Teksti julkaistiin ensimmäistä kertaa Tiede & Taide -lehden numerossa 2/2024. Koko lehden voit lukea näköislehtenä verkossa. 

Teksti: Ilpo Salonen

Jääkauden jälkeisessä Suomessa 10 000 vuotta sitten oli lähinnä paljaita kallioita ja soraa, mutta vetiseen maastoon alkoi nopeasti ilmestyä suokasveja. Soihin kertyi vähitellen luonnon oma arkisto, jonka kasvi-, siitepöly- ja DNA-näytteistä avautuu ikkuna vuosituhansien takaisiin maisemiin.

Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutin tutkimusjohtajan, professori Petri Auvisen ryhmä on kerännyt näytteitä Päijät-Hämeessä Hartolassa sijaitsevan järven pohjasta ja suon uumenista.

"Eri kerroksista otetut näytteet kertovat kasvillisuudesta yhdeksän tuhannen vuoden ajalta muutaman sadan vuoden välein. Kun näytteet yhdistetään saman ajan ilmastotietoihin, saadaan näkyviin esimerkiksi lämpö- ja kuivuusjaksojen vaikutus kasvillisuuteen", Auvinen kertoo.

Tutkimushankkeessa on kolme tavoitetta: DNA-näytteiden analysointi, kerrostumien tarkka ajoitus sekä kasvi-, eläin- ja mikrobilajien tunnistus. Tarkoitus on rekonstruoida viimeisen jääkauden jälkeisiä muutostrendejä ympäristössä.

"Näytteistä on mahdollista päätellä maaperän muutoksia ja ilmastonmuutoksen vaikutuksia kaukaisina aikoina. Tämä voi auttaa ymmärtämään myös nykyisessä ilmastossa meneillään olevia rajuja muutoksia", Auvinen sanoo.

Kohti kestävämpiä kasvilajikkeita

Milloin Suomessa on ensimmäisen kerran haukattu omenaa tai parannettu oluen makua ja säilyvyyttä humalan avulla? Biologi Sanna Huttunen Turun yliopistosta sanoo, että tähän tutkimustieto ei vielä anna vastausta. 

"Tiedämme, että villejä humalaesiintymiä on levinnyt Suomeen ihmisestä riippumatta, kuten  myös villiomenaa. Analysoimme parhaillaan keskiaikaisia näytteitä, ja uusia tuloksia keskiaikana käytettyjen humalien ja omenien alkuperästä on odotettavissa kesän aikana. Tuskin kuitenkaan ensimmäisen omenan haukkauksen tai oluthörpyn vuosilukua", hän toppuuttelee.

Huttusen ryhmä vertailee omenan ja humalan lisäksi nautojen arkeologisia jäänteitä nykypäivän lajeista ja roduista kerättyihin aineistoihin. DNA-menetelmien avulla tutkitaan muinaista luonnon monimuotoisuutta. Aineistoa on Humppilan kivikautiselta järviasuinpaikalta noin 6 000–8 000 vuoden takaa sekä Turussa sijainneelta keskiaikaiselta korttelialueelta. 

"Tekniikan kehitys on niin nopeaa, että edes viiden vuoden tähtäimellä on vaikea sanoa, missä on seuraava tieteellinen loikka."

"Selvitämme, miten ihmisasutus on vaikuttanut eri aikojen kasveihin ja eläimiin. Tutkimme ravintona käytettyjen kasvien ja eläinten sekä hyönteisten, loisien ja rikkakasvien jäänteitä." 

Ihminen on vahvasti muokannut ympäröivää luontoa jo varhaisina aikoina. Paleogenomiikka on uusi tieteenala, joka voi valottaa eliöiden monimuotoisuuden ja ihmisen kehitystä vuosituhansia, jopa vuosimiljoonia taaksepäin.

Huttunen arvioi, että muinaisten hyötykasvien ja kotieläinkantojen sukulaisuussuhteiden selvittämisestä on hyötyä, kun kehitetään uusien kasvilajikkeita ja kotieläinkantoja.

"DNA-analyysimenetelmät ovat kymmenen vuoden aikana halventuneet ja monipuolistuneet. Lisäksi bioinformatiikkaan eli tiedon louhintaan tarvittava tietokoneiden laskentakapasiteetti on kasvanut huimasti. Yhä vanhempaa ja huonolaatuisempaa DNA-materiaalia voidaan analysoida tarkasti ja kaivaa siitä yhä uusia tiedonmurusia", Huttunen kertoo.

Poliisit paikalle!

Oulun eteläpuolelta Ruukin Sakarinmäeltä löytyi 1996 joukkohauta. Paikalle eivät ensimmäisinä rientäneet arkeologit tai DNA-tutkijat vaan poliisit. 

"Tutkimus aloitettiin oikeuslääketieteellisenä kuolemansyyn selvityksenä. Luurankojen todettiin kuitenkin ajoittuvan 1800-luvulle, joten kaivauksia jatkettiin arkeologien ja oikeuslääkäreiden voimin", kertoo Helsingin yliopiston oikeuslääketieteen professori Antti Sajantila.

Sakarinmäen ohella Sajantilan tutkimusryhmän toinen kohde on Isossakyrössä sijaitseva Levänluhta, josta löytyneet ihmisten luut ovat peräisin noin 300–800-luvuilta. Vainajat oli haudattu lähteeseen, mikä oli rautakaudella poikkeuksellista. 

"Tutkimme molemmista kohteista sekä ihmisen että luissa säilyneiden bakteerien ja virusten DNA:ta. Yksi näkökulma on, miten tämä ihmisen mikrobiomi on vaihdellut eri aikoina ja eri maantieteellisillä alueilla. Keräämme vastaavaa tietoa muualtakin, muun muassa Perusta."

Tavoite on ymmärtää etenkin virusten evoluutiota: miten ihmistä sinnikkäästi vaivanneet DNA-pohjaiset virukset ovat muuntuneet satojen vuosien aikana. 

"Tutkimus voi auttaa ennustamaan virusten käyttäytymistä esimerkiksi pandemioiden levitessä. Näytteistä etsimme myös tietoa vainajien terveydentilasta, ravitsemuksesta ja sukulaisuussuhteista."

Aineiston perusteella voidaan myös esittää arvioita kuolinsyistä. Molekyyligenetiikan ja -virologian sekä isotooppitutkimuksen, arkeologian ja oikeuspatologian keinoin on mahdollista tutkia, onko kyseessä esimerkiksi epidemia vai nälänhätä. 

"Tekniikan kehitys on niin nopeaa, että edes viiden vuoden tähtäimellä on vaikea sanoa, missä on seuraava tieteellinen loikka. Tekoälyn käyttö lisääntyy, siitä tulee yksi työkalu lisää. Aidot tieteelliset oivallukset ovat kyllä jatkossakin ihmisälyn varassa", hän arvioi.

Perimäaines avaa muinaista maailmaa

Kulttuurirahasto on tukenut viime vuonna myöntämällään kahden miljoonan euron erityisrahoituksella muinais-, ympäristö- ja sedimentti-DNA:n tutkimusta. Muinais-DNA:n tutkimus on laajentanut arkeologian menetelmiä ja tietämystä ihmisen menneisyydestä. Maaperän kerrostumissa piilevä ympäristö- ja sedimentti-DNA taas tuottaa tietoa menneistä ja nykyisistä ekosysteemeistä.

Muinais-, ympäristö- ja sedimentti-DNA:n tutkimus kehittyy voimakkaasti maailmalla ja Kulttuurirahasto on halunnut tuntuvalla tuella edistää alaa Suomessa ja kannustaa eri tieteenaloilta tulevien tutkijoiden yhteistyötä.