Luonnonsuojelubiologiaa, osa I

Heipparallaa! 

Meilläpä on nyt uusi kananpoika. Odotamme innolla hänen ensiesiintymistään, joka tapahtunee näillä näkymin ensi viikolla. Sitä odotellessa, hmm, pieni luonnonsuojelugeneettinen katsaus.

Luonnonsuojelutoimia suunniteltaessa on tärkeää ottaa huomioon lajin ja populaatioiden piirteitä mahdollisimman monelta näkökantilta, niin ekologiselta kuin geneettiseltäkin - asiat kun tuppaavat vaikuttamaan toisiinsa. Geneettinen tieto on erityisen tärkeää, koska geneettinen monimuotoisuus on evoluution perusta ja ilman sitä lajit eivät niin sanotusti pysy perässä ympäristön muuttuessa, mutta myös tietoa yksilöiden liikkeistä, paikallisista sopeutumista, habitaatin eli elinympäristön ominaisuuksista, populaatioiden demografiasta (populaatiokokoon liittyvistä asioista, kuten immigraatiosta eli tulomuutosta, emigraatiosta eli lähtömuutosta, kuolleisuudesta ja syntyvyydestä), ynnä muista ekologisista asioista tarvitaan. Hurjasti edistyneet geneettiset menetelmät ja mahdollisuudet seurata yksilöiden liikkeitä pesimäalueilta muuttoreittien varsille ja talvehtimisalueille alati kehittyvien geopaikantimien avulla auttavat saamaan tietoa mahdollisimman monelta kantilta ja elinkierron eri vaiheilta.

Jo vuonna 1986 herra Oliver A. Ryder (Species conservation and systematics: the dilemma of subspecies) pohti uhanalaisten elukoiden suojelua sekä millä tasolla suojelua tulisi toteuttaa - suojellako koko lajia yhtenä kokonaisuutena, keskittyä alalajeihin, vaiko vielä pienempiin osasiin, lajin eri populaatioihin? 

Lajitason alapuolisiin suojeluyksiköihin keskityttäessä huomioon tulee ottaa alalajien/populaatioiden geneettinen omaleimaisuus ja sen merkitys koko lajin säilymiselle. Jos esimerkiksi kaksi eri populaatiota ovat geneettisesti samanlaisia, ei niitä ole välttämättä tarve suojella erillisinä yksiköinään, kun taas jos populaatioissa on omanlaisia geenimuotojaan (alleeleitaan), se voi olla merkki paikallisista sopeutumista ja käynnissä olevasta erilaistumisesta. Tällöin näiden kahden geneettisesti erilaisen populaation säilymisellä sellaisinaan voi olla vaikutusta koko lajin geneettisen monimuotoisuuden ylläpitoon ja säilymiseen pitkälle tulevaisuuteen. Tiivistettynä: mikäli yhden populaation häviäminen vaarantaa ylemmän taksonin (alalajin tai lajin) olemassaoloa ja vähentää sen geneettistä monimuotoisuutta, sen suojeleminen on tärkeää.

On siis tärkeää huomata, mitkä lajin populaatiot tai alalajit sisältävät merkittävän osan adaptiivisesta variaatiosta eli siitä geneettisestä monimuotoisuudesta, joka vaikuttaa niiden sopeutumismahdollisuuteen. Ryder tuo esille termin evolutiivisesti merkittävä yksikkö (engl. evolutionary significant unit, ESU), jossa yhdistyy tieto yksikön (oli se sitten laji, alalaji taikka populaatio) historiasta, levinneisyydestä, morfologiasta sekä genetiikasta (niin proteiineja koodaavista geeneistä kuin neutraaleista DNA-sekvensseistä, kuten mikrosatelliiteista). ESU:na yksikköä voidaan pitää, mikäli näillä erilaisilla menetelmillä saadut tulokset ovat yhteneväisiä. Esimerkiksi jos lajin populaatiot ovat maantieteellisesti jakautuneita selkeästi erillisiksi osasikseen, näiden populaatioiden tulisi erota toisistaan myös geneettisesti, jotta populaatioita voitaisiin pitää omina ESU:inaan.

Luonnossa erillisten populaatioiden, alalajien ja jopa lajien rajat ovat häilyväisiä, varsinkin organismeilla, jotka pystyvät liikkumaan hyvin (kuten linnuilla). Lintujen liikkeitä tutkitaan paljon pitkäaikaisilla rengastus-takaisinpyyntiaineistoilla ja tarkkailemalla niitä pesinnän, muuton ja talvehtimisen aikana. Nykypäivänä hommaa helpottaa yleistyvä geopaikantimien käyttö (katsoppa tämä varsin yksityiskohtainen ja mielenkiintoinen juttu Perunakuoppa-blogissa suosirrien liikkeistä pesimäalueiltaan Perämeren rannikoilta talvehtimisalueilleen läntiseen Afrikkaan). 

Joskus suoraa tietoa lintujen liikkeistä voi kuitenkin olla vaikea saada, jolloin geneettiset menetelmät astuvat mukaan kuvioihin. Geneettisin menetelmin voidaan epäsuorasti (verinäytteiden avulla, ilman pitkäaikaista seurantaa) saada tietoa yksilöiden liikkeestä ja populaatioiden välisestä geenivirrasta tunnistamalla populaatiosta immigrantit (muualta tulleet yksilöt). Genetiikan avulla saadaan myös tietoa populaatioiden välisistä geneettisistä eroista, geneettisen muuntelun määrästä, populaatiokoon vaihteluista ja sukusiitoksesta: näillä kaikilla on oma osansa mahdollisia luonnonsuojelutoimia pohdittaessa. 

Kymmenkunta vuotta Ryderin ESU-määritelmän jälkeen ekologinen ja evoluutiobiologinen luonnonsuojeluporukka sai avukseen toisen termin, MU:n (engl. management unit; Craig Moritz, 1994: Defining "evolutionary significant units" for conservation), joka toimii käytännössä hieman eri tasolla kuin edeltäjänsä ESU. Populaatioissa saattaa esimerkiksi hyvinkin olla samoja mitokondrio-DNA- tai mikrosatelliittialleeleita, mutta ne voivat silti erota toisistaan tilastollisesti merkitsevästi alleelifrekvenssien perusteella (populaatioissa on erilainen alleelikoostumus). Jotta tällaisia merkitseviä eroja alleelilfrekvensseihin pääsee kehittymään, populaatioiden välillä on todennäköisesti vain vähän geenivirtaa, ja ne saattavat täten olla myös omia toiminnallisia yksiköitään, ja niitä tulisi myös suojella sen mukaan.

ESU:n ja MU:n ero on tärkeä: MU:ita (ottamatta kantaa sanan oikeaan taivutusmuotoon..) käytetään populaatioiden monitoroinnissa ja demografisissa tutkimuksissa lyhyemmällä aikavälillä kuin ESU:ja, jotka keskittyvät enemmälti historialliseen populaatiorakenteeseen ja fylogeniaan (populaatioiden välisiin geneettisiin eroihin ja evolutiiviseen kehityshistoriaan) ja pitkäaikaisiin luonnonsuojelutarpeisiin MU:iden kohdistuessa nykyiseen populaatiorakenteeseen, alleelifrekvenssieroihin ja lyhytaikaisempiin hoitotoimenpiteisiin. Yhden ESU:n sisällä voi esimerkiksi olla monta MU:a, ja vaikka yksikkö ei saisi omaa ESU-statustaan, voi se silti olla oma MU:nsa. Riittävän laaja näytteenotto (mahdollisimman monesta populaatiosta) ja tarpeeksi monenlaisten merkkigeenien (geneettisten markkereiden, kuten mikrosatelliittien, mitokondrio-DNA:n eri alueiden ja nukleaaristen eli tuman geenien) käyttö, unohtamatta ekologisia piirteitä, on tärkeää, jotta yksiköt voidaan tunnistaa oikein ja riittävin perustein.

Herra Moritz ei suinkaan ollut viimeinen, joka on kehittänyt ja edistänyt luonnonsuojelullisia toimia, mutta eiköhän tämä tähän hätään riitä. Kirjoitan myöhemmin lisää 2000-luvun luonnonsuojeluvinkeistä (huomaa että en tarkoita tässä sanaa "vinkit" vaan "vinkeet").

Nyt oikein hyvää viikonloppua!

Nelli