Mitä tarkoittaa lajin sisäinen monimuotoisuus?

Mitä tarkoittaa lajin sisäinen monimuotoisuus? Perimän vaihtelu

Ymmärrys siitä, mitä tarkoittaa lajin sisäinen monimuotoisuus, auttaa hahmottamaan luonnon sopeutumiskykyä ja elinvoimaisuutta muuttuvissa olosuhteissa. Perinnöllisen vaihtelun kapeneminen heikentää populaatioiden selviytymistä ja lisää häviämisen riskiä pitkällä aikavälillä. Tutustu aiheeseen tarkemmin ja lue, miksi perimän monimuotoisuuden ylläpitäminen on luonnonsuojelun perusta.

Mitä tarkoittaa lajin sisäinen monimuotoisuus ja perinnöllinen vaihtelu?

Tämän käsitteen tulkinta riippuu tarkastelutasosta, sillä ulkoiset erot eivät aina johdu geeneistä. Lajin sisäinen monimuotoisuus tarkoittaa määritelmänä sitä, että yhden lajin yksilöt ovat keskenään erilaisia. Tätä ilmiötä kutsutaan biologian parissa myös lajin sisäiseksi geneettiseksi vaihteluksi. Erityisesti kasvigeenivarojen suojelussa sekä luonnonsuojelussa tämä perinnöllinen vaihtelu on elintärkeää.

Luonnonsuojelussa huomio kiinnittyy yleensä kokonaisten lajien katoamiseen, ja Suomessa noin 12 prosenttia arvioiduista eliölajeista on tällä hetkellä uhanalaisia. Todellinen kriisi hiipii kuitenkin usein hiljaa lajien sisällä kauan ennen kuin viimeinen yksilö katoaa. Olin aluksi itsekin se henkilö, joka tuijotti vain lajilistoja maastokartoituksissa. Ajattelin, että kunhan laji löytyy alueelta, kaikki on hyvin. Vasta kun näin paikallisen taimenpopulaation romahtavan yhteen tautiaaltoon liian kapean perimän vuoksi, ymmärsin asian ytimen. Mutta on yksi kriittinen virhe, jonka suurin osa luonnonharrastajista ja viljelijöistä tekee arvioidessaan yksilöiden eroja - palaan tähän tarkemmin ympäristötekijöitä käsittelevässä osiossa tuonnempana.

Miten lajin sisäinen monimuotoisuus eroaa lajien välisestä monimuotoisuudesta?

Moni menee sekaisin siinä, miten lajin sisäinen monimuotoisuus eroaa lajien välisestä monimuotoisuudesta osana koko luonnon kirjoa. Biodiversiteetti (luonnon monimuotoisuus) jaetaan tyypillisesti kolmeen pääluokkaan, jotka muodostavat toisiaan tukevan kokonaisuuden:

Geneettinen monimuotoisuus (lajin sisäinen vaihtelu): Saman lajin yksilöiden ja populaatioiden välinen perimän vaihtelu, kuten eriväriset ketut tai eri omenalajikkeet. Lajien välinen monimuotoisuus (lajirunsaus): Eri eliölajien lukumäärä tietyllä alueella, kuten metsässä elävät kuuset, hirvet, korpit ja kantarellit. Ekosysteemien monimuotoisuus (elinympäristöjen vaihtelu): Erilaisten luontotyyppien kirjo, kuten suot, lehdot, tunturikoivikot ja Itämeren rakkohauruvyöhykkeet.

Kun kävelet kaupan hedelmätiskille ja näet punaisia, vihreitä ja keltaisia omenoita, katsot yhtä ja samaa lajia eli tarhaomenaa. Nämä eri lajikkeet - kuten Huvitus tai Punakaneli - ovat suoraa seurausta lajin sisäisestä geneettisestä vaihtelusta. Lajike on termi, jota käytetään nimenomaan ihmisen jalostamista viljelykasveista. Mitä enemmän lajikkeita tai luonnonvaraisia kantoja on olemassa, sitä vahvempi on lajin sisäinen muuntelu. Yksinkertaista, eikö?

Miksi lajin sisäinen monimuotoisuus on tärkeää käytännössä?

Lajin sisäinen geneettinen vaihtelu on elinehto, joka mahdollistaa populaatioiden sopeutumisen muuttuviin ympäristöolosuhteisiin, uusiin kasvitauteihin ja ilmaston lämpenemiseen. Ilman perinnöllisiä eroja yksittäinen tauti tai kuivuusjakso voi tuhota koko paikallisen kannan kerralla.

Vaikeus ymmärtää geneettisen vaihtelun merkitystä käytännössä johtuu usein siitä, että geenit ovat silmälle näkymättömiä. Ajattele perimää lajin vakuutuskirjana. Jos jokaisella yksilöllä on täsmälleen samat geenit - tai lähes identtiset - koko populaatio on haavoittuvainen samoille uhkille. Suomen jokien lohikalojen kannat ovat vähentyneet noin 90 prosenttia viimeisen viiden vuosikymmenen aikana. Kun populaatio kutistuu näin rajusti, jäljelle jäävät yksilöt lisääntyvät keskenään, jolloin perimä kapenee entisestään. Pysähdy hetkeksi. Tämä sukusiitos heikentää kalojen poikastuotantoa ja immuunipuolustusta juuri silloin, kun vesistöt lämpenevät.

Eläinmaailman esimerkit ja kasvigeenivarat

Kasvigeenivarat (ihmiselle hyödyllisten kasvien perintötekijät) saavat usein kaiken huomion, mutta eläinmaailma tarjoaa yhtä lailla pysäyttäviä esimerkkejä. Otetaan tarkasteluun saimaannorppa, jonka kanta putosi 1900-luvulla alimmillaan vain muutamiin satoihin yksilöihin ennen kuin suojelutoimet nostivat määrän yli 400 yksilön rajan. Vaikka yksilömäärä on kasvanut, norpan perimä on edelleen huolestuttavan kapea eristyneiden pesimäalueiden vuoksi. Sama ilmiö näkyy sudenkorennoissa, leppäkertuissa ja vaikkapa metsäpeuroissa: yksilöiden väliset erot värityksessä, koossa ja aineenvaihdunnassa ratkaisevat, kuka selviää poikkeuksellisesta talvesta.

Rehellisesti sanottuna suurin osa ihmisistä uskoo, että pienen populaation voi pelastaa pelkästään ruokkimalla eläimiä tai istuttamalla uusia taimia. Yleinen luulo on, että suuri yksilömäärä tarkoittaa aina elinvoimaista kantaa. Olen kuitenkin nähnyt metsänhoidossa aivan päinvastaisen ilmiön: hehtaarikaupalla samasta jalostetusta siemenerästä kasvatettua talousmetsää, joka näyttää terveeltä, kunnes juurikääpä tai kirjanpainaja iskee ja tuhoaa lähes kaiken parissa kesässä. Pelkkä puiden määrä ei pelasta metsää, jos puiden perinnöllinen puolustusmekanismi on identtinen.

Seuraava näkökulma yllättää lähes jokaisen kotipuutarhurin ja luonnossa liikkujan.

Ero ympäristötekijöiden aiheuttaman ulkoisen vaihtelun ja perinnöllisen muuntelun välillä

Kaikki lajin yksilöiden välinen ulkoinen erilaisuus ei ole geneettistä, vaan osa eroista johtuu pelkästään kasvuympäristöstä. Vain perimään eli DNA-sekvenssiin tallentunut muuntelu siirtyy sukupolvelta toiselle ja lasketaan todelliseksi lajin sisäiseksi monimuotoisuudeksi.

Tässä on se kriittinen virhe, jonka mainitsin artikkelin alussa: ulkoasun eli fenotyypin (yksilön ilmiasun) sekoittaminen genotyyppiin (yksilön perimään). Ero ympäristötekijöiden aiheuttaman ulkoisen vaihtelun ja perinnöllisen muuntelun välillä hämää jopa kokeneita harrastajia. Jos istutat kaksi perimältään täysin identtistä kasvia - eli kloonia - joista toinen pääsee aurinkoiselle ja ravinteikkaalle multamaalle ja toinen joutuu varjoisaan ja kuivaan hiekkamaahan, ne kasvavat aivan erinäköisiksi. Hyvän paikan kasvi on rehevä. Huonon paikan kasvi jää kitukasvuiseksi. Tämä ei kuitenkaan ole lajin sisäistä monimuotoisuutta. Miksi ei? Koska jos otat tuosta kitukasvuisesta yksilöstä pistokkaan ja istutat sen hyvään multaan, siitä kasvaa jälleen suuri ja kukoistava.

Muistan edelleen, kuinka ensimmäisenä opiskeluvuotenani keräsin tunturikasveja tuntikausia hyytävässä vesisateessa sormet kohmeessa, täysin varmana siitä, että olin löytänyt harvinaisen kääpiökasvuisen alalajin, kunnes laboratoriotestit osoittivat kyseessä olevan täysin tavallinen tunturikohokki, joka oli vain kärsinyt tuulesta ja ravinteiden puutteesta kalliolla. Turhautuminen oli käsinkosketeltavaa. Kolme päivää työtä meni hukkaan. Opin kantapään kautta, että silmä valehtelee luonnossa jatkuvasti.

Kun puhumme aidosta perinnöllisestä muuntelusta, tarkastelemme suvullisen lisääntymisen ja mutaatioiden tuottamia eroja - no, myös suvuttomasti lisääntyvillä lajeilla tapahtuu satunnaisia mutaatioita, mutta ne ovat huomattavasti harvinaisempia. Käytännössä vain geenien tasolla oleva vaihtelu antaa luonnonvalinnalle tai kasvinjalostajalle työkaluja kehittää lajia eteenpäin. Lopputulos on selvä. Kun suojelemme luontoa tai vanhoja maatiaiskasveja, emme suojele vain tiettyä ulkonäköä, vaan sitä näkymätöntä geneettistä koodia, joka pitää ruokaturvamme ja ekosysteemimme pystyssä.

Geneettinen muuntelu vs. ympäristön aiheuttama muovautuvuus

Perinnöllinen muuntelu (Geneettinen vaihtelu)

- Toimii luonnonvalinnan ja jalostuksen raaka-aineena mahdollistaen pysyvän sopeutumisen

- Syntyy mutaatioiden, suvullisen lisääntymisen ja geenien uudelleenjärjestymisen kautta

- Siirtyy suoraan jälkeläisille DNA:n mukana sukupolvesta toiseen

- Huvitus- ja Punakaneli-omenalajikkeiden maku- ja värierot samalla kasvupaikalla

Modifikaatio (Ympäristön aiheuttama vaihtelu)

- Auttaa yksittäistä eliötä selviytymään hetkellisesti, mutta ei muuta lajin perimää

- Syntyy valon, lämpötilan, ravinteiden tai muiden ulkoisten olosuhteiden vaikutuksesta

- Ei periydy jälkeläisille, vaan katoaa olosuhteiden muuttuessa

- Suvuttomasti lisätyn kasvin jääminen pieneksi varjossa ja kasvaminen suureksi auringossa

Maatiaisomenoiden pelastusoperaatio Mikkelissä

Kari, 54-vuotias puutarhuri Mikkelistä, halusi perustaa luomutarhan, joka kestäisi Etelä-Savon ankaria talvia ilman jatkuvaa kemiallista torjuntaa. Hän istutti aluksi 80 tainta samaa kaupallista huippulajiketta säästääkseen hoitokuluissa ja helpottaakseen sadonkorjuuta.

Kolmantena talvena pakkanen laski lähes 35 asteeseen, ja seuraavana kesänä muumiotauti iski tarhaan. Koska kaikki puut olivat geneettisesti identtisiä klooneja, tauti ja pakkasvauriot tuhosivat noin 75 prosenttia koko sadosta parissa kuukaudessa.

Kari tajusi, että tasalaatuisuus oli hänen suurin heikkoutensa. Hän otti yhteyttä paikalliseen kasvigeenivarojen säilyttäjäverkostoon ja korvasi tuhoutuneet puut 12 erilaisella suomalaisella maatiaislajikkeella, joiden perimä oli sopeutunut paikalliseen ilmastoon vuosisatojen ajan.

Viiden vuoden kuluttua tarhan kokonaissato vakiintui, ja kasvitautien aiheuttama hävikki putosi alle 10 prosenttiin. Vaikka omenat kypsyvät nyt eri aikoihin, lajin sisäinen vaihtelu takaa sen, että jokaisena syksynä suurin osa puista tuottaa satoa säästä riippumatta.