature Ecology & Evolution.

Marmoriravulla on 21 000 geeniä kuten ihmiselläkin. Toisin kuin useimmilla muilla eläimillä, sen soluissa on kahden kromosomiston sijaan kolme 92 kromosomin sarjaa.

Kaksi sarjoista on lähes identtisiä, mutta kolmas poikkeaa muista. Niin samanlaiset kuin erilainen kromosomisto ovat kuitenkin versioita, jotka ovat peräisin mutantin Procambarus fallax -lajiin kuuluvilta vanhemmilta.

Lykon ryhmä hahmotteli, millainen onneton sattuma jossain maailman akvaariossa sai aikaan mutantin. Kaksi Procambarus fallax -rapua eri puolilta maapalloa päätyi samaan lasiastiaan. Toisella täytyi olla epänormaali sukusolu, jossa oli kaksi kopiota kromosomeista lisääntymissoluissa tavallisen yhden sarjan sijaan.

Liitosta syntyi uusi laji. Yleensä uuden lajin kehittyminen vie pitkän ajan. Tällä kertaa se tapahtui hetkessä. Se on harvinaista eläimillä mutta ei kasveilla.

Selvä merkki lajiutumisesta on se, että P. fallax -lajin urokset eivät enää kykene hedelmöittämään marmoriravun mätimunia. Tämä paljastui bioRxiv-verkkojulkaisussa vuonna 2015 ilmestyneessä tutkimuksessa.

Koska naarasmutanttien naaraspuoliset jälkeläiset ovat kookkaita, vahvoja ja tuotteliaita, ne syrjäyttivät heikommat ravut.

Evoluutiobiologi Gerhard Scholtz Humboldt -yliopistosta Berliinistä on seurannut marmoriravun nopeaa levittäytymistä. Hänen mukaansa eri puolilta Eurooppaa ja Afrikkaa pyydettyjen yksilöiden dna-analyysit osoittavat, että kaikki marmoriravut ovat samanlaisia klooneja.

Tutkijat ajoittivat tuhoisan parittelun vuotta 1995 edeltävälle ajalle. Silloin saksalaiset lemmikkieläinkauppiaat tunnistivat ensimmäiset isot kloonit. Niitä pidettiin P. fallax -lajin muunnoksina tai alalajeina, ja niistä tuli nopeasti suosittuja erikoisuuksia kotiakvaarioissa.

Jostain ne sitten livahtivat luontoon. Se käy helposti, koska vastakuoriutuneet, pienet ja läpikuultavat poikaset voivat huomaamatta ajautua lappoputkeen, kun akvaarion vettä vaihdetaan.

Marmorirapu viihtyy lämpötilaltaan ja happamuudeltaan erilaisissa vesissä. Laji lisääntyy ja kasvaa parhaiten 18–25-asteisessa vedessä, mutta se selviää elossa paljon kylmemmässä. Siitä on havaintoja jopa lammikoista, jotka jäätyvät talvisin.

Se ei kaikkoa saastuneistakaan lutakoista. Se syö Lykon sanoin ”mitä vain”: mätiä lehtiä, etanoita, kalanpoikasia, pieniä kaloja ja hyönteisiä.

Tavallisesti kloonien menestymisen mahdollisuuksia pidetään heikkoina, koska niiltä puuttuu perinnöllisen vaihtelun antama kyky sopeutua uusiin tilanteisiin. Marmoriravun voittokulku viittaa siihen, ettei näin aina ole.

Lajin kolme kromosomisarjaa saattaa antaa sille kylliksi geneettistä vaihtelua, jonka avulla se onnistuu asettumaan monenlaisiin paikkoihin.

Partenogeneettinen laji saa etua siitä, että yksikin klooni pystyy panemaan alulle kokonaisen populaation. Marmorirapu saavuttaa sukukypsyyden noin neljän kuukauden iässä. Munien kehitys poikasiksi vie vain pari viikkoa.

Madagascarilla on lajille niin suotuisat olot, että sen menestys uhkaa tappaa sukupuuttoon seitsemän paikallista rapulajia.

Marmorirapu saattaa kantaa rapuruttoa. Leväsienen aiheuttama tauti on romahduttanut alkuperäiset jokirapukannat miltei koko Euroopassa. Se sairastuttaa täplärapujakin, kun nämä ovat stressaantuneita.

Marmorirapua on tavattu luonnonvesissä jo ainakin Ruotsissa, Saksassa, Italiassa, Hollannissa, Slovakiassa ja Japanissa. Biologi Zen Faulkes Texasin yliopistosta pitää nettisuillaan karttaa lajin levinneisyydestä.

Suomessa marmorirapua on aiemmin myyty eläinkaupoissa. Nykyisin EU luokittelee sen haitalliseksi vieraslajiksi, jonka maahantuonti, kasvatus, myynti, hallussapito ja ympäristöön päästäminen on kiellettyä.

jussipussi
Seuraa 
Viestejä34740
Liittynyt6.12.2009

Mutanttirapu leviää maailman vesiin kuin syöpä

Käyttäjä4499 kirjoitti: Hurjaa. Tulee mieleen korealaiset, joilla taitaa olla suppea geenipooli... erittäin suppea... mutta he eivät sentään leviä kuin syöpä. Miksi suomalaiset ei tule mieleen? ” Harvardin huippututkija valitsi työpaikaksi Helsingin – Suomi on sairauksia aiheuttavien geenien etsijälle aarreaitta Mark Daly aikoo tehdä Helsingistä perimän tutkimuksen piilaakson. ...SUOMESSA on ihmisen perimän tutkimukseen loistavat mah­dollisuudet. Samanlaisia ei ole muualla.” Suomi on...
Lue kommentti

Serkkumme maalasi luolan seinää, ennen kuin oma lajimme saapui Eurooppaan.

Tutkimukset ovat jo pitkään kumonneet harhaluuloja muinoin tyhminä pidetyistä neandertalinihmisistä. Nyt Espanjan luolosta on löytynyt vakuuttavia todisteita siitä, että neandertalit kykenivät ilmaisemaan itseään myös taiteellisesti.

Science-lehdessä ilmestynyt kansainvälisen paleoantropologiryhmän tutkimus osoittaa, että  Cantabrian maakunnassa sijaitsevan Pasiegan luolan maalaukset on tehty yli 64 000 vuotta sitten.

Osittain samojen tutkijoiden Science Advances -lehdessä samaan aikaan julkaisema tutkimus osoittaa puolestaan, että neandertalit saattoivat myös värjätä kotiloita mineraaliväreillä ja koristella niillä itseään jopa 120 000 vuotta sitten.

Luolamaalausten ajoittaminen on ollut pitkään erittäin vaikeaa, sillä maalauksissa ei ole orgaanisia ainesjäämiä, joista voisi tutkia radiohiiliajoitukseen tarvittavien hiilen radioaktiivisten isotooppien määriä.

2000-luvulla on kuitenkin selvinnyt, että ajoitukseen sopii myös kalsiitti, jota pohjavesi kerryttää luolan seiniin ohueksi kerrokseksi.

Pohjavesi sisältää näet pieniä määriä uraaniatomeja, jotka ajan kuluessa puoliintuvat toriumiksi. Uraani-ja toriumisotooppien keskinäinen suhde paljastaa, miten vanha tutkittava näyte on. Tällaisten tutkimusten perusteella Pasiegan maalausten täytyy olla vähintään 64 000 vuotta vanhoja.

Neandertalinihmisen ilmeinen kyky luovuuteen osoittaa, että he olivat henkisiltä ominaisuuksiltaan lähempänä meitä kuin on luultu.

”Suurin osa kollegoistani tulee tyrmistymään”, arvioi paleoantropologi Jean-Jacques Hublin Max Planck -instituutista Science-lehden uutisartikkelissa.

”Luolamaalauksia on pidetty suurena nykyihmisiä ja neandertalinihmisiä erottavana tekijänä. Tämä löydös kuroo rakoa umpeen”, Hublin kuvaa kollegoidensa työn merkitystä. Hän itse ei ollut mukana käsityksiä myllertävässä tutkimuksessa.

Tutkimusryhmään kuulunut paleoantropologian professori João Zilhão Barcelonan yliopistosta on vakuuttunut, että neandertalinihmiset olivat henkisiltä kyvyiltään nykyihmisen veroisia.

”Kaikilla käytännön mittareilla neandertalinihmiset olivat samanlaisia kuin me”, Zilhão sanoo New York Timesissa.

Kaikki tutkijat eivät ole valmiita menemään aivan näin pitkälle. Jean-Jacques Hublinin mukaan maalausten ajoitus kyllä osoittaa, että neandertalinihmisellä oli nykyihmiselle ominaiset kyvyt monella osa-alueella. Uusi tutkimus ei kuitenkaan pyyhkäise pois meidän ja serkkujemme kulttuurillisia ja henkisiä eroja.

”Nykyihminen syrjäytti neandertalit, ja siihen on syynsä”, Hublin sanoo.

Kalifornian yliopiston psykologi, emerityusprofessori Richard Cos esitti äskettäin hypoteesin, jonka mukaan nykyihmisen kyky tehdä huomattavasti neandertalien luolamaalauksia monimutkaisempia teoksia olisi osoitus pitkälle kehittyneestä käden ja silmän koordinaatiosta, jonka kehitti keihäänheitto. Serkuiltamme tämä koordinaatio puuttui.

Yksittäinen ravintoaine ei ratkaise, miten hyvin laihdutus onnistuu.

Jos haluaa pudottaa painoaan, kannattaa seurata yksinkertaista neuvoa: vähentää syömistään ja syödä terveellisesti. Tähän päätelmään voi tiivistää Stanfordin yliopiston tutkimuksen, jossa seurattiin ylipainoisten ruokavaliota ja laihtumista vuoden ajan.

Kokeeseen osallistui kaikkiaan 609 ihmistä, suunnilleen puolet miehiä ja puolet naisia. Iältään he olivat 18–50-vuotiaita.

Osallistujat jaettiin sattumanvaraisesti kahteen laihdutusryhmään: toisen ryhmän ruokavaliosta vähennettiin rasvaa, ja toinen ryhmä tinki hiilihydraateista.

Ennen dieetin aloittamista osallistujille pidettiin perusteelliset ravitsemusluennot ja heidät opastettiin noudattamaan terveellistä ruokavaliota.

Vähärasvaiselle dieetille arpoutuneita ohjeistettiin esimerkiksi vähentämään rasvaisen lihan ja rasvaisten maitotuotteiden käyttöä. Hiilihydraateista tinkiviä kehotettiin välttämään muun muassa muroja ja riisiä. Yhteisesti kaikkia evästettiin välttämään einesruokia, lisättyjä sokereita ja transrasvoja ja syömään mahdollisimman paljon vihanneksia.

Vuoden kuluttua kummankin ryhmän jäsenet olivat laihtuneet keskimäärin kuusi kiloa, tutkijat raportoivat Jama-lääkärilehdessä.

Yhtäläinen tulos vie pohjaa puheilta, joilla tiettyihin ruoka-aineisiin keskittyviä dieettejä kehutaan toinen toistaan tehokkaammiksi.

Toimivan laihdutuksen perusajatus on sama dieetistä riippumatta: vähemmän sokeria, vähemmän valkoista jauhoa ja enemmän vihanneksia, korostaa tutkimusta johtanut ravitsemustieteilijä, professori Christopher Gardner tutkimustiedotteessa.

Geenit eivät auttaneet

Rasvan ja hiilihydraattien lisäksi tutkijoita kiinnosti erityisesti se, kuinka paljon perimä vaikuttaa laihdutuksen onnistumiseen.

Aiempien tutkimusten perusteella hiilihydraatti- ja rasva-aineenvaihduntaan osallistuvista geeneistä esiintyy erilaisia variantteja, jotka voivat joko edistää tai vähentää näiden ravintoaineiden varastoitumista elimistöön. Gardner on itse saanut asiasta hienoista näyttöäkin.

Kaikilta laihdutuskokeeseen osallistuneilta otettiin dna-näyte, josta kartoitettiin kolme hiilihydraatti- ja rasva-aineenvaihduntaan kytkeytyvää geeniä. Osalla oli variantti, jonka uskottiin tehostavan vähärasvaista ruokavaliota. Osan geenit ennustivat hyötyjä hiilihydraattien välttelystä.

Kummankin ryhmän laihduttajista noin puolet sattui päätymään geeniensä kannalta otolliselle dieetille.

Lopputulos oli kuitenkin geenihypoteesin kannalta karu. Geeneillä ei ollut mitään havaittavaa vaikutusta laihdutuksen onnistumiseen. Näin Gardner tuli kumonneeksi aiemmat tuloksensa, joiden mukaan geeneilleen sopivaa ruokavaliota noudattaneet laihtuivat enemmän kuin geenejään vastaan sotineella dieetillä olleet.

Emme onnistuneet toistamaan sitä tutkimusta. Emme päässeet edes lähelle, Gardner summaa STAT-terveyssivustolla.

Tutkimus antaa siis myös tärkeän opetuksen siitä, miksi tulosten toistettavuus on tieteessä tärkeää.