_______________________________________________________________________

20.7.2018

SUUNNITELMAT UUSIKSI

Neljä kuukautta sitten suunnittelimme koetta muurahaistoukkien ruuankerjuun tutkimiseksi ja ennakoimme hikisiä päiviä (ks. artikkeli tästä). Niitä saatiin. Meitä eivät hiostaneet ainoastaan ennätyslämpimät päivät vaan myös muurahaiset. Asiat nimittäin harvoin sujuvat aivan suunnitelmien mukaan, kun tehdään töitä elävien eläinten kanssa.

Näytöllä yksinkertainen  Halusimme tutkia, viestivätkö toukat nälkäänsä ja miten ne sen tekevät. Valitsimme kokeeseen toukkia kolmesta eri käsittelystä: Ryhmään yksi toukkia, jotka kuoriutumisensa jälkeen ovat olleet vailla mitään kontaktia työläisiin. Ne ovat varmasti  nälkäisiä. Ryhmään kaksi toukkia, jotka ovat kuoriuduttuaan olleet normaalisti työläisten seurassa, saaneet niiltä ravintoa ja ovat arvatenkin kylläisiä. Ykkös- ja kakkosryhmien vertailu paljastaa, onko nälkäisten toukkien haju erilainen ja käyttäytyvätkö ne eri tavoin kuin kylläiset toukat. Käyttäytymiserojen taustalla saattaa kuitenkin olla nälän sijasta stressi, joka aiheutuu oikean sosiaalisen ympäristön puuttumisesta. Niinpä suunnittelimme kolmannen käsittelyn: Valitsimme kolmanteen ryhmään toukkia, joiden seurassa on ollut työläisiä, joita on pidetty muutama päivä ruoatta. Toukat ovat nälkäisiä, mutta niiden sosiaalinen ympäristö on vähemmän stressaava.

Mönkään meni  Valitettavasti muurahaiset käyttäytyivät toisin kuin luulimme. Nälkäiset työläiset eivät hoitaneetkaan toukkia vaan söivät ne. No, tuumimme kenties pärjäävämme ilman käsittelyä numero kolme, kunhan olemme varovaisempia tulosten tulkinnassa. Eli eteenpäin, kunnes muutaman päivän päästä havaitsemme, että myös kylläiset työläiset pistävät toukat poskeensa. Tässä vaiheessa alkaa jo epätoivo hiipiä mieleen. Seuraava askel: rakennamme toukille pieniä verkkohäkkejä, joissa ne ovat suojassa nälkäisiltä työläisiltä mutta edelleen yhteydessä pesään hajujen välityksellä. Ikävä kyllä, verkkohäkki ei riitä. Tarmokkaat työläiset (joista tutkijat alkavat tässä vaiheessa käyttää aika rumia nimityksiä) purevat itsensä verkon läpi ja syövät arvokkaat toukkamme. Nyt ei enää tiedä itkeäkö vai nauraa.

Vaan eteenpäin  Kiihkeän ideoinnin päätteeksi tutkimussuunnitelma laitettiin uusiksi. Kaikki toukat kasvavat petrimaljoilla ilman häiriköiviä työläisiä, ja keräämme hajunäytteitä ja käyttäytymishavaintoja eri ikäisistä toukista. Oletamme, että nälkä kasvaa, kun toukat ovat viettäneet useita tunteja yksinään. Suunnitelma kuulostaa helpolta, mutta toteutus on vallan muuta. Se tarkoittaa sitä, että muutama sata petrimaljaa kypsyvine munineen pitää tarkistaa pari kertaa päivässä, jotta saamme tietää jokaisen toukan kuoriutumisajankohdan. Se tarkoittaa mikroskoopin tuijottamista kellon ympäri joka ikinen päivä kuukauden ajan ja tuskastuneita ilmeitä, kun yksikään ei kuoriudu tai kaikki kuoriutuvat kerralla. Tähän on vielä lisättävä ongelmat tietokoneen ja videokameroiden yhteensopivuudessa, yliopistobyrokratian syövereihin hävinneet tärkeät tarviketilaukset ja toukantollerot, jotka keksivät syödä toisia toukkia kesken tarkkailujen.

Näin tutkimus edistyy, toukka toukalta, alkuperäisille ihanan helpoille ideoille yhdessä nauraen. Luulenpa, että suurin osa tutkimusprojekteista jäisi aloittamatta ilman ylettömän optimistista näkemystä siitä, miten helposti jokin asia käytännössä toteutetaan. Ilman peräänantamattomia ja kekseliäitä ihmisiä ne puolestaan jäisivät kesken.

Dosentti Heikki Helanterä, Helsingin yliopisto

Kuvat Matti Nummelin

_____________________________________________________________________________

6.7.2018

MURKKUPORUKKAURAKKA

Kaksi ja puoli päivää, kymmenen ihmistä ja 756 koetta. Yhteistyöllä saimme tehtyä kokeen, josta suoriutuminen olisi vienyt yhdeltä ihmiseltä kuukauden.

Tutkimme kekomuurahaisristeymiä, joita näyttää löytyvän Hankoniemeltä kuin mustikoita mättäältä. Kaksi eri lajia, tupsukeko- ja kaljukekomuurahainen, risteytyvät Etelä-Suomessa ja eri alkuperää olevia risteymäpopulaatioita on useita. Miksi ’tupsukas’ ja ’kalju’ risteytyvät? Sitä emme vielä varmasti tiedä, mutta risteymäyksilöt näyttävät pärjäävän joissakin populaatioissa paremmin kuin vanhempainlajit.

Muurahaiset ovat yleensä hyvin tarkkoja pesätovereistaan ja päästävät pesäänsä ainoastaan oman kolonian asukkeja. Muurahainen tunnistaa pesätoverinsa hajusta: sen ulkopinnan hajutunnisteen pitää täsmätä oman pesän hajukoodiin.  Olisiko mahdollista, että risteymät päästävät pesäänsä molempien vanhempainlajien yksilöitä, koska niillä on molempien hajukoodeja? Tätä lähdimme testaamaan kymmenen ihmisen voimin Tvärminnen eläintieteelliselle asemalle.

Suvaitsevaisuuden testaus Pesätovereiden tunnistamista testataan käyttäytymiskokeella, jossa muurahainen joutuu kontaktiin vieraan lajin tai pesän muurahaisten kanssa. Keräsimme sekä tupsukkaita, kaljuja että niiden risteymiä kolmesta eri populaatiosta yhteensä 27 pesästä. Siirsimme koeareenoille kymmenen pesätoveria kotiutumaan ja rauhoittumaan yön yli.

Seuraavana päivänä osa tutkijoista valmisteli kokeen. Vain he tiesivät, mitä lajia koemuurahaiset olivat. Toiset tiimiläiset puolestaan toimivat havainnoitsijoina. He laittoivat yhden, valkoisella maalitäplällä merkatun koemuurahaisen koeareenalle ja tarkastelivat puolentoista minuutin ajan millaisen vastaanoton tulokas sai. Havainnoitsijat merkitsivät paperille viiden sekunnin välein, miten muurahaiset reagoivat uuteen tulokkaaseen. Havainnoitsija ei siis tiennyt, oliko kyseessä pesätoveri vai eri lajin yksilö.

Kärsivällisyys koetteella Yksi koesessio kesti puolitoista tuntia, ja sen aikana saimme tehtyä 81 koetta. Tämän jälkeen loikoilimme 20 minuuttia auringossa, minkä jälkeen jatkoimme seuraavaan kokeeseen. Työskentely oli monotonista ja hiljaisuus laskeutui huoneeseen jokaisen kokeen alkaessa, mutta vitsit lentelivät väliajalla. Yksi työpäivä venyi puoleenyöhön. Siitä huolimatta mietin noiden parin päivän aikana, voiko tieteen tekeminen olla hauskempaa!

Miltä tulokset näyttävät? Ovatko risteymät vieraita kohtaan sallivampia kuin vanhempainlajien yksilöt? Osittain tulokset tukevat tätä päätelmää. Matemaattista mallinnusta on nyt tarkennettava ja otettava huomioon muutamia muitakin muuttujia ennen kuin tiedämme, ovatko tulokset tilastollisesti merkitseviä. Mielenkiintoista on myös se, ovatko havainnoitsijat yhdenmukaisia havainnoissaan. Näyttää nimittäin siltä, että naishavainnoitsijat tulkitsevat muurahaisten käytöstä herkemmin aggressiiviseksi kuin mieshavainnoitsijat.

FT Jonna Kulmuni, Helsingin  yliopisto

Voit katsoa videopätkän urakasta tästä. Videolla kuuluva piippaus on väliaikamerkki. Käyttäytymishavainnot tehtiin viiden sekunnin välein. Ajattele, jos tekisit tätä kuukauden ajan aamusta iltaan yksin!

Kuvat ja video: Jonna Kulmuni

_______________________________________________________________________

15.6.2018

ARVOKKAAT KOTELOT

Kekomuurahaisen kotelot näyttävät vähän riisimuroilta.

Katso murkunmunien esittelyvideo tästä.

Toimeentulo useimmissa Suomen kotitalouksissa oli 1930–50-luvulla tiukassa. Kaivattuja lisäansioita toivat maaseudulla muun muassa marjastus, ravustus sekä käpyjen ja muurahaisten ”munien” eli koteloiden keruu.

Muurahaisten pesänryöstöön lähdettiin varhain aamulla ennen kuin lämpö ehti virkistää muurahaiset vikkeliksi. Pesästä kauhottiin munia ja muurahaisia ja saalis siivilöitiin säkkiin. Kotona säkki tyhjennettiin suurikokoiselle kankaalle tai paperille, jonka reunoille pantiin havunoksia. Eipä aikaakaan, kun työläiset olivat kiikuttaneet munat varjoon suojaan ja roskat jäivät keskelle. Munat kauhottiin säkkiin ja vietiin saunaan kuivumaan. Joukkoon jääneet muurahaiset kuolivat siinä samalla.

Kuivat kotelot myytiin hyvään kilohintaan ja niitä toimitettiin tonnikaupalla Keski-Eurooppaan. Muurahaisvientiä Pietariin ja Viipuriin tiedetään olleen jo 1800-luvun lopulla.

Ihminen on iät ja ajat yrittänyt saada luonnosta irti hyödyllisiä aineita. Spriihin sekoitettuja muurahaiskeon antimia on käytetty rohtona erilaisiin vaivoihin lihaskrampeista reumatismiin. Muurahaisten runsasvalkuaiset kotelot ovat tärkeää ravintoa esimerkiksi mäyrille, karhuille ja palokärjille. Nykyisin niitä lisätään maailmalla esimerkiksi akvaariokalojen ja lemmikkilintujen muoniin.

Muurahaiset tuottavat metsäekosysteemille hyvinvointipalveluita. Suurin hyöty luonnossa muurahaisten koteloista on uusina muurahaissukupolvina, jotka suojelevat puustoa ja muuta kasvillisuutta tuhohyönteisiltä ja niiden toukilta. Esimerkiksi Lapissa suurten tunturimittariesiintymien aikaan muurahaispesien tunturikoivuja suojaava vaikutus on ollut selvästi nähtävissä vihreinä saarekkeina muuten aavemaisessa maisemassa.

Friteeratuista ja paahdetuista muurahaisista ja niiden koteloista voi saada täydennystä myös ihmisten ruokalautasille. Vaikka muurahaisten munien keräämistä ei ole lainsäädännössä kielletty, pesien kaivaminen edellyttää maanomistajan luvan.

Suotakoon muurahaisyhteiskunnille kekorauha.

Iiris Kalliola

__________________________________________________________________________

1.6.2018

MURKKUTARHA

Majakassa, Tvärminnen eläintieteellisen aseman ulkorakennuksessa, käy kuhina. Seiniä kiertävillä hyllyillä on siisteissä riveissä laatikoita, joissa häärii tuhansia muurahaisia. Heikki Helanterän johtama tutkimusryhmä tuntee joka laatikon sisällön. Miten on mahdollista, että muurahaiset pysyvät avonaisissa laatikoissaan? Katso video tästä.

___________________________________________________________________________

18.5.2018

MUSKELIMUURAHAISIA

Niittymuurahaiskoiras (Formica pratensis) valmiina lentämään. Kuva: Sanja Hakala

Minä tutkin muurahaisten lentokykyä. Työläiset, jotka tekevät kaikki pesän työt ja hoitavat kuningataräidin jälkeläisiä, ovat toki siivettömiä eivätkä lennä, mutta lisääntyvät muurahaisyksilöt ovat siivellisiä. Joka vuosi nuoret kuningattaret ja koiraat lentävät pois pesästä parittelulennoille, joiden jälkeen kuningattaret pudottavat siipensä ja perustavat uuden pesän.

Monilla muurahaislajeilla osa nuorista kuningattarista jättää kuitenkin lentämisen väliin ja jää kotipesään ylimääräisiksi kuningattariksi. Näillä lajeilla pesissä saattaa olla kymmeniä, satoja tai jopa tuhansia kuningattaria. Tutkin juuri näitä lajeja. Haluan selvittää, miksi jotkin kuningattaret eivät lennä – ja myös, mitä näiden lajien koiraat tekevät. Muurahaiskoiraita tutkitaan aika vähän, joten tiedämme niistä ennakkoon vähemmän kuin kuningattarista.

Nuori niittymuurahaiskuningatar ja työläisiä.  Kuva: Sanja Hakala

Yhdessä projekteistani tutkin, onko kuuden eri muurahaislajin lentokyvyissä eroja. Tiedämme jo, että näiden lajien kuningattaret käyttäytyvät eri tavoin. Haluamme tietää, näkyykö samanlainen ero myös niiden lentokyvyssä. Niillä on kyllä aivan toimivan näköiset siivet, mutta voihan olla, etteivät ne olekaan kovin hyviä lentäjiä. Tai vaikka suurin osa olisikin, ehkä joukossa on yksilöitä, jotka ovat selvästi muita huonompia. Silloin olisi varmaan isompi kiusaus jäädä turvallisesti kotipesään.

KIMURANTIT MENETELMÄT

Lentomylly. Joillain hyönteisillä lentomatkoja tutkitaan lentomyllyksi kutsutulla laitteella, joka on kuin lentämiseen tarkoitettu juoksumatto. Sellaisen avulla mitataan, kuinka pitkiä matkoja hyönteinen jaksaa lentää. Muurahaiset eivät kuitenkaan suostu lentomyllyn pyöritykseen – eivät todellakaan. Ne keskittyvät mieluummin joko juoksemaan karkuun tai puremaan tutkijaa. Koska lentävän muurahaisen seuraaminen luonnossa on jokseenkin tehotonta (vaikka sitäkin on joku joskus tehnyt!), minun oli keksittävä muita tapoja arvioida lentokykyä.

Lentolihasten punnitseminen. Päätin mitata muurahaisten lentolihasten kokoja. Isommat lihakset ovat tehokkaampia, eli muskelimuurahainen on parempi lentäjä kuin laiheliini. Hyönteisen lihaksia ei voi mitata mittanauhalla ulkoapäin, vaan se on tehtävä punnitsemalla: ensin punnitaan koko muurahainen, sitten siltä poistetaan lentolihakset ja jäljelle jäävä ruumis punnitaan uudestaan. Erotus on lihasten koko. Mittaus on helppoa, jos on hyvät pinsetit ja tosi tarkka vaaka. Kuvassa on muurahaisen peppu punnittavana. Elävää muurahaista olisi hankala saada pysymään vaa’alla.

Elektronimikroskooppikuvat. Halusin myös kurkata lihaksia vähän tarkemmin, joten otin niistä kuvia elektronimikroskoopilla. EM-kuvat ovat niin tarkkoja, että jokaisen lihassolun jokainen yksittäinen soluelin näkyy. Voin mitata solujen sisällä olevia rakenteita, jotka myös kertovat siitä, miten hyvin lihas toimii. (Näytän toiste, miltä lihas näyttää sisältä päin.)

Selvittämällä sekä lihasten koon että rakenteen saamme aika hyvän kuvan siitä, mihin muurahainen lihaksillaan edes teoriassa pystyy.

Työ on tällä hetkellä vielä kesken. Käsiteltäväni on yli 1500 näytettä, joten puuhaa on riittänyt. Nyt olen kuitenkin analysoimassa vihoviimeisiä mikroskooppikuvia ja kohta saan vastauksen kysymykseeni: Pystyvätkö näiden lajien muurahaiset lentämään kunnolla? Entä jos ne ovat vain laiskoja?

Väitöskirjatutkija Sanja Hakala, Helsingin yliopisto

________________________________________________________________________

4.5.2018

VAPPUISTA VIESTINTÄÄ

Kuva: Kimmo Savolainen

Tänä vuonna olin töissä vappupäivänä – en maastossa keräämässä muurahaisia tai laboratoriossa eristämässä DNA:ta, vaan yleisötapahtumassa juttelemassa lapsille. Tutkijan työhön kuuluu tutkimuksen ja yliopistossa opettamisen lisäksi myös tutkimuksesta viestiminen.

Tänä vappuna pakkasin siis muutaman kollegan kanssa eläimet laatikkoon ja suuntasin lasten vapputapahtumaan Shokkeloon. Mukanani oli kekomuurahaisia, suurennuslaseja ja takataskussa monta tiedetarinaa yleisölle kerrottavaksi.

Ja yleisöä kyllä oli! Sateisesta säästä huolimatta tapahtumassa oli liki kolme tuhatta kävijää, ja iso osa heistä kävi myös tutustumassa meihin tutkijoihin. Iltapäivästä minulla oli suu kuivana puhumisesta ja pää pyörällä niin monen innostuneen lapsen näkemisestä.

Kuinka tieteestä voi kertoa kolmevuotiaalle? Samalla tavalla kuin aikuisillekin, jos minulta kysytään. Aloittamalla yksinkertaisesti: ”Tiesitkö, että on olemassa lentäviä muurahaisia?” Ja sitten vastaamalla jatkokysymyksiin, joista ei välttämättä sitten tule loppua ollenkaan. Pidän myös ihmisten omien tarinoiden kuuntelemisesta, niitäkin on aina. Kenen pihalla ei olisi viime elokuussa näkynyt siivekkäitä muurahaisia?

Murkun kehitysvaiheita: Unni Pulliainen

Vaikka itse tutkin nimenomaan lentämistä ja levittäytymistä, juttelimme paljon myös aivan perusasioista, siitä millaisia eläimiä muurahaiset ovat ja mitä ne tekevät. Oikeiden elävien muurahaisten lisäksi mukanani oli myös valokuvia, josta pystyin näyttämään esimerkiksi miltä muurahaiskoiraat näyttävät tai millainen on muurahaisen muna ja miten se eroaa kotelosta.

Kerron myös tutkimuksen teon käytännön puolista, kuten siitä, miten muurahaiset saa pysymään niille varatussa laatikossa: levittämällä laatikon sisäreunaan ihan tavallista kosteusvoidetta. Se on muurahaisten mielestä niin kuvottavaa, etteivät ne kiipeä sen yli.

Ehkä parasta päivässäni oli lyhyt keskustelu, jonka kävin erään yläasteikäisen kanssa kemian opiskelusta. Hänen kaverinsa oli saanut rakon käteensä kemian oppitunnilla. Minäkin saan joskus rakkoja sormiini, jos en muista käyttää kumihansikkaita muurahaisia käsitellessäni, kas kun ne ruiskuttavat muurahaishappoa ärsyyntyessään.

Yläastelainen kertoi pitävänsä kemiasta, koska ”kokeiden tekeminen on niin siistiä”. Niin minustakin on! Ja on siistiä tavata ihmisiä, joita kiinnostavat samanlaiset asiat kuin minua.

Väitöskirjatutkija Sanja Hakala, Helsingin yliopisto

__________________________________________________________________________

12.4.2018

MUURAHAISIA MATKALAUKUSSA

Lähdin lyhyelle tutkijavierailulle Itävaltaan, tutkimusinstituutti IST Austriaan. Matkan tarkoituksena oli esitellä uusimmat tutkimustulokseni, keskustella meneillään olevista ja tulevista yhteistyöprojekteista sekä tuoda eläviä muurahaisia Ouluun tutkimuksia varten. Lähtiessäni Oulussa oli 70 cm:n lumipeite ja lämpötila pakkasen puolella. Kolmen lentotunnin päässä Itävallassa mantelipuut kukkivat instituutin pihassa ja lämpötila huiteli 20 asteen tienoilla.

Esitelmäni lisäksi kahden päivän vierailuun sisältyi runsaasti tapaamisia muiden tutkijoiden kanssa. Tutkijakollegoiden kanssa käydyissä keskusteluissa parasta ja hedelmällisintä on vastavuoroinen innostus. Viime aikoina sekä Itävallassa että Oulussa tutkijoiden innostusta ovat herättäneet muurahaisista löytyneet uudet virukset. Ajatustenvaihto synnyttää uusia ideoita, jotka voivat jalostua uusiksi tutkimusprojekteiksi.

Viruksia kylkiäisenä

Tutkimuksissani olen yhteistyössä FT Jaana Jurvansuun kanssa löytänyt eräästä muurahaislajista 10 virusta, joista suurin osa oli aiemmin tieteelle tuntemattomia lajeja. Evoluutiotutkijana minua kiinnostaa etenkin evoluutionopeuden suuri vaihtelu eri viruslajien välillä. Evoluutionopeuksien perusteella voi päätellä, kuinka tiuhaan virus monistaa itseään isäntänsä soluissa sekä kuinka suuren populaation virus on pystynyt perustamaan isännässään. Mitä suurempi populaatio, sitä tehokkaammin luonnonvalinta on karsinut haitallisia mutaatioita virusten genomeista, mikä parantaa virusten menestymismahdollisuuksia.

Oulussa jatkuvia virustutkimuksia varten kannoin kotiinpaluuta edeltävänä iltana vierashuoneeni eteiseen laatikollisen muurahaisia. Aamulla poistin muurahaisten juomapullot laatikosta, jonka sitten pakkasin käsimatkatavaroihini. Kyseiset muurahaiset ovat herkkiä alhaisille lämpötiloille, minkä vuoksi niitä ei missään tapauksessa voinut laittaa ruumaan meneviin matkatavaroihin. Turvatarkastuksessa yritin näyttää mahdollisimman vähän epäilyttävältä, sillä en halunnut joutua kuulusteltavaksi omituisista tuliaisistani. Kaiken varalta mukanani oli ELY-keskuksen tuontilupa muurahaisille sekä yhteistyökumppanini kirje, josta käy ilmi muurahaisten olevan tutkimustarkoitusta varten. Pääsin onneksi muurahaisteni kanssa turvatarkastuksen läpi ongelmitta.

Kotiin päästyäni teimme lasteni kanssa pienen tieteellisen kokeen: keitimme kananmunan ja erottelimme siitä palan valkuaista ja keltuaista ja tarjoilimme ne erikseen pieniltä foliolautasilta. Tutkimuskysymys kuului, kumpi maistuu muurahaisille paremmin. Toistoja tähän tutkimukseen ei sisältynyt, joten tulos on vain suuntaa antava: aamuun mennessä valkuaisannos näytti huvenneen nopeammin pieniin murkkumahoihin.

Yliopistolla muurahaiset päätyivät kasvatuskaappiin, jonka olosuhteita voidaan kontrolloida. Näille muurahaisille ohjelmoitiin 14 tuntia kestävä päivä mukavassa 27 ⁰C:n lämpötilassa sekä 10 tuntia kestävä yö viileämmässä 21 asteessa. Ruuaksi tarjoillaan kaksi kertaa viikossa hunajaa ja torakoita, ja pohjaan valettu kipsikerros kastellaan riittävän kosteuden säilyttämiseksi. Tutkimukseni aihe on vielä salaisuus, mutta tulosten varmistuttua tulen kirjoittamaan siitä Ötökkäakatemian sivulla.

Yliopistotutkija, dosentti Lumi Viljakainen, Oulun yliopisto

______________________________________________________________________

29.3.2018

IDEOIDEN RYHMÄSEKSIÄ

Tutkimustyötä on vaikea määritellä tyhjentävästi. Siihen liittyy lukemista, oivalluksia, pitkiä keskusteluja sekä puurtamista aineiston keruun ja analysoinnin parissa. Tutkimuksen tekemiseen liittyy myös yhä enenevissä määrin yhteistyö muiden tutkijoiden kanssa.

Yhteistyö on rikkaus, joka parhaimmillaan avaa tutkijalle aivan uusia näkökulmia tuttuun kysymykseen. Monesti oivallukset ja ideat kumpuavat juuri tuosta muuttuneesta näkökulmasta. Jari Sarasvuon sanoin “Luokaa tiloja ja tunnelmia, joissa ideat alkavat harrastaa ryhmäseksiä!”. Tämä oli päämääräni vastikään järjestämässäni tutkijavierailussa Tvärminnen kenttäasemalle.

Lunta pyrytti, kun ajoimme kohti Hankoniemeä. Mukana matkassa olivat tutkimusryhmäni jäsenet Jack, Ina ja Monika sekä Cambridgen yliopistosta vierailemaan tullut Simon Martin. Tutkimme Simonin kanssa samoja lajien syntyyn liittyviä kysymyksiä, hän perhosilla, me muurahaisilla.

Hiihtoa ja uusia hypoteeseja

Aloitimme päivät yhteisellä aamiaisella, jonka aamuvirkku Ina oli taikonut pöytään. Sen jälkeen puhuimme tieteestä muutamia tunteja. Yritimme hahmottaa yhtäläisyyksiä ja erilaisuuksia tutkimustemme välillä. Huomasimme muun muassa, että olimme löytäneet tismalleen saman geenin liittyvän lajien eriytymiseen sekä muurahaisilla että perhosilla. Kertooko se jotain yleistä evoluutiosta vai onko se sattumaa?

Iltapäivällä hiihdimme ja kokkasimme. Monika, Jack ja Simon olivat suksien päällä ensimmäistä kertaa elämässään. Yhteenlaskettu pyllähdysten määrä ylitti varmaan viidenkymmenen, mutta naurua ja hekotusta syntyi vielä enemmän.

Pääsin itse askeleen lähemmäs oivallusta. Minulle kirkastui seuraavan tutkimussuunnitelmani ydinkysymys: Miten ennusteet uusien lajien synnystä muuttuvat, jos oletamme, että lajien erilaistumisen taustalla vaikuttaakin parin geenin sijaan usean geenin vuorovaikutusverkosto?

Tutkijatohtori Jonna Kulmuni, Helsingin yliopisto

______________________________________________________________________

9.3.2018

KATSE KOHTI KENTTÄKAUTTA

Ikkunasta pimeää ja lumista Helsinkiä katsellessa tuntuu vähän kaukaiselta ajatella, että kuukauden päässä siintää kenttäkausi Tvärminnen eläintieteellisellä asemalla. Kekomuurahaiset ovat huhtikuun alussa jo täydessä lisääntymistouhussa, joten kevään koesuunnitelmat ovat valmiina ja into kenttätyöhön on korkealla.

Eräs evoluutioteorian hienouksista piilee siinä, että samat periaatteet toteutuvat hyvin erilaisissa eliöissä. Tänä vuonna muurahaistutkimusryhmämme on inspiroitunut lintututkimuksesta. Oxfordin kollegojen tutkimus (http://www.pnas.org/content/113/48/13803.short) osoitti, että lintujen pesäpoikasten ruoankerjuu vanhemmilta ei välttämättä kerrokaan poikasten nälästä. Ruoan jakoon liittyy nimittäin konflikteja. Vanhempien olisi lisääntymismenestyksensä kannalta parasta jakaa ruoka tasan kaikille poikasille ja säästää voimia myös tulevien poikueiden kasvattamiseen. Poikaset taas hyötyvät ruoan omimisesta itselle, pois kilpailijoilta, vanhempien voimia säästämättä. Jos kilpailijoita on paljon, kylläisetkin poikaset kerjäävät! Näin käy myös, jos on todennäköistä, että äidin tulevissa poikueissa on eri isän lapsia, siis sisarpuolia.

Tämä on ns. sukulaisvalinnan logiikka. Yksilöiden arvo toisilleen riippuu luonnonvalinnan mittarilla siitä, kuinka samankaltaisia ne ovat geneettisesti. Mitä kaukaisempien sukulaisten kanssa yksilöt ovat tekemisissä, sitä itsekkäämmin ne usein käyttäytyvät.

Samat ristiriidat vallitsevat muurahaispesissä. Kehittyvät toukat kilpailevat keskenään työläisten huomiosta. Kilpailun kiihkeys riippuu siitä, kuinka läheistä sukua pesän toukat ovat toisilleen. Tämä puolestaan riippuu pesän kuningatarten määrästä. Jos kuningattaria on yksi, toukat ovat sisaruksia ja veljiä, ja niiden kannattaa jakaa resursseja keskenään. Ne nimittäin siirtävät yhteisiä geenejä tuleviin sukupolviin. Jos kuningattaria on useita – kekomuurahaispesässä voi olla jopa satoja kuningattaria – ei muiden toukkien ravinnonsaannista kannata välittää. Toukat ovat toistensa kaukaisia sukulaisia, ja omat geenit ovat tärkeimmät. Tällöin nälän teeskentely voi kannattaa.

Tarkoituksemme on selvittää kaksi asiaa. Ensinnäkin, viestivätkö muurahaistoukat työläisille nälkäänsä. Toiseksi, vaihteleeko viestinnän rehellisyys sen mukaan, kuinka läheisiä sukulaisia pesän asukkaat ovat keskenään. Kuningatarmäärän suuri vaihtelu on rakentanut meille luonnollisen koeasetelman, jossa sukulaisuus vaihtelee valtavasti. Tämä antaa meille hienon mahdollisuuden testata, ovatko muurahaistoukat samalla lailla itsekkäitä kuin linnunpoikaset.

Piipittämisen ja ammottavan nokan sijaan muurahaistoukat viestivät hajuillaan, joten me aiomme tutkia nälkäisten ja kylläisten toukkien hajujen eroja useilla eri muurahaislajeilla. Ennen kuin näytteet ovat valmiina kemiallisiin analyyseihin, on edessä monta hikistä päivää muurahaispesiä kaivaessa, kuningatarten munitusta omissa pikku pesissään ja huolellista munien ja toukkien kasvattamista. Tervetuloa seuraamaan tutkimuksen etenemistä!

Dosentti Heikki Helanterä, Helsingin yliopisto