Tuomas Aivelo tekee väitöskirjaansa evoluutio- ja kehitysbiologian alalle Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutissa. Koulutukseltaan hän on evoluutiobiologi, mutta suoritti opintojensa yhteydessä myös biologian ja filosofian opettajan pätevyyden.

– Biologia on kiinnostanut minua lapsesta saakka. Erityisen kiinnostunut olen ollut muurahaisista. Vietin lapsena kesät ulkona ja tutkin muurahaisia sekä niiden toimintaa esimerkiksi kasvattamalla niitä. Muurahaisharrastus vei minut niin pitkälle, että tein jopa graduni niistä! Äitini avulla tunnistimme myös erilaisia kasveja ja siten sain tutustua erilaisiin kasveihin.

Tällä hetkellä Tuomas tutkii Madagaskarin sademetsissä eläviä pieniä kädellisiä, puoliapinoihin kuuluvia pikkuhiirimakeja (Microcebus rufus), sekä niiden loisia. Erityisen kiinnostuksen kohteena ovat hiirimakien suolistossa elävät sukkulamadot. Tutkimuksessaan Tuomas yhdistää evoluutiobiologiaan perinnöllisyystieteen menetelmiä. Tutkimus on siis hyvä esimerkki synteettisestä evoluutioteoriasta ja sen tutkimuksesta. Mutta miksi juuri hiirimakit?

– Hiirimakit ovat tällä hetkellä erittäin kiinnostava tutkimuskohde. Hiirimakit ovat pienimpiä kädellisiä: noin 10 cm pitkiä ja 40 g painoisia. Erityisen kiinnostavia ne ovat, sillä niiden vanhenemista on voitu tutkia vankeudessa. On tullut esille, että niillä esiintyy Alzheimerin taudin tyyppisiä oireita. Tämän vuoksi ne ovat tärkeitä myös lääketieteelliselle tutkimukselle.

– Hiirimakeilla on valtava määrä erilaisia loisia. Yhdessä ulostenäytteessä on tuhansia sukkulamatoja, jotka edustavat montaa eri lajia. Sukkulamadot ovat hyvin monimuotoinen ryhmä ja ne kertovat paljon myös lajin ja eliöyhteisön tilasta. Esimerkiksi vanhoilla ja nuorilla yksilöillä on suolistossaan erilainen sukkulamatokanta. Hiirimakien suolisto on tietynlainen ekosysteemi, jossa on käynnissä jatkuva muutos, sukkessio.

Sukkulamatoja on kuitenkin äärimmäisen vaikeaa määrittää ulkonäön perusteella. Tämän vuoksi lajimääritykseen käytetään moderneja molekyylibiologian menetelmiä.

– Sukkulamadot eristetään ulosteesta ja näytteistä eristetään dna. Dna:sta monistetaan ribosomaalista rna:ta tuottavaa dna:ta ja tämän jälkeen dna:n emäsjärjestys määritetään. Näin voidaan määrittää, millaisia lajeja näytteessä oli.

Yhdeltä keräysmatkalta Tuomaksella on 600 näytettä ja kussakin näytteessä saattaa olla tuhansia eri lajeja. Tulokseksi saadaan miljoonia emäsjärjestyksiä. Miten tällaisen tietomäärän kanssa tullaan toimeen?

– Tietomäärän käsittelyyn tarvitaan bioinformatiikkaa. Se tarkoittaa, että biologista tietoa käsitellään tietotekniikan avulla analysoitavaan muotoon. Valtavaa tietomäärää ei voi mitenkään käsitellä käsin.

Millaisia lajeja hiirimakien suolistosta sitten löytyy?

– En hetkeäkään usko, että yksikään löytämämme sukkulamatolaji olisi vielä tunnettu. Kaikilla lajeilla on omat sukkulamatonsa, eikä hiirimakien sukkulamatoja ole aikaisemmin tutkittu tällä tarkkuudella. Menetelmämme ovat uudenlaisia ja tuloksia on vaikeaa verrata aikaisempaan tutkimukseen. Tuloksia on varsin mukavaa saada, sillä niistä löytyy runsaasti uutta tietoa.

Tuomas viettää osan vuodesta Madagaskarilla ja osan Helsingissä. Madagaskarilla Tuomas aloittaa työpäivänsä käsittelemällä vanhoja näytteitä ja keräämällä niistä sukkulamadot. Ennen auringonlaskua käydään virittämässä ansat, sillä hiirimakit ovat aktiivisimmillaan auringonlaskun jälkeen. Pari tuntia pimeän tulon jälkeen ansat tarkistetaan ja niistä löytyvät hiirimakit tutkitaan. Uudet makit merkitään mikrosirulla, niistä otetaan karvanäyte ja tehdään hammasvalos. Kaikista yksilöistä tutkitaan esimerkiksi paino ja pituus sekä lisääntymis- ja loistilanne. Lisäksi niistä otetaan ulostenäyte sukkulamatoja varten.

Näytteet tuodaan Suomeen ja varsinainen analyysi tehdään Helsingissä. Sukkulamadoista eristetään dna ja suoritetaan emäsjärjestyksen määritys. Lisäksi käsitellään saatuja tuloksia ja analysoidaan niitä. Mitä muuta tutkijan elämään kuuluu Suomessa?

– Tieteellisiin julkaisuihin perehtyminen on osa kaikkien tutkijoiden työtä. Myös omista tuloksista tulee raportoida kansainvälisissä tiedelehdissä. Lisäksi meillä on erilaisia palavereja ja kokouksia, joihin pitää valmistautua. Työhön kuuluu myös paperitöitä, esimerkiksi apurahahakemusten kirjoittamista.

– –

Lopuksi kolme kysymystä biologiasta:

Mitä kannattaisi tutkia biologiassa?

– Biologiassa ei ole paljon ajateltu, että ihminen ei olekaan oikeastaan yksilö vaan eliöyhteisö. Muiden eliöiden vaikutusta ihmiseen on toki tutkittu. Mikrobit vaikuttavat esimerkiksi tautien ja allergioiden syntymiseen. Olisi kuitenkin kiinnostavaa tutkia, miten ihmisen kanssa symbioosissa elävät eliöt vaikuttavat vaikkapa yksilönkehitykseen.

Mitkä ovat olleet tärkeitä biologian kehitysaskeleita oman tutkimuksesi kannalta?

– Pohjimmiltaan luonnontieteellinen ajattelu pohjautuu jo Aristoteleen ajatteluun. Linné ja Darwin ovat toki olleet tärkeitä biologian kehitykselle. Kehitysbiologiaan ovat vaikuttaneet esimerkiksi saksalaisen Ernst Haeckelin ajatukset sekä Lynn Margulisin endosymbioositeoria. Evoluutiobiologiasta nostaisin esiin ukrainalaisen Theodosius Dobzhanskyn. Perinnöllisyystieteessä ei voi ohittaa Watsonia, Crickiä ja Franklinia sekä dna:n emäsjärjestyksen määritystä kehittänyttä Frederick Sangeria. Ihmisen perimän selvittänyt HUGO-projekti oli myös merkit-tävä perinnöllisyystieteen kehitykselle.

– Myös Helsingin yliopiston vierailevan professorin Scott Gilbertin käsittelemät teemat ovat vaikuttaneet minuun. Suomalaisista nostaisin esille Lauri Saxénin ja Jukka Jernvallin ajatukset.

Miksi biologinen tutkimus on tärkeää?

– Biologia on tällä hetkellä voimakkaasti kasvava ja kehittyvä tieteenala. Käsityksemme biologiasta saattaa muuttua lähivuosikymmenten aikana hyvin perustavanlaatuisesti. Monet nykyajan ongelmat vaativat biologiaa, jotta niitä voidaan ratkaista – ilmastonmuutoksesta moniin terveys- ja sosiaalisiin ongelmiin. Asiat tulevat jatkuvasti monimutkaisemmaksi, joten monien tieteenalojen ymmärtäminen on tärkeää. Tämän vuoksi myös muiden kuin biologien tulee ymmärtää biologiaa.