Elääkö maapallolla kaksi miljardia eliölajia? Väite kuulostaa hurjalta aiempiin arvioihin verrattuna, mutta saattaa lähivuosikymmeninä osoittautua todeksi.

Monimuotoisuus ja maapallon lajimäärä pohdituttavat luonnontutkijoita, osin siksi että dna-tutkimus on haastanut perinteisen linneeläisen lajikäsityksen. Joidenkin arvioiden mukaan lajeja on jopa 1000 kertaa enemmän kuin on ajateltu.

Yli-intendentti Marko Mutanen Oulun yliopistosta sanoo ettei kukaan tiedä lajimäärää edes miljoonien tarkkuudella. Täsmällistä lukua ei ole edes olemassa, koska lajiutuminen on hidas prosessi, eikä lajien välille aina voi vetää yksiselitteistä rajaa.

Ruotsin maatalousyliopiston tutkija Tomas Roslinin mukaan suurin epävarmuus liittyy mikrobeihin. Vakiintuneet lajikäsitykset eivät oikein istu niihin, joten ensin pitäisi miettiä, mitä uusi mikrobilaji ylipäänsä tarkoittaa. Lajien määrällä on kuitenkin merkitystä, sillä se vaikuttaa käsitykseemme siitä, mitkä eliöryhmät planeettaamme todella dominoivat.

Dna tarjoaa tehokkaita tapoja lukea monimuotoisuutta. Mutanen kertoo esimerkkinä, että suomalaisessa maaperässä on neliömetriä kohden satoja tuhansia sukkulamatoja, joilla on erittäin tärkeä ekologinen merkitys ravinteiden kierrossa. Niitä ei voi tunnistaa ulkonäöstä, ja valtaosa lajeista on vielä kuvaamatta. Lukuisissa muissa eliöryhmissä tilanne on aivan sama. Niitä ei koskaan voida ymmärtää ilman dna:ta.

Ulkonäkö ei aina auta lajintunnistuksessa

Dna-tutkimus on paljastamassa yhä enemmän niin sanottuja kryptisiä lajeja. Ulospäin samalta näyttävät lajit ovatkin geneettisesti erilaistuneita yksiköitä.

Molekyyliekologi, väitöskirjatutkija Janne Koskinen Helsingin yliopistosta toteaa, että mitä pienempi ja vaikeammin tutkittava eliö on, sitä vähemmän niistä tiedetään. Koskinen on tutkinut sienissä eläviä hyönteisiä, kuten esimerkiksi sienisääskiä. Niissä esimerkiksi Mycetophila ruficollis -ryhmästä tunnetaan Euroopassa yhdeksän toisistaan ulkoisesti poikkeavaa lajia.

”Kun virolainen Siiri Jürgenstein kollegoineen sitten tutki niitä käyttäen molekyylimenetelmiä, erään ryhmän lajin havaittiinkin olevan todennäköisesti ainakin kolme eri lajia, joita ei pystytty ulkoisesti erottamaan toisistaan”, Koskinen kertoo. ”Omissa töissäni olen kohdannut esimerkiksi harsosääskilajin, jonka viivakoodiryhmät antavat ymmärtää, että kyseessä voisi olla ainakin neljä lajia.”

Kryptisiä lajeja on paljon niveljalkaisissa, kuten hyönteisissä, hämähäkeissä, tuhatjalkaisissa ja äyriäisissä, ja kun lisäksi huomioidaan aiemmin vähälle huomiolle jääneet loiset, erityisesti hyönteisten loiset, kuten punkit, sukkulamadot, itiöeläimet, harppuunasienet ja bakteerit, lajimäärä kasvaa merkittävästi.

Arizonan yliopiston tutkijat arvioivat kokonaismäärän nousevan 1-6 miljardiin lajiin.

Heidän käsityksensä mukaan planeettaamme hallitsevat bakteerit, joita olisi arvioiden mukaan peräti 70-90% kaikista lajeista. Aiemmin planeetan valtiaina pidetyt niveljalkaiset olisivat siten jäämässä bakteerien varjoon.

Käsitys monimuotoisuudesta tarkentumassa

Viime syksynä Helsingin yliopiston professori Otso Ovaskainen, SLU:n professori Tomas Roslin ja Duke Universityn professori David Dunson saivat Euroopan tutkimusneuvostolta 12,6 miljoonan euron suuruisen rahoituksen LIFEPLAN-hankkeelleen. Hankkeessa kerätään seuraavien kuuden vuoden aikana automatisoidusti dna- ja ääninäytteitä sekä riistakameroiden kuvia yli 450 paikasta eri puolilta maailmaa.

Vaikka monimuotoisuutta on tutkittu jo kauan, valtaosa lajeista on edelleen tieteelle tuntemattomia.
”Emme tiedä mitä lajeja on olemassa, missä ne ovat, mitä ne tekevät ja miten ne vaikuttavat ekosysteemien toimintaan”, toteaa Otso Ovaskainen. ”Nyt meillä vihdoin on käytössä aivan viime vuosien aikana kehittyneitä menetelmiä, jotka tarjoavat mahdollisuuden selvittää monimuotoisuutta täysin uudella tavalla.”

Eliöryhmistä huonosti tunnettuja ovat esimerkiksi sienet ja hyönteiset. Ovaskainen muistuttaa ettemme tiedä edes näiden ryhmien lajimäärän suuruusluokkaa. ”Voi olla, että esimerkiksi sieniä on viisi miljoonaa lajia – tai niitä voi olla kymmenen miljoonaa. Tällä hetkellä vain noin 150 000 on kuvattu tieteelle.”

Vielä kuvaamattomia lajeja on niin paljon, ettei niitä ehdittäisi koskaan löytää perinteisin menetelmin. Se vaatisi niin pitkän ajan, että osa lajeista ehtisi jo mahdollisesti hävitä. Tässä teknologia tulee avuksi. Hyönteisnäytteet kerätään telttamaisten Malaise-pyydysten avulla. Sienten tunnistuksessa hyödynnetään matkalaukun kokoista ja auton akulla toimivaa laitetta, joka imee ympäristöstä ilmaa. Ilmavirtaan muodostettava pyörre erottelee pienet hiukkaset, kuten sienten itiöt, koeputkeen. Putken sisällön DNA analysoidaan sitten automaattisesti.

”Alkuvaiheessa emme pysty tunnistamaan kaikkia itiöistä löydettyjä sienilajeja, koska niitä ei ole aiemmin kuvattu tieteelle. Hankkeemme kuitenkin paljastaa, missä sieniheimoissa on paljon tuntemattomia lajeja, missä päin maailmaa niitä esiintyy, ja missä lisätutkimusta tarvittaisiin eniten.”

Otso Ovaskainen arvioi, että LIFEPLAN-hankkeessa voidaan päästä käsiksi jopa noin puoleen maailman biodiversiteetistä hyönteisten ja sienten osalta. Näin saadaan vankka pohja myös havaitsematta jääneiden lajien määrän arviointiin tilastollisin menetelmin.

Viivakoodi paljastaa lajin

Lähitulevaisuudessa myös kannettavat dna-lukijat helpottavat ja nopeuttavat tutkimustyötä.

Dna-viivakoodin lukemiseen tarvitaan vain pieni määrä soluja joista laji määrittyy viivakoodikirjaston avulla. Tällaisilla menetelmillä ympäristönäytteestä, kuten puoli litraa maaperää tai pullollinen merivettä, voidaan lukea lyhyessä ajassa kaikki sen sisältämät lajit, vaikka yksilöitä olisi miljoonia.

”Teknologia on jo olemassa, mutta ei vielä pakattuna sellaiseen näppärään pieneen pakettiin jonka voi ottaa vaikkapa maastoon mukaan. Kaukana tuosta ei kuitenkaan enää olla. Teknologia kehittyy huimaa vauhtia”, Marko Mutanen kertoo.

Käynnissä olevan FinBOL – Finnish Barcode of Life – hankkeen tavoitteena on tuottaa DNA-viivakoodit Suomen eliölajistolle. FinBOL on osa kansainvälistä International Barcode of Life (iBOL) -hanketta, jonka pitkän tähtäimen tavoitteena on tuottaa DNA-viivakoodikirjasto koko maailman eliölajistolle.

Janne Koskinen kertoo: ”Käytän tutkimuksessa hyvin paljon niin sanottua BIN:iä lajin korvikkeena. Se on Barcode of Lifen luoma määritelmä. BIN on ”ryhmä yksilöitä, jotka ovat geneettisesti lähempänä toisiaan kuin muita yksilöitä”. Mahdollisia lajeja siis.

Lähestymistapa ei korvaa taksonomin työtä, mutta se on tutkimuksessa kätevä työkalu, ja antaa erinomaista osviittaa siihen, jos jonkun lajin sisällä on jotain ”outoa”.

Marko Mutanen uskookin että dna mullistaa taksonomian ja eliölajien luokittelun. ”Koska viivakoodien avulla lajeja löydetään paljon nopeammin kuin ehditään kuvaamaan perinteiseen tapaan, tilanne johtaa lopulta siihen, että ymmärrämme vaikkapa maaperän pieneliöstön rakenteita, levinneisyyttä ja monimuotoisuutta pelkästään dna:han pohjautuvien lajeja vastaavien yksikköjen pohjalta.”

Valtaosa biodiversiteetistä on niin monimuotoista, yksilörunsasta ja mikroskooppista ettei sitä voida globaalisti hallita perinteisen linneeläisen taksonomian pohjalta.

Lähteet: Marko Mutanen, Tomas Roslin, Janne Koskinen, Otso Ovaskainen, Larsen et all: Inordinate Fondness Multiplied and Redistributed: The Number of Species on Earth and the New Pie of Life. Quaterly Review of Biology vol 92 nro 3 (2017), Lifeplan / Helsingin Yliopisto, FinBOL / Oulun yliopisto