Geenides talletunud ajalugu

Vaid 20 000 aastat tagasi kattis kogu Põhja-Euroopat massiivne, hinnanguliselt umbes kilomeetri paksune jääkilp. Kliima soojenemisel vabanesid 15 000–13 000 aastat tagasi jää alt Eesti alad, kuid kogu jääkilbi sulamine Skandinaavias võttis veel mõned tuhanded aastad aega, kirjutab Eesti Maaülikooli vanemteadur ja Rootsi Põllumajandusteaduste Ülikooli professor Anti Vasemägi.

Jää sulades hakkasid selle alt vabanevat ala asustama erinevad liigid. Linnud jõudsid kohale lennates, kalad veeteid mööda ning enamik imetajaid neljal või kahel jalal. Seetõttu on kõik Eestis esinevad liigid teatud mõttes tulnukad. Küsimus on lihtsalt selles, millal keegi saabus ja kust täpsemalt tulema hakkas. Selliste küsimustega tegelevad fülogeneetika ja fülogeograafia, mis uurivad geenidesse ja DNA järjestustesse talletatud ajaloo ja põlvnemisega seotud küsimusi.

Tänu uute DNA sekveneerimise tehnoloogiate plahvatuslikule arengule viimastel aastakümnetel on kaasajal võimalik uurida geneetilisi sugulussidemeid kõikidel elusorganismidel, kasutades kogu genoomi katvaid suuremahulisi DNA järjestuste andmeid. Lisaks on teadlased õppinud paremini lugema genoomides peituvat informatsiooni, mis aitab täpsemalt mõista kuidas ränded ning head ja halvad ajad on liigisisest geneetilist mitmekesisust vorminud.

Läänemere piirkond kui ahvena emaliinide kohtumispaik

Selleks, et kirjeldada ahvena genoomis esinevat geneetilist mitmekesisust, tegid Eesti ja Rootsi teadlased esmakordselt maailmas mitokondriaalse (mtDNA) ja tuuma genoomide põhjaliku analüüsi kümnest eri riigist kogutud ahvenatele.

Enamikus hulkraksetes organismides on mtDNA ringikujuline molekul, mis paikneb mitokondrites ja kodeerib natuke vähem kui 40 geeni. Mitokondriaaalne DNA pärandub enamikel liikidel ainult emaliini pidi ning mtDNA mutatsioonikiirus on suurem kui tuumas leiduval DNA-l. Tänu sellele on mtDNA on osutunud väga laialt kasutatavaks tööriistaks liikide evolutsiooni mõistmisel.

"Uuringu tulemusena avastasime kokku viis üksteisest väga eristunud mitokondriaalse DNA järjestuste gruppi ehk liini. Kõige vanem leiti Doonau jõe vesikonda kuuluvast Balatoni järvest," ütles uuringu peamine autor, Eesti Maaülikooli doktorant Vitalii Lichman. Molekulaarse kella põhimõttel hindas ta kollegidega, et viis emaliini olid üksteisest lahknenud sadu tuhandeid aastaid tagasi.

"Huvitaval kombel oli viiest ahvena emaliinist koguni kolm laialt levinud nii Eestis kui ka Läänemere piirkonnas- Nende emaliinide jäljed viivad nii Lääne-, Kesk- kui Ida-Euroopasse. Seega võib pidada just Läänemere piirkonda evolutsiooniliselt tugevalt eristunud ahvena emaliinide kohtumispaigaks," lisas Lichman.

Lisaks mitokondriaalsele genoomile uurisid teadlased rakutuuma genoomis esinevaid sadu tuhandeid üksiknukleotiidide erinevusi (ingl. k. SNP – single nucleotide polymorphism), mis kujutavad endast nelja nukleotiidi, st adeniini (A), guaniini (G), tsütosiini (C) ja tümiini (T) variatsioone. "Analüüsi tulemusena saime teada, et Läänemeri pole mitte ainult ammu lahknenud emaliinide kohtumispaik, vaid ka omamoodi geneetiline sulatusahi, kus tuuma DNA on koloniseerimise ja ristumise käigus põhjalikult segunenud," rääkis Lichman.

Uurimisrühmal on praegu käsil veelgi suuremahulisem genoomide analüüs, mille käigus analüüsitakse kolmekümnest riigist kogutud ahvenaid Iirimaalt Mongooliani ja Soomest Türgini. Töö eesmärk on täpsemalt tuvastada erinevate emaliinide algkodud ehk refuugiumid ning paremini mõista, kuidas globaalsed kliimamuutused mõjutavad geneetilist mitmekesisust kogu levila ulatuses.

Lichmani sõnul on käesoleva uuringu tulemused hea näide sellest, kuidas seni jää all olnud uute alade asustamine võib geneetilise mitmekesisuse vähenemise asemel hoopis põhjustada muutlikkuse tõusu, kuna koloniseerimine toimus erinevatest jääaegsetest refuugiumitest.

Ahvena genoomide uuringut juhtisid professor Anti Vasemägi Rootsi Põllumajandusteaduste Ülikoolist (SLU) ja professor Riho Gross Eesti Maaülikooli vesiviljeluse õppetoolist. Uuringu tulemused on osa Vitalii Lichmani doktoritööst ja uuringut toetasid rahaliselt Eesti Teadusagentuur, Kristjan Jaagu Fond ja Rootsi Teadusnõukogu. Teadustöö ilmus Briti Kalandusühingu poolt välja antavas rahvusvahelises teadusajakirjas Journal of Fish Biology.