Diel patterns and tissue-specificity of environmental responses in fish

Prokkola Jenni

Ihmisen toiminnan aiheuttamat ympäristömuutokset ilmaston lämpenemisestä kemikalisoitumiseen näkyvät kalapopulaatioiden levinneisyydessä, koossa ja lisääntymismenestyksessä. Turun yliopistossa tarkastettava väitöskirja antaa uutta tietoa ympäristömuutosten merkityksestä kalojen kudosten toiminnan ja biologisen kellon kannalta. Tutkimuksen tuloksia voidaan soveltaa jätevesikemikaalien ja ilmastonmuutoksen riskien arvioinnissa.

Väitöskirjassa tutkittiin, millaisia yhteisvaikutuksia rehevöitymisen aiheuttamalla hypoksialla eli happipitoisuuden alenemisella ja vesistöihin valuneella tulehduskipulääke diklofenaakilla on kaloihin. Tutkittavana kalalajina käytettiin Suomessakin esiintyvää kolmipiikkiä.

Tulosten mukaan hypoksian ja diklofenaakin yhteisvaikutukset voivat olla haitallisia. Vertaamalla hypoksian ja diklofenaakin vaikutuksia kolmipiikin kiduksiin ja maksaan voitiin todeta, että eri kudoksissa tapahtuvat muutokset voivat olla erisuuntaisia. Tämä vaikeuttaa stressitekijöiden kokonaisvaikutusten arviointia. Sekä diklofenaakin että hypoksian havaittiin muuttavan aineenvaihdunnan entsyymien luontaista päivärytmiä.

Prokkola tutki myös sitä, miten jätevesissä esiintyvät hormonihäiritsijät – ftalaatit ja estradioli – muuttavat koiraskalojen sukuelinten toimintaa. Hormonihäiritsijöillä tarkoitetaan elimistön ulkopuolisia yhdisteitä, jotka muuttavat elimistön omien hormonien toimintaa tai matkivat niitä päästessään elimistöön. Muun muassa ehkäisyvalmisteissa käytetyllä estradiolilla havaittiin olevan kolmipiikkiin vastaavia vaikutuksia kuin nisäkkäisiin, sillä samat geenit reagoivat estradiolialtistukseen kolmipiikillä kuin nisäkkäilläkin. Ftalaatin vaikutukset taas olivat osittain kaloille ominaisia.

– Tulokset auttavat ymmärtämään kemikaalien aiheuttamia hormonaalisia muutoksia, kuten koiraskalojen feminisaatiota ja ftalaattien aiheuttamia muutoksia siittiöiden toimintaan. Tutkimukseni osoittaa, että kemikaalipäästöt muuttavat kalojen kudosten toimintaa. Olisi tärkeää, että lääkeaineiden ja muoviyhdisteiden määrää jätevesissä saataisiin vähennettyä, Turun yliopistossa väittelevä Jenni Prokkola sanoo.

Lämpötilamuutokset voivat sekoittaa lajin biologisen kellon

Lähes kaikilla lajeilla esiintyy vuorokausirytmejä, joiden tiedetään säätelevän yksilöiden toimintoja. Väitöskirjan yhdessä osatyössä tutkittiin lämpötilan vaikutuksia rytmeihin nieriällä, joka on arktiseen ilmastoon sopeutunut lohikala. Tutkijoiden yllätykseksi lämpötilalla oli merkittävä vaikutus paitsi moniin aiemmin tunnettuihin lämpötilavasteisiin, myös nieriän kudostason päivärytmiin.

– Vaikuttaa siltä, että kylmään sopeutuneiden lajien biologinen kello ei siedä lämpötilamuutoksia yhtä hyvin kuin vaihteleviin lämpötiloihin sopeutuneiden lajien kellot. Tulosten perusteella olisi tärkeää jatkaa tutkimuksia ilmastonmuutoksen vaikutuksista eliöiden biologisten rytmien toimintaan, Prokkola sanoo.

Väitöskirja on englanninkielinen