Mistä Väinämöinen sai lehmänsä ja lampaansa?

Muinaisten nautojen ja lampaiden perimä syynätään DNA-analyysein

Arkeologiset ja historialliset aineistot naudan ja lampaiden luista, kuiduista ja nahkanäytteistä tarjoavat mahdollisuuden tutkia genetiikan menetelmin kotieläinten historiaa ja hyödyntämistä ja kyyttöjen, suomenlampaan ja muiden maatiaisrotujen esivanhempien perimää. Suomessa kotieläinten muinais-DNA:han perustuvaa tutkimusta ei ole kuitenkaan tehty. MTT:n ja Turun yliopiston arkeologian oppiaineen poikkitieteisessä tutkimushankkeessa, joka käynnistettiin tänä vuonna, tarkastellaan naudan ja lampaan esihistoriaa muinais-DNA-analyysein. Tutkimus yhdistää arkeologian, arkeologisen genetiikan, käsiteollisuuden historian, biologian, molekyyli- ja populaatiogenetiikan, kotieläinten jalostuksen ja kotieläinten hoidon asiantuntemusta.

Turussa monipuolinen aineisto

Tutkimuksessa muinais-DNA eristetään pääasiallisesti luu- ja hammasnäytteistä. Turun yliopiston arkeologien kaivauksista löytyneet rauta- ja keskiaikaiset näytteet muodostavat merkittävimmän osan hankkeen lähtömateriaalista, mutta yhteistyötä tehdään myös Helsingin ja Tallinnan yliopistojen ja mahdollisesti myös Pietarin tiedeakatemian Viipurin ekspedition kanssa. Näin tutkimusaineisto laajenee ajallisesti, maantieteellisesti ja lajien suhteen.

Tallinnan arkeologien kokoelmissa on muun muassa kesyn naudan villin kantalajin, alkuhärän (Bos primigenius) hyvin säilyneitä luunäytteitä, jotka mahdollistavat sukupuuttoon kuolleen lajin perimän tutkimisen ja vertailun kesyyn nautaan.

DNA-näytteistä analysoidaan emänpuolelta periytyvää mitokondrio-DNA:ta, isänpuolelta polveutuvia Y-kromosomaalisia ja autosomaalisia (eli muissa kuin sukupuolikromosomeissa sijaitsevia) DNA-merkkejä ja arvioidaan varhaisten nauta- ja lammaspopulaatioiden geneettistä vaihtelua. Lisäksi verrataan näiden varhaisten eläinpopulaatioiden geneettistä vaihtelua nykyisten suomalaisten, balttilaisten ja pohjoismaisten nauta- ja lammasrotujen ilmentämään geneettisen vaihteluun. Samalla  arvioidaan eri populaatioiden välisiä geneettisiä sukulaisuuksia ja geneettisessä vaihtelussa tapahtuneita ajallisia muutoksia. Muinais-DNA-analyyseistä saatua uutta tietoa reflektoidaan aiemman kotieläimiin ja niiden hyödyntämiseen liittyvän arkeologisen ja paleoeläintieteellisen tietämyksen kanssa.

Genetiikan analyysien lisäksi hankkeessa tutkitaan kotieläintemme esihistoriaa ja hyödyntämistä olemassa olevan arkeologian aineiston perusteella, jotta kotieläintaloutemme varhaisista vaiheista saataisiin entistä kattavampaa tietoa.

Tutkimuksen tämänhetkinen vaihe

Tutkimushanke sai rahoituksen vuosille 2009-2012 Suomen Akatemiasta, ja tutkimus on aloitettu tammikuussa 2009. Vuoden aikana on inventoitu Suomesta saatavana oleva arkeologinen luuaineisto DNA-eristyksen lähtömateriaaliksi. DNA:n eristykset ja laboratorioanalyysit lampaiden ja naudan mitokondrio-DNA:n sekvensoimiseksi on aloitettu Tukholman yliopistossa ja ensimmäiset rautakautisen ja lampaan mitokondrio-DNA-sekvenssit ovat valmiina tilastoanalyysejä ja artikkelin kirjoittamista varten.

Näytteiden ikä varmistetaan tarvittaessa radiohiiliajoituksella. DNA-analyysit on aloitettu Tukholman yliopiston arkeologian laitoksessa, jossa on muinais-DNA:n analyysilaboratorio. Muinais-DNA –analyysejä ei voi tehdä samassa tilassa kuin nyky-DNA –analyysejä muun muassa kontaminaatioriskin vuoksi.

Tällä tutkimuksella on ensimmäisen kerran mahdollista saada tietoa varhaisten nauta- ja lammaspopulaatioiden geneettisestä vaihtelusta Suomessa eli niistä eläimistä, joista omat vanhat maatiaisrotumme polveutuvat.  Tulosten oletetaan tuottavan yksityiskohtaisempaa tietoa kotieläintemme esihistoriasta ja geneettisestä alkuperästä, mutta myös näkemystä eläinten tuottamien ja esihistoriallisen nahka- ja tekstiiliteollisuuden hyödyntämien raaka-aineiden alkuperästä.

Tutkimus voi paljastaa, että historialliset taloudellis-kulttuuriset yhteydet Itämeren alueella ovat edistäneet teollisuuteen liittyvien ajatusten ja tarvikkeiden vaihtoa, mutta mahdollisesti myös eläinten tuontia. Tutkimus auttaa ymmärtämään naudan ja lampaan historiaa ja kotieläinten geneettisessä biodiversiteetissä tapahtuneita muutoksia.

Mistä Väinämöinen sai lehmänsä ja lampaansa?

Aikaisemmat päätelmät naudan ja lampaan esihistoriasta Suomessa on tehty analysoimalla nykyrotujen DNA:ta ja vertailemalla DNA-merkkien tuottamaa informaatiota muihin eurooppalaisiin ja aasialaisiin eläinrotuihin. Nyky-DNA –analyysit ovat paljastaneet, että suomalaiset alkuperäiset nautarodut, itä-, länsi- ja pohjoissuomenkarja, ovat lähtöisin samoista kantapopulaatioista kuin monet pohjoiseurooppalaiset paikalliset nautarodut.
Yksi sukulaisroduista on islanninkarja, jonka historia tunnetaan hyvin. Rotu sai alkunsa rautakauden viikinkiaikana 800 – 900 –luvuilla, jolloin viikingit kuljettivat sekä ihmisiä että eläimiä laivoissaan lähinnä Norjasta Islantiin. DNA-tutkimus viittasi siihen, että yksi kesyn naudan leviämisreitti on saattanut kulkea Suomen kautta Pohjois-Skandinaviaan ja Norjan rannikolle ja lopulta viikinkien laivoissa Islantiin. Islanninkarjaa voidaankin pitää ”suomensukuisena” nautana.

Tänä vuonna julkaistu lammastutkimus puolestaan paljasti, että lampaalla on poikkeuksellinen kesytyshistoria. Ominaisuuksiltaan erityyppinen lammaskanta on tuotu eri vaiheissa Eurooppaan alkuperäisestä kesytyskeskuksesta, Lounais-Aasian hedelmällisen puolikuun alueelta.

Lampaan kesytys villistä kantalajistaan, aasialaisesta muflonlampaasta, alkoi noin 11 000 vuotta sitten Lounais-Aasiassa. Sieltä lammas levisi ihmisen mukana Eurooppaan, ja noin 6 000 vuotta sitten Euroopassa harjoitettiin kotieläinten kasvatusta laajalla alueella. Varhaisinta Eurooppaan tuotua lammaskantaa hyödynnettiin vain lihantuotannossa.

Pari tuhatta vuotta myöhemmin Lounais-Aasiasta levisi kuitenkin uusi lammaskanta, jonka villan tuotantoa varhaiset lampaankasvattajat olivat jalostaneet. Samalla he olivat kehittäneet villan hyödyntämiseen tarvittavaa teknologiaa. Levittäytyessään Eurooppaan jalostetumpi lammaskanta korvasi varhaisimman lammaskannan ja nykyiset euraasialaiset lammasrodut perustuvat pääosin tähän myöhempään leviämistapahtumaan.

Tällä nykyrotujen DNA-merkkitutkimuksella pystyttiin paljastamaan, että varhaisimmasta lammaskannasta polveutuvia eläinkantoja on säilynyt Välimeren ja Skotlannin rannikon saarilla ja Pohjois-Euroopassa. Tutkimuksen tulokset olivat kiinnostavia suomalaisten alkuperäisten lammasrotujen kannalta: suomenlampaassa, kainuunharmaslampaassa ja ahvenanmaanlampaassa on todettavissa geeniperimää Eurooppaan ensin levinneestä kannasta. Rotumme ovat siten perinnöllisesti ainutkertaisia ja Euroopankin mittakaavassa todellisia "alkuperäisrotuja".

Tutkimuksessa käytettiin DNA-merkkeinä lampaan perimästä löytyneitä DNA-pätkiä, jotka ovat peräisin niin sanotuista endogeenistä retroviruksista. Virukset ovat infektoituneet evoluution ja jopa lampaan tuhansia vuosia kestäneen kesytyshistorian aikana sukusoluihin, jääneet kiinni solujen geeneihin ja siirtäneet perinnöllisyyttä välittävän molekyylinsä isäntäsolun perimään.

Juha Kantanen, FT

(Kuva: Juha-P

Kirjoittaja on erikoistutkija Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen (MTT), Biotekniikka- ja elintarviketutkimuksessa. Kantanen on myös Pohjoismaisen geenivarakeskuksen (NordGen) eläinsektorin johtaja ja vetää Suomen Kulttuurirahaston rahoittamaa monitieteistä uhanalaisten alkuperäiskarjarotujen tutkimushanketta.