Yhteiskunnallinen vaikuttaja

Supergeenin kantaja, samettimuurahainen (Formica cinerea). Kuva keskellä: Arnstein Staverløkk. Koloniakuvat sivuilla: Frode Ødegaard CC BY-SA 4.0

Muurahaispesää ajatellaan usein ydinperheenä, joka koostuu yhdestä kuningataräidistä tyttärineen. Tällaista yhteiskuntaa voidaan ajatella yhtenä yksilönä, superorganismina. Pesän jäsenet ovat olemassa vain pesän jäseninä, aivan kuin ihmisruumiin solut vain osina kokonaisuutta.

Superorganismeja on monenlaisia. Kaikki muurahaisten yhteiskunnat eivät ole ydinperheitä. Esimerkiksi kotoisten kekomuurahaisten ja samaan Formica-sukuun kuuluvien mustamuurahaisten ja loviniskamuurahaisten pesissä on joskus useita kuningattaria, joskus vain yksi matriarkka. Tämän monimuotoisuuden syyt ovat kiehtoneet muurahaistutkijoita meillä ja maailmalla vuosikymmeniä. Vielä jokunen vuosi sitten suurin osa tutkijoista olisi luultavasti laittanut rahansa likoon sen puolesta, että kyseessä on jonkinlainen joustava käyttäytyminen, jossa tietyt ympäristöolot aiheuttavat muutoksen perhe-elämässä.

Genomidata on osoittanut arvelut ympäristöolojen vaikutuksesta perherakenteeseen vääriksi. Kuningatarmäärään liittyvä geenialue löydettiin ensin meikäläisen samettimuurahaisen Alpeilla ja Pyreneillä elävän lähisukulaisen Formica selysin genomista (Purcell ym. 2014). Vasta ilmestynyt tutkimuksemme (Brelsford ym. 2020) löysi vastaavan geenialueen myös muista suvun lajeista, mukaan lukien suomalaisista populaatioista, joista toimitimme näytteet kollegoille. Sama geenialue on oletettavasti säädellyt pesän perhe-elämän muotoa suvun monikymmenmiljoonaisen historian ajan.

Samettimuurahainen viihtyy paahteisilla paikoilla kuten upeilla hiekkadyyneillä, Hankoniemeltä Hailuotoon. Maastotyöt samettimuurahaisen parissa jatkuvat hienoissa maisemissa!

Tämä geenialue on erityisen mielenkiintoinen siksi, että kyseessä on supergeeni, joka kattaa jopa yhden prosentin lajin genomista. Supergeeni on joukko yhdessä periytyviä geenejä. Yleensähän geenit periytyvät genomissa toisistaan riippumatta siten, että sukusolujen syntyessä rekombinaatio luo vanhempien geeneistä uusia yhdistelmiä. Supergeeni on alue, jossa rekombinaatio ja geenien sekoittuminen on estynyt. Tämä mahdollistaa eräänlaisten geenitiimien synnyn. Geenit toimivat yhteistoiminnassa muiden geenien kanssa, ja joskus on eduksi, että toimivaa tiimiä ei rikota. Seuraava savotta muurahaisgenomien tutkijoille onkin selvittää, miksi rekombinaatio on alueella estynyt, ja mitä mahdollisesti yhdessä toimiva geenejä supergeeni sisältää. Tämä on nykyaikaista evoluution ja käyttäytymisen tutkimusta, johon liittyy oleellisesti myös genomin evoluution oikkujen ymmärtäminen.

Supergeenit vaikuttavat myös esimerkiksi kääpiöesikoiden ja suokukkokoiraiden ominaisuuksiin.

Supergeenit eivät missään nimessä ole vain superorganismien piirre. Supergeenien on osoitettu liittyvän useisiin mielenkiintoisiin piirteisiin halki eliökunnan. Kääpiöesikoiden heteiden ja emien muodon vaihtelu, kaposiipiperhosten (Heliconius) siipien kuviointi sekä suokukkojen koiraiden ulkonäön ja soidinstrategian vaihtelu – kaikkien näiden taustalla on osoitettu olevan supergeeni. Näiden vertailu tulee kertomaan meille paljon paitsi jokaisesta kiehtovasta tapauksesta erikseen, myös genomien evoluution lainalaisuuksista.

Heikki Helanterä, Oulun yliopisto