Julkaistu: 16.7.2026
Teksti: Heta Mattila
Toimitustyö: Viestintätoimisto Jokiranta Oy
Kuva: Heta Mattila

Hengittämämme happi ja syömämme ravinto ovat miltei yksinomaan fotosynteesin eli yhteyttämisen aikaansaamia. Happea vapauttava yhteyttäminen on tärkeää nykymuotoiselle elämälle, sillä hapekas ilmakehä on mahdollistanut tehokkaan soluhengityksen kehittymisen. Soluhengitys puolestaan on mahdollistanut ihmisen ja muiden monimutkaisten ja monisoluisten eliöiden kehityksen maapallolla.

Valo – energian ja ongelmien lähde

Yhteyttämiskoneiston ensimmäinen osa eli valoreaktio II hajottaa aurinkoenergian avulla vettä protoneiksi ja elektroneiksi vapauttaen samalla happimolekyylejä. Elektroneja ja protoneja tarvitaan muuttamaan aurinkoenergia kemialliseen muotoon, mutta happi on oikeastaan vain reaktion sivutuote.

Happi on hyvin reaktiivinen molekyyli: happi ja sen eri yhdisteet reagoivat mielellään monien yhdisteiden kanssa. Tämä niin kutsuttu hapettava vahinko tuottaa esimerkiksi toimimattomia proteiineja, ja hallitsemattomana se johtaa eliön kuolemaan. Kun hapen määrä ilmakehässä ensi kerran lisääntyi valoreaktio II:n toiminnan seurauksena, muutos todennäköisesti aiheutti laajamittaisen sukupuuttoaallon. Selviytyäkseen uudessa happipitoisessa ympäristössä ja pystyäkseen hyödyntämään soluhengitystä eliöiden oli kehitettävä itselleen monia suojakeinoja.

Yhteyttävät eliöt, kuten makrolevät, eivät yleensä voi paeta epäsuotuisia olosuhteita. Kirkkaassa valossa hapettavaa vahinkoa esiintyy erityisen runsaasti, mutta koska valo on yhteyttävien eliöiden energianlähde, ei sitä voi kokonaan välttääkään. Yhteyttäville eliöille onkin evoluution kuluessa kehittynyt monia keinoja, joiden avulla ne voivat välttää, minimoida ja korjata valovahinkoja.

Yksi keino on liiallisen valoenergian muuttaminen turvalliseen muotoon lämpösäteilyksi. Tämä suojakeino on mahdollista aktivoida jopa sekunneissa, mikä on tärkeää, sillä luonnossa olosuhteet vaihtelevat usein äkkinäisesti. Jos tutkija poistaa tämän suojakeinon esimerkiksi kemian tai genetiikan keinoin, käy ilmi, että nämä eliöt ovat yleensä herkkiä kirkkaalle valolle ja erityisesti valomäärän yhtäkkisille vaihteluille.

Makrolevätutkimusta tarvitaan lisää

Tieteen mallieliöiden, erityisesti kasvien, suojakeinot tunnetaan jo varsin hyvin jopa molekyylitasolla, vaikka uusia merkittäviä löydöksiä silloin tällöin yhä tehdäänkin. Muissa yhteyttävissä eliöissä, kuten eri leväryhmissä, suojakeinot ovat huonommin tunnettuja.

Meriympäristöt voivat olla erittäin monimuotoisia, ja niiden merkitys ihmisten hyvinvoinnille ja ilmastonmuutoksen torjunnalle on suuri. Koralliriutat ovat yksi esimerkki monimuotoisesta ja haavoittuvasta meriympäristöistä.

Makrolevien muodostamat ”merenalaiset metsät” ovat vähemmän tunnettu mutta yhtä lailla monimuotoinen meriekosysteemi. Monet makrolevälajit, kuten Itämeressä elävä rakkohauru, ovat elinympäristöjensä avainlajeja, sillä ne tarjoavat ruokaa ja suojaa monille muille eliöille. Makrolevätutkimusta tarvitaan, jotta ymmärtäisimme paremmin ilmastonmuutoksen vaikutuksia meriekosysteemeille.

Tutkimushankkeessani tutkin valovahinkoja sekä niiltä suojautumista eräissä Bryopsidales-makrolevissä. Nämä levät ovat varsin kiinnostavia, sillä niiltä puuttuu monia tärkeinä pidettyjä valosuojakeinoja – mukaan lukien kyky muuttaa liika valoenergia nopeasti lämpösäteilyksi. Voisi siis luulla, että Bryopsidales-levät eläisivät hämärissä ja muuttumattomissa ympäristöissä, joissa valovahinkoja esiintyy vähemmän. Totuus on kuitenkin miltei päinvastainen: ne elävät usein matalissa vesissä valtamerten rannikoilla, missä aaltojen, pilvien ja vuoroveden liikkeet altistavat ne säännöllisesti valon määrän suurille muutoksille. Kaiken lisäksi jotkin Bryopsidales-levälajit ovat onnistuneet leviämään uusiin ympäristöihin niin tehokkaasti, että niistä on tullut haitallisia vieraslajeja. Pyrinkin tutkimuksessani selvittämään ne vielä toistaiseksi tuntemattomat keinot, joita Bryopsidales-levät käyttävät selviytyäkseen kirkkaassa valossa. 

 

 

FT Heta Mattila on väitellyt Turun yliopiston Molekulaarisen kasvibiologian laitokselta aiheenaan muun muassa valon aiheuttamat vahingot valoreaktio II:lle. Väitöksen jälkeen hän on tehnyt postdoc-tutkimusta Portugalissa, missä hän on tutustunut makrolevien kiehtovaan maailmaan. Nyt Mattila on palannut Turun yliopistoon, jossa hän on juuri aloittanut akatemiatutkijana.