Rakkautta yli lajirajojen

Tiikeri, kana, sisilisko, voikukka. Useimmille ihmisille on ilmiselvää, mitä lajit ovat ja mitkä eliöt muodostavat lajeja. Jared Diamondin mukaan jopa Uuden-Guinean alkuasukkaat määrittelevät lajit lähes tismalleen samoin kuin eurooppalaiset tutkijat, ja tätä Diamond käyttää todisteena lajien universaaliudesta. Vaikka suvut, heimot ja lahkot ovat subjektiivisia, pelkkiä mukavuuden vuoksi tehtyjä määritelmiä, lajit ovat todella olemassa olevia yksikköjä.

Todellisuus ei tietenkään ole aivan näin elegantti ja yksinkertainen. Tiedemiehet ovat kiistelleet tulisesti lajin määritelmästä ja lajien syntytavoista viktoriaanisesta ajasta saakka, eikä loppua ole näkyvissä. Toisistaan poikkeavia lajin määritelmä on helppo löytää kirjallisuudesta hyvin toista tusinaa. Niistä pitkään valta-asemassa ollut biologinen lajikäsitys määrittelee lajit yksilöryhmiksi, joiden edustajat lisääntyvät keskenään, mutta eivät muiden kanssa. Kun lajien välistä risteytymistä on ryhdytty itse asiassa tutkimaan, on huomattu sen olevan paljon yleisempää kuin on luultu. Itse asiassa niin yleistä, että se uhkaa vesittää koko kauniin biologisen lajikäsityksen. Tämä artikkeli on kurkistus risteymien kirjoon selkärankaisilla.

Kasvit ovatkin sitten aivan oma lukunsa, johon en edes yritä sekaantua. Voikukkakaan ei ole laji, vaan koostuu arviolta 2000 pikkulajista.

Vielä 1900-luvun puolivälin jälkeen lajien ongelma tuntui olevan kohtuullisen hyvin hallinnassa. Biologian suurmies Ernst Mayrin lanseeraama biologinen lajikäsitys määritteli lajit keskenään lisääntymiskykyisten yksilöiden ryhmiksi ja ennusti, että lajien välillä on oltava lisääntymisesteitä, jotka pitävät ne erillään. Näinollen risteymien oletettiin olevan hyvin harvinaisia ja joka tapauksessa pelkkiä vahinkoja, joita tutkimalla ei saada selville mitään erityisen mielenkiintoista.

Käytännössä lajin määrittely lisääntymiskyvyn avulla on kuitekin hankalaa. Jokaista uutta lajia ei voitu tutkia vuosikausia luonnossa, jotta oltaisiin voitu varmistua siitä, ettei se varmasti koskaan risteydy. Niinpä käytännön taksonomiassa on käytetty, ja yhä käytetään, morfologista lajikäsitystä: ajatusta siitä, että kullakin lajilla on morfologisia piirteitä, jotka erottavat ne kaikista muista. Morfologian perusteella määriteltyjen lajien ajateltiin vastaavan biologisen lajikäsityksen lisääntyviä yksikköjä, mutta näin asianlaita ei suinkaan aina ole.

Geneettisten menetelmien rynnistys tutkimukseen järkytti lajien kuvaajien rauhallista maailmaa. Osoittautui, että luonto kuhisee kryptisiä lajeja, jotka ovat geneettisesti selvästi erillään sukulaisistaan, mutta niitä on mahdotonta tai lähes mahdotonta erottaa ulkonäön perusteella (esimerkiksi euroopan- ja kanadanmajavat). Äskettäin on arvioitu, että vielä kuvaamattomia, täysin näkyvillä piileskeleviä nisäkäslajeja voi olla yli kaksi tuhatta. Toinen tuore lähde arvioi, että 10 % eläinlajeista luonnossa risteytyy siinä määrin, että lajien välillä on merkittävää geenivirtaa.

Näyttää siltä, että lajit eivät olekaan niin objektiivisia, yksiselitteisiä yksikköjä kuin on ajalteltu. Luonto on pullollaan lajiutumisen eri välivaiheita – ekologialtaan erilaisia kiltoja lajin sisällä, alueellista muuntelua, alalajeja – se on jatkumo, aivan kuten Darwin jo aikoinaan arveli. Jostain syystä asian uudelleen oivaltamisessa vain kului 150 vuotta. Risteytyminenkään ei ole poikkeuksellista tai aina edes haitallista. Se voi sekä synnyttää uusia lajeja että tuhota entisiä. Esimerkiksi kirjomolli (Poecilia formosa), särkikala Gila seminuda ja piiskahäntäliskolaji Cnemidophorus neomexicanus (kuvassa vanhempiensa välissä, Wikipedia) ovat saaneet alkunsa lähisukuisten lajien risteymistä.

Lajiutumistutkimuksessa lisääntymisesteet ovat tärkeä kohde. Lisääntymisesteiksi lasketaan (maantieteellistä etäisyyttä lukuun ottamatta) kaikki tekijät, jotka estävät kahden lajin edustajia tuottamasta lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä. Niitä ovat muun muassa parinvalintakäyttäytyminen ja ulkonäköerot, lisääntymisajankohta, erot sukupuolielinten rakenteessa tai sukusolujen kemiassa, risteymäjälkikasvun sairaalloisuus ja steriiliys. Ne ovat voineet syntyä joko satunnaisesti lajien kehittyessä eri suuntiin, tai luonnonvalinnan tuottamina vahvistumisilmiön myötä, eli kun vääränlajiseen kumppaniin haksahtaminen on ollut vanhemmille syystä tai toisesta haitallista. Nämä kaksi kulkevat tiiviisti käsi kädessä ja tukevat toisiaan.

Yhtä mielenkiintoista on se, miksi lisääntymisesteet toisinaan puuttuvat tai pettävät. Suomenkin luonnossa tavataan säännöllisin väliajoin risteymiä: metso ja teeri (tuloksena on korpimetso, kuva Wikipediasta), varpunen ja pikkuvarpunen, haapana ja sinisorsa, telkkä ja uivelo. Linturisteymät erottuvat jo kaukaa omituisen ulkonäkönsä ansiosta, mutta tunnetaan luonnonristeymiä muistakin selkärankaisista: ainakin metsämyyrän ja punamyyrän, metsäjäniksen ja rusakon ja kaloista esimerkiksi ahvenen ja kuhan tiedetään risteytyneen. Vaikuttaa siltä, että valinnanvaran puute tekee suvaitsevaksi: esimerkiksi korpimetsoja tavataan eniten siellä, missä metsokukot ovat vähissä.

Suuremmassa maailmassa kuljeskelee vieläkin jännittävämpiä hybridieläimiä. Vai mitä mieltä olet siitä, että sinivalas ja sillivalas risteytyvät niin tiuhaan tahtiin, että lajien välillä ilmeisesti on merkittävää geenivirtaa? Risteymät ovat vieläpä todistettavasti lisääntymiskykyisiä: eräskin sillivalaana harppunoitu onneton risteymänaaras oli toisella raskaudellaan.

Usein risteymäjälkikasvu on kuitenkin kokonaan tai osittain lisääntymiskyvytöntä. Syitä voi olla monia, mutta yleisimpiä lienee se, että vanhemmilla on ollut eri määrä kromosomeja, jolloin risteymän kromosomit eivät sukusolujen jakautumisessa löydä paria, ja sukusolut jäävät syntymättä. Haldanen sääntö tarkentaa vielä, että jos erityisesti toista sukupuolta edustavat risteymäyksilöt ovat harvinaisia, steriilejä tai puuttuvat kokonaan, kyseessä on yleensä se sukupuoli, jolla on kaksi erilaista sukupuolikromosomia. Niinpä nisäkkäiden tapauksessa steriilejä ovat erityisesti urokset (esimerkiksi monien kissaeläinhybridien kohdalla naaraat ovat lisääntymiskykyisiä, mutta urokset eivät), ja linnuilla vastaavasti naaraat, sillä niiden sukupuolikromosomit toimivat käänteisesti. Sitä en osaa sanoa, kuinka Haldanen sääntöä voitaisiin soveltaa vaikkapa nokkaeläimiin, joilla on kymmenen sukupuolikromosomia, tai matelijoihin, joilla sukupuoli määräytyy haudontalämpötilan mukaan.

Mielenkiintoinen paradoksi on se, että risteymät ovat toisinaan steriiliydestään huolimatta terveempiä ja elinvoimaisempia kuin vanhempansa. Esimerkiksi muulien – hevosen ja aasin ristemien – kestävyys ja vahvuus ovat tehneet niistä suosittuja työeläimiä kautta aikojen, vaikka ne ovat lähes aina lisääntymiskyvyttömiä (kuva: Wikipedia). Artikkeli harvinaisesta lampaan ja vuohen risteymästä nimeltä Bemya (osuvasti ”raiskaaja”) kertoo otuksen olleen terve kuin pukki ja siinä määrin viriili, että se täytyi lopulta lopettaa jatkuvan uuhien ja kuttujen häiriköinnin vuoksi.

Paleontologi Björn Kurtén ammensi ilmiöstä inspiraatiota kirjoihinsa Musta tiikeri ja Mammutin suojelija. Kirjat kertovat nykyihmisten ja neandertalilaisten kohtaamisista jääkautisessa Euroopassa, ja niissä Kurtén esittää neandertalinihmisten sukupuuton syyksi risteytymisen nykyihmisen kanssa: risteymät olivat kirjassa vahvoja ja terveitä, mutta eivät koskaan saaneet lapsia. Vastaavanlainen kohtalo uhkaa äärimmäisen uhanalaista etiopiansutta tänä päivänä: muutamat sadat jäljelläolevat sudet uhkaavat sulautua kesykoiriin.

Kurtén kirjoitti kirjansa 80-luvulla, jolloin steriilit ihmisristeymät olivat aivan yhtä mahdollinen vaihtoehto kuin moni muukin. Nyt, kun neandertalilais-DNA:ta on pystytty sekvensoimaan ja vertailemaan nykyihmisiin, on havaittu, että risteytymistä tapahtui kuin tapahtuikin, vaikkakin vain lyhyen aikaa – ja lapsenlapsiakin syntyi. Meissä kaikissa elää vielä muutama prosentti neandertalilaisen perimää. Havainto on tosin vielä kuuman keskustelun aiheena, joten johtopäätökset voivat olla ennenaikaisia.

Nisäkäsmaailman risteytymismestareita ovat kuitenkin kissa- ja koiraeläimet. Niiden lajit elävät luonnossa laajalle levittäytyneinä ja harvemmin kohtaavat toisiaan. Sen sijaan vankeudessa on osoittautunut, että kaukaistakin sukua olevat lajit lisääntyvät sujuvasti keskenään ja tuottavat usein myös lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä. Niinpä sudet, koirat, kojootit ja shakaalit risteytyvät kaikki vaikeuksitta ristiin. Susi ja koira ovat nykykäsityksen mukaan samaa lajia, joten niiden risteytyminen tuskin on yllätys, mutta esimerkiksi lapinporokoiran ja shakaalin risteymästä syntynyt Sulimov-koira on käytössä pommikoirana Venäjän lentokentillä, ja sen rekisteröinti omaksi rodukseen on työn alla. Kuvassa on saksanpaimenkoiran ja kojootin risteymä, Wikipediasta.

Koirat eivät kuitenkaan risteydy kettujen kanssa, joista ne erosivat yli kymmenen miljoonaa vuotta sitten (TimeTreen mukaan jopa 22 mvs.). Sen sijaan kissaeläimet ovat kunnostautuneet hyvinkin kaukaisten lajien risteymissä. Kotikissarotujen jalostuksessa ilmiötä on käytettykin hyväksi. Chausie on kotikissan ja viidakkokissan (Felis chaus) risteymästä syntynyt rotu, mutta Felis-suku on kissaeläinsuvuista nuorin ja kaikki lajit ovat läheistä sukua keskenään, joten Chausiessa tuskin on liiemmin ihmeteltävää. Sen sijaan bengalinkissa on leopardikissan (Prionailurus bengalensis) ja kotikissan risteymä, ja niiden esi-isien tiet erosivat jo yli kuusi miljoonaa vuotta sitten. Savannah on myös kissarotu – mutta siinä on kotikissan ja servaalin (Leptailurus serval) verta. Niiden viimeinen yhteinen esi-isä eli noin kahdeksan miljoonaa vuotta sitten, ja se, että risteymäjälkeläiset ovat täysin lisääntymiskykyisiä, on melkoisen hämmästyttävää (aloituskuvassa on Savannah-kissa, Wikipediasta). Kissaeläinten sukupuussa muun muassa puumat, gepardit ja ilvekset ovat läheisempää sukua kotikissalle kuin servaali. Isot kissaristeymät, kuten jättikokoinen (jopa yli 400-kiloinen) liikeri, ovat tunnettuja teemapuistojen vetonauloja, vaikkei niiden tuottaminen uhanalaisista eläimistä ihan oikein olekaan (kuvassa suurin elävä liikeri Hercules, kuva Cryptomundosta).

Jopa kissaeläinten sukupuun kahden suuren päähaaran väliltä tunnetaan risteymiä: puumapardi on isoihin kissaeläimiin kuuluvan leopardin ja kotikissoille läheistä sukua olevan puuman risteymä. Isojen kissojen ja pienten kissojen välinen haarautuminen tapahtui ainakin 11 miljoonaa vuotta sitten. Puumapardeja tiedetään syntyneen useita kertoja eläintarhoissa 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa, ja yksi niistä on täytettynä näytteillä Rothschildin museossa Britanniassa (kuvassa, Wikipediasta). Puumapardit eivät kuitenkaan näytä olleen lisääntymiskykyisiä, ja ne jäivät puolet pienemmiksi kuin vanhempansa.

Nisäkkäät jäävät kuitenkin amatööreiksi, kun niitä verrataan muihin selkärankaisiin. Siinä, missä toisistaan eriytyneet nisäkäslajit normaalisti menettävät kykynsä risteytyä jo 2-3 miljoonassa vuodessa, menee siihen linnuilla ja sammakkoeläimillä yli 20 miljoonaa vuotta. Tämä saattaa liittyä siihen, että nisäkkäät ovat viimeisten muutaman kymmenen miljoonan aikana kehittyneet ja monimuotoistuneet muutoinkin hyvin nopeasti, kun lintujen ja sammakkoeläinten anatomian, fysiologian ja kromosomien evoluutio on ollut selvästi rauhallisempaa. Ehkäpä linnuilla laululla ja höyhenten värillä on niin suuri merkitys parinvalinnassa, ettei vasta parittelun jälkeen vaikuttavilla isolaatiotekijöillä juuri ole merkitystä. Vankeudessa parinvalinta kuitenkin usein pettää.

Eipä ihmekään, että eksoottisimmat risteytymistapaukset tavataan linnuilta – ja erityisesti sorsa- ja kanalinnuilta. Sinisorsa on kuuluisa risteytymiskyvystään, ja siitä tunnetaan pitkälti toista tusinaa risteymää niinkin kaukaisten sukulaisten kuin kanadanhanhen kanssa. Niiden eriytymisestä on ainakin parikymmentä miljoonaa vuotta, ja mahdollisesti lähes kolmekymmentä. Sinisorsa risteytyy myös esimerkiksi morsiosorsan, ristisorsan, joutsenhanhen ja merihanhen kanssa. Kesy kana on kenties vielä uskomattomampi otus: sen tiedetään risteytyneen muiden Gallus-suvun kanojen lisäksi muun muassa fasaanin, kultafasaanin, riikinkukon ja viiriäisen kanssa. Kuvassa kana-fasaanihybridejä Rothschildin museosta, Wikipedia.

Joku raja on sentään linturisteymilläkin. Kanan ja kalkkunan kehityslinjojen eriytyminen tapahtui noin 47 miljoonaa vuotta sitten. Ne kyllä risteytyvät, mutta vain silloin, kun poikasten isä on kana ja äiti kalkkuna. Silloinkin poikasista suurin osa kuolee jo ennen kuoriutumistaan. Kana ja helmikana sen sijaan todella tuottavat elinkelpoisia, joskin steriilejä, poikasia – ja niiden välinen ero on noin 55 miljoonaa vuotta – lähes liitukauden lopulta saakka! Se vastaa lähestulkoon ihmisen ja kummituseläimen risteymää. Kana-helmikana lieneekin kaukaisin tunnettu linturisteymä.

Risteymät ovat olleet biologian historian erikoislaatuisempien persoonien pakkomielle. Huomattava osa tunnetuista lintujen ja nisäkkäiden risteymistä löytyy täytettynä Walter Rothschildin perustamasta Tringin luonnonhistoriallisesta museosta Britanniasta. Rothschild oli niitä viktoriaanisen englannin upporikkaita eksentrikkoja, jotka saattoivat omistaa elämänsä mielenkiinnon kohteilleen – tässä tapauksessa eläintieteelle. Rothschild tunnetaan muun muassa perheensä maatilalle haalimastaan maailman suurimmasta elävien ja pahansisuisten kasuaarien kokoelmasta ja tavastaan ajella ympäri Englantia seepravaljakolla. Hänen uskomattoman kokoiseen eläintieteelliseen kokoelmaansa kuului myös maailman kattavin kokoelma täytettyjä hybridejä, joista osan hän näyttää tuottaneen itse, osan ostaneen erilaisista eläinkokoelmista kautta maan. Ne ovat edelleen nähtävillä museossa.

Synkeämpi vire on 1920-luvulla vaikuttaneen neuvostotiedemies Ilya Ivanovin toimissa. Hän nimittäin yritti risteyttää ihmistä simpanssin kanssa syistä, jotka kenties itse tiesi parhaiten. Ivanov ehti yrittää keinosiemennystä kolmelle naarassimpanssille, joista yksikään ei kuitenkaan tullut raskaaksi. Suunnitelmissa oli kokeilla vielä toisinkin päin, mutta 20-luvun metodeilla vankeudessa pidetyt ihmisapinat kuolivat, ennen kuin koe ehdittiin aloittaa, ja myöhemmät poliittiset levottomuudet estivät uuden yrityksen. Koska ihmisen ja simpanssin kehityslinjojen eroamisesta on arviolta 5-7 miljoonaa vuotta ja kromosomimääräkin on eri, on epätodennäköistä, että risteyttäminen olisikaan onnistunut.

Lähteitä ja lisälukemista:

James Mallet 2008: Hybridization, ecological races and the nature of species: empirical evidence for the ease of speciation. The Royal Society B.

Baker & Bradley 2006: Speciation in mammals and the genetic species concept. Journal of Mammalogy.

Mavárez & Linares 2008: Homoploid hybrid speciation in animals. Molecular Ecology.

Null Hypothesis: Neanderthal-human Hybrids.

Messybeast.com: Hybrid and mutant animals – laaja tieto- ja kuvapankki lähinnä nisäkäs- ja linturisteymistä

BBC News: ’Funny Creature’ toast of Botswana – vuohi-lammashybridi Bemyan tarina

Prager & Wilson 1975: Slow evolutionary loss of the potential for interspesific hybridization in birds: a manifestation of slow regulatory evolution. PNAS.

Tetrapod Zoology: Walter Rothschild and the rise and fall of Sclater’s cassowary – Walter Rothschildin tarina

Living the Scientific Life: Are human-chimp hybrids possible? – lyhyt dokumenttipätkä aiheesta