Pandan hammas hiirellä?
Moni on nauranut puruluu-mainokselle, jossa koiralla on ihmisen hampaat. Hampaat kertovat mielenkiintoista tarinaa lajinkehityksestä ja pienetkin muutokset hampaissa vaativat nykytiedon mukaan muutoksia useissa geeneissä. Sen huomasivat tutkijat, jotka kasvattivat hiirelle pandan hampaan.
Kuva: Wikimedia Commons.
Hampaat kiinnostavat monen alan tutkijoita muun muassa, koska niiden avulla voidaan selvittää yksilön- ja lajinkehitystä. Lisäksi maasta kaivettujen fossiilien hampaiden perusteella voidaan saada selville vaikkapa millainen maapallon ilmasto oli vuosituhansia sitten. Tästä on esimerkkinä fossiilien poskihampaan koko, joka on suhteessa sadantaan. Jos sadanta on ollut heikkoa, on kasviravintoa käyttävän eläimen poskihammas kuluneempi, koska kuivassa kasviravinnossa on vähemmän ravinteita, jolloin sitä joutuu syömään enemmän. Lisäksi kuiva ravinto on kovempaa ja kuituisempaa ja sen sekaan on joutunut pölyhiukkasia.
Tuoreessa kehitysbiologian ja materiaalifysiikan alan tutkimuksessa Helsingin yliopiston tutkijat olivat niinikään kiinnostuneita poskihampaista. Kuitupitoista ravintoa runsaasti syövien nisäkkäiden, kuten hevosten tai pandojen poskihampaissa on paljon niin sanottuja nystermiä, harjannemaisia kohoumia. Ne ovat kehittyneet evoluution myötä. Vastaavia kohoumia ei hiirten hampaissa esiinny yhtä paljon, joten tutkijat päättivät muokata hiiren geenejä selvittääkseen, miten geenit vaikuttavat hampaiden monimuotoisuuteen.
Geenimutaatiot aiheuttavat nisäkkäillä hampaiden puuttumista tai niiden muodon yksinkertaistumista, mutta harvemmin geenimutaation myötä nisäkkäällä on ylimääräisiä hampaita tai esimerkiksi nystermien kaltaisia mutkikkaampia muotoja. Se viittaisi siihen, että muutokset yksinkertaiseen päin vaatisivat vähemmän geenien säätelyä kuin monimutkaistuminen. Tutkijat huomasivatkin, että hampaiden muodon monimutkaistuminen vaatii kolmen säätelygeenin muokkaamista. Silloin hiiren melko yksinkertainen poskihammas alkoi muistuttaa pandan nysterimäistä hammasta.
Tuore tutkimustulos viittaa siihen, että pienikin elinten monimuotoisuuden lisäys vaatii useita muutoksia säätelygeenien toiminnassa. Sen vuoksi
monimutkaisia mutantteja ei juurikaan tavata. Lisäksi nystermien lisääntyminen evoluution kuluessa vaatii voimakkaampaa luonnonvalintaa kuin nystermien vähentyminen.
Jotta voitaisiin vetää yleispäteviä johtopäätöksiä, tarvitaan kuitenkin vielä lisää tutkimuksia. Lisäkysymyksiä herättää myös, voisiko hiiren ja muiden
lajien soluissa olla vielä tunnistamattomia geenejä, jotka yksinään
voisivat lisätä elinten monimutkaisuutta.
Tutkimus On the difficulty of increasing dental complexity julkaistiin englanninkielisessä Nature-lehdessä 7.3.2012.
Elisa Lautala on Luovan päätoimittaja. Hän ottaa joka päivä selvää luonnontieteiden ihmeellisyyksistä ja välillä toivoo, että olisi ollut niistä enemmän kiinnostunut jo kouluaikoinaan. Elisa pitää vesijuoksusta, kaikenlaisista kulttuuririennoista ja sunnuntaipäivistä.