DNA-viivakoodien käyttö kovakuoriaisten lajintunnistuksessa ja -rajauksessa, ja eläinten COI-proteiinin rakenteen muuntelu

DNA-viivakoodit auttavat tunnistamaan ja löytämään kovakuoriaislajeja

DNA-viivakoodi on lyhyt standardoitu palanen eliön perimästä. Väitöstutkimuksessa selvitettiin DNA-viivakoodien käyttökelpoisuutta kovakuoriaislajien tunnistamisen työkaluna sekä apuvälineenä uusien kovakuoriaislajien löytämisessä. Lisäksi tutkittiin eläinten DNA-viivakoodijakson muuntelua proteiinitasolla kovakuoriaisilla, perhosilla ja muilla eläimillä.

Tutkituista kuoriaislajeista valtaosa voitiin tunnistaa luotettavasti DNA-viivakoodien avulla. Kovakuoriaiset ovat yksi maailman suurimmista eläinryhmistä ja niitä on tavattu Suomestakin noin 3800 lajia. Niissä on useita taloudellisesti merkittäviä puutavaran ja elintarvikkeiden tuholaisia. DNA-viivakoodien avulla voidaan tunnistaa luotettavasti myös kuoriaisten toukat, jotka ovat hyvin erinäköisiä kuin aikuiset ja usein paljon vaikeampia tunnistaa rakenteellisten tuntomerkkien perusteella. DNA-viivakoodit helpottavat näin ollen sekä erilaisten tuholaisten tunnistamista että kovakuoriaisten tieteellistä tutkimusta esimerkiksi yhteisöekologian alalla, missä joudutaan usein tunnistamaan suuria määriä näyteyksilöitä.

DNA-viivakoodit toimivat ilmeisen hyvin myös uusien lajien löytämisen apuvälineenä. Rajausmenetelmästä riippumatta yli 90 % pelkkien DNA-viivakoodien perusteella rajatuista ”lajeista” oli identtisiä parhaan nykytiedon mukaisten kuoriaislajien kanssa. Väitöskirjatyössä havaittiin myös useita aiemmin huomaamatta jääneitä tieteelle uusia lajeja, jotka on aiemmin sekoitettu muihin samannäköisiin lajeihin.

Eläinten DNA-viivakoodijakso sisältää rakennusohjeet sytokromioksidaasi-nimisen proteiinin pieneen mutta toiminnan kannalta olennaiseen osaan. Proteiinilla on tärkeä rooli kaikkien happea hengittävien eliöiden aineenvaihdunnassa. Sen rakenteessa havaittavasta muuntelusta voidaan saada vihjeitä esimerkiksi soluhengitykseen kohdistuvasta luonnonvalinnasta. Väitöskirjatyössä rakennettiin kolmiulotteisia malleja viivakoodialueen koodaamasta proteiinin osasta ja etsittiin mallien perusteella sellaisia rakenteellisia muutoksia, jotka voivat mahdollisesti vaikuttaa proteiinin toimintaan. Tällaisia muutoksia havaittiin ennen kaikkea loisilla, erityisesti sisäloisilla kuten lapamadoilla. Kovakuoriaisilla havaittiin paljon enemmän proteiinitason muuntelua kuin perhosilla. Tämä johtuu mahdollisesti perhosten nopeammasta aineenvaihdunnasta, minkä takia proteiinin rakenne ei voi muunnella niillä yhtä vapaasti kuin kovakuoriaisilla.