esa

Esa Tyystjärvi

 

Kasvit ilmastonmuutoksen vastaisen taistelun eturintamassa

Kasvien yhteyttäminen kiihtyy, kun ilman hiilidioksidipitoisuus kasvaa. Viljelykasvit tuottavat myös sitä paremmin satoa, mitä enemmän ne yhteyttävät. Hätäisimmät haluaisivat tehdä johtopäätöksen, että ilmastonmuutoksesta on viljelykasveille hyötyä. Asiassa on kuitenkin arvaamaton kääntöpuoli.

Ilmastonmuutos tuo kasveille hyviä ja huonoja uutisia. Aloitetaan hyvistä: mitä enemmän ihmiset tupruttavat hiilidioksidia ilmaan, sitä helpompaa kasvien on yhteyttää. Tehokas fotosynteesi vaikuttaa myös siihen, miten paljon viljelykasvit tuottavat satoa.

– Viime aikoina on saatu tutkimustuloksia, joiden mukaan viljelykasvien sadon määrä todella kasvaa, jos ilmassa on enemmän hiilidioksidia. Tutkimukset kumoavat 1970-luvulta asti voimassa olleita ajatuksia, kertoo Turun yliopiston molekulaarisen kasvibiologian tutkija Esa Tyystjärvi.

Kasvit siis osaltaan toimivat maapallon ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden tasapainottajana: kun hiilidioksidin määrä kohoaa, maapallon kasvien fotosynteesikoneistot alkavat hyrrätä kovemmilla kierroksilla ja syödä ilmasta hiilidioksidia sekä vapauttaa tilalle happea.

Voisiko fotosynteesiä keinotekoisesti tehostaa niin paljon, että kasvit lopulta kääntäisivät ilmastonmuutoksen suunnan?

– Valitettavasti fotosynteesi ei voi tehostua niin merkittävästi, eikä sitä voida myöskään jalostaa hurjasti tehokkaammaksi. Sen sijaan tehostamalla fotosynteesiä bioteknisesti voitaisiin saada suurempia satoja pienemmällä viljelypinta-alalla. Näin metsien raivaus pelloiksi vähenisi ja metsien hiilivarastot säilyisivät koskemattomina.

Fotosynteesin parantamiseen geneettisen muokkauksen avulla on jo lupaavia mahdollisuuksia. Esimerkiksi riisiä, joka on maailman ruokahuollon kannalta yksi keskeisimpiä kasveja, on tutkittu paljon. Riisi hyödyntää niin kutsuttua C3-yhteyttämistä, joka on yleisin yhteyttämistapa. C3:ssa kasvit sitovat ilmassa olevaa hiilidioksidia itseensä passiivisesti. C4-yhteyttämistä puolestaan käyttävät erityisesti kuivahkojen, aurinkoisten ruohostomaiden kasvit, kuten maissi. C4-kasveilla on pumppujärjestelmä, joka imee hiilidioksidia yhteyttävän lehtisolun sisään. C4-yhteyttäminen onkin C3-yhteyttämistä tehokkaampaa, kunhan valoa piisaa. Maailmalla on käynnissä tutkimuksia, joissa pyritään saamaan riisi hyödyntämään C4-yhteyttämistä ja tuottamaan parempaa satoa pienemmällä peltopinta-alalla.

Geenimanipulaation avulla kuivuutta kestäviä viljelykasveja

Sitten niihin huonoihin uutisiin. Ilmasto muuttuu tällä hetkellä niin nopeasti, etteivät kasvit pysy luonnollisen kehittymisen kautta muutoksessa mukana. Kasvien fotosynteesi hyrrää jo nyt isoilla kierroksilla, ja teorian mukaan satomäärien pitäisi olla kasvussa. Kuitenkin esimerkiksi Pohjoismaissa satomäärät jäivät tänä kesänä niukoiksi. Ilmastonmuutoksen sivuvaikutuksena sään ääri-ilmiöt, esimerkiksi pitkät kuivuusjaksot ja myrskyt, heikentävät satoja.

– Yhteyttäminen on kasvien kasvulle tärkeää, mutta aivan keskeinen osa on veden määrä. Ekosysteemit tuottavat lähtökohtaisesti sitä paremmin, mitä enemmän vettä on saatavilla. 

Tyystjärven mukaan ilman hiilidioksidipitoisuuden nousu olisi havaittuakin ripeämpää, jos kasvit eivät pitoisuuden kasvaessa kiihdyttäisi fotosynteesiä. Kasvien yhteyttäminen tulee nopeutumaan vielä jatkossakin, mutta kasvuympäristön muutokset luovat yhtälöön arvaamattoman komponentin. Koko maapallolla tapahtuvan fotosynteesin määrä saattaa kääntyä laskuun.

– Suomessa fotosynteesi saattaa kiihtyä, ja lämpeneminen lisää peltoviljelyn mahdollisuuksia. Toisaalta uusille tuholaisille tulee lisää elintilaa, mikä saattaa syödä lämpenemisen edut. Tästä saatiin esimakua jo tänä kesänä Suomessa. Maailmanlaajuisesti ennustetaan, että laajoilla alueilla myös veden määrä tulee vähenemään.

Jos siis luonto ei pysy elinympäristön muutoksen vauhdissa mukana, tulisiko geenimanipulaatiolla avittaa kasveja kestämään ilmastonmuutoksen varjopuolia? Kysymys saa Tyystjärven mietteliääksi.

– Ensinnäkin minä hiukan vierastan ajatusta, että pyrittäisiin vain sopeutumaan ilmastonmuutokseen. Meidänhän tulisi aktiivisesti pyrkiä estämään sitä kasvien avulla. Kasvit ovat ilmankehän hiilidioksidin tasapainottajia.

– Toiseksi, en voi olla ihmettelemättä eurooppalaisten suhtautumista GM-kasveihin. Hyvin monella kasvilla, jota syödään Euroopassa, on säteilytettyjä esi-isiä. Säteilytyksessä kasvin geeneihin kosketaan rajusti, ja näin saadaan samoja vaikutuksia kuin geenisiirroillakin. Nyt tarjolla on ei-GM-kasveja, jotka ovat täsmälleen samoja kuin GM-kasvit. Ainoana erona on lakitekninen määrittely. Geenimanipulaation vastustaminen perustuu tietämättömyyteen.

Tyystjärven mukaan ilmaston muuttuessa viljelykasvien geneettinen muokkaus tulisi hyväksyä Euroopassa nykyistä laajemmin. Esimerkiksi kasvien kuivuuden keston mekanismit tunnetaan varsin hyvin, ja viljelykasvien kuivuuden ja suolaisuuden kestävyyttä pitäisi voida muokata.

Esa Tyystjärvi on kirjoittanut yhdessä viiden muun tutkijan kanssa kattavan yleistajuisen tietokirjan Sarvikas et al.: Fotosynteesi (2017). Kirjassa kerrotaan ilmastonmuutoksen vaikutuksesta fotosynteesiin ja kuinka fotosynteesitutkimuksen tuloksia voidaan soveltaa käytäntöön.
kirja

Mielenosoituksesta tutkimuksen huipulle

Tyystjärvi on tehnyt pitkän uran kasvibiologian parissa, ja on alansa huippuja Suomessa. Hän aloitti yliopisto-opintonsa kuitenkin Helsingissä teoreettisen fysiikan opiskelijana.

– Silloin mielessä olivat enemmänkin mielenosoitukset ja vallankumoukset kuin opiskelu. Päätinkin hakea Turkuun opiskelemaan biologiaa, joka tuntui harrastuksen kautta enemmän omalta alalta. Olin nykyisen akateemikon, Eva-Mari Aron ensimmäisiä jatko-opiskelijoita. Nyt meillä on yhteinen Akatemian huippuyksikkö yhdessä Jaakko Kangasjärven (Helsinki) ja Yrjö Helariutan (Cambridge) kanssa.

Tyystjärven julkaisulista on vaikuttavaa luettavaa. Kun kysyn, mikä näistä kaikista on jäänyt päällimmäisenä mieleen, Tyystjärvi vastaa viipymättä: mangaanifotoinhibitioteoria vuodelta 2005.

– Se on viitatuimpia artikkeleitani. Mangaanimalli oli uusi teoria fotoinhibitiosta. Malli on yhä hengissä, mutta ei selitä kaikkea. Fotoinhibitio tarkoittaa sitä, että kasvien yhteyttämiskoneisto tarvitsee valoa, mutta samalla valo myös vaurioittaa koneistoa. Jos kasvit eivät korjaisi itseään jatkuvasti, fotosynteesi pysähtyisi päivässä, Tyystjärvi kertoo. •

teksti: Hannu Aaltonen

 

 

Anna palautetta

Viesti välitetään sähköpostilla sivuston ylläpitäjille. Sitä ei julkaista.

Anna palautetta

Viesti välitetään sähköpostilla sivuston ylläpitäjille. Sitä ei julkaista.