Tutkimus biologian laitoksella
Biologian laitoksella tehtävä ekologinen, fysiologinen, geneettinen ja evoluutiobiologinen tutkimus on monipuolista, kansainvälistä ja korkeatasoista. Monet hankkeistamme sisältävät myös poikkitieteellistä yhteistyötä muiden alojen kanssa.
Biologian laitoksen vahvuus on perustutkimus, missä tutkimusta ei ole etukäteen valjastettu pelkästään soveltaviin päämääriin. Tämän ansiosta tutkimuksemme voi luoda yllättäviäkin näkökulmia tärkeisiin yhteiskunnallisiin kysymyksiin erityisesti luonnonsuojelussa ja lääketieteessä.
Monipuolinen tutkimuksemme on kysymysorientoitunutta ja käyttää esimerkiksi molekyylimenetelmiä selvittäessään ekosysteemitason ongelmia tai tilastollisia menetelmiä molekyylibiologisessa tutkimuksessa. Hyvä esimerkki tutkimuksestamme on eliöiden toiminnallisten muutosten selvittäminen – eläinfysiologian ja solu- ja molekyylibiologian menetelmin – Itämeren ympäristöbiologisessa tutkimuksessa.
Tutkimuksen painopisteet
- ihmisen biologia ja evoluutio
- tropiikin ekologia
- vuorovaikutus erityisesti kasvien ja kasvinsyöjien sekä petojen ja saaliseläinten välillä (mm. Itämeren ekosysteemissä)
- vesieläinfysiologia ja ekotoksikologia
- eläinten käyttäytyminen ja populaatioekologia
- muu ympäristöbiologia
Laitoksellamme työskentelee yksi 9 professoria tai apulaisprofessoria ja noin 80 tutkijaa. Laitoksella on runsaasti ulkoista kilpailtua tutkimusrahoitusta ja henkilökunta tuottaa vuosittain yli 200 kansainvälisessä julkaisusarjassa julkaistua tieteellistä artikkelia
Tutkimusprojektejamme
Akatemiaprofessori Virpi Lummaa tutkii luonnonvalintaa nykyihmisyhteisöissä. Hän selvittää, miten moderni ympäristö vaikuttaa ihmisen evoluutioon tai miten syntyvyyden ja kuolleisuuden nopeat muutokset vaikuttavat valintaan. Lähteinään Lummaa käyttää suomalaisista kirkonkirjoista yli 350 vuoden eli yli 12 sukupolven ajalta kerättyä väestötieteellistä aineistoa osoittaakseen, miten valinta on muuttunut yhteiskunnan modernisoituessa.
Dosentti Tapio Eeva - Projekti selvittää ilmansaasteiden vaikutuksia luonnonvaraisiin lintuihin. Tutkimuksen päämääränä on saada tietoa erityisesti ympäristön saastumisen ekologisista ja fysiologisista vaikutuksista. Keskeinen kysymys on miten ympäristön saastuminen vaikuttaa välillisesti lintuihin, esimerkiksi ravinnon kautta.
Kasveilla on useita keinoja puolustautua tuholaisia vastaan (vastustuskyky) ja/ tai sietää niiden aiheuttamia vaurioita (toleranssi). Integroidussa kasvinsuojelussa pyritään hyödyntämään kemiallisen torjunnan ohella myös muita kasvinsuojelumenetelmiä. FT Anne Muola ja FT Tuuli-Marjaana Koski tutkivat näistä lupaavimpia, mutta toistaiseksi vähän tunnettuja tai puutteellisesti hyödynnettyjä menetelmiä, eli kasvin omien puolustusvasteiden ja toleranssin lisäämistä ja hyödyntämistä, sekä viljelmien geneettisen monimuotoisuuden lisäämistä.
Mansikoita tuhohyönteisistä huolimatta
FT Anne Muolan projektissa tutkitaan, kuinka kasvin omia puolustusominaisuuksia voidaan käyttää tuhohyönteisten torjunnassa – asia, joka on keskeinen osa kasvinsuojelulainsäädännönkin edellyttämää integroitua kasvinsuojelua. Projektissa keskitytään erityisesti kasvin kykyyn toipua tuhohyönteisten aiheuttamasta vauriosta ilman satomenetyksiä eli kasvin toleranssiin. Kasvin toleranssi on potentiaalinen, mutta toistaiseksi puutteellisesti hyödynnetty ominaisuus integroidussa kasvinsuojelussa. Työ tehdään yhteistyössä Ruotsin Maatalousyliopiston kanssa.
Geneettinen monimuotoisuus ja kasvin tuholaisvastustuskyky: marjoja, rönsyjä ja kemiallisia torjunta-aineita mansikanviljelyssä
FT Tuuli-Marjaana Kosken projektissa tutkitaan, miten kemiallisten tuholaistorjunta-aineiden käyttöä voitaisiin vähentää:
- hyödyntämällä kasvien luontaisia puolustusominaisuuksia, ja
- lisäämällä viljelmien geneettisen monimuotoisuuden määrää.
- Tutkin myös, miten usean eri tuholaislajin aiheuttamat vauriot vaikuttavat marjojen ja rönsyjen tuottoon, sekä marjojen herkkyyteen saada mädättävä harmaahome.
Mallilajina käytetaan kaupallisten mansikkalajikkeiden villiä sukulaista, ahomansikkaa (Fragaria vesca). Työ toteutetaan yhteistyössä Ruotsin maatalousyliopiston kanssa.
Monitieteinen BEDLAN-tutkimusryhmä perustettiin vuonna 2009. Monitieteisessä ryhmässä on tutkijoita Turun, Tampereen, Helsingin ja Uppsalan yliopistoista. BEDLANissa sovellamme evoluutiobiologian, ekologian ja maantieteen teorioita ja tutkimusmenetelmiä selittämään kielessä esiintyvän vaihtelun muotoutumista murteiksi, lähisukukieliksi ja edelleen erillisiksi kieliksi. Yksi tavoitteistamme on selvittää uralilaisten kielten puhujien kielellistä menneisyyttä ja rakentaa holistista kuvaa kyseisen alueen menneisyydestä yhteistyössä geneetikkojen ja arkeologien kanssa.
Lue lisää täältä.
Dos. Päivi Koskinen - Tutkimusryhmämme selvittää PIM-kinaasien ja niiden substraattien fysiologisia vaikutuksia solujen kasvuun, aineenvaihduntaan ja liikkuvuuteen. Käytämme myös C. elegans –sukkulamatoja tutkiaksemme evolutiivisesti säilyneitä viestintäreittejä, jotka säätelevät aistinvaraista käyttäytymistä ja ympäristövasteita.
Dos. Veijo Jormalainen - Tutkimuksemme keskittyy Itämeren rannikkovyöhykkeen lajienvälisiin vuorovaikutussuhteisiin, etenkin levien ja niitä syövien eläinten ekologiaan ja evoluutioon. Ilmastonmuutos kiihdyttää rehevöitymistä ja aiheuttaa veden lämpenemistä, happamoitumista ja suolapitoisuuden pienentymistä. Itämereen myös saapuu uusia tulokaslajeja nopeutuvalla tahdilla. Nämä ympäristömuutokset muuttavat yhteisöjä ja ekosysteemien toimintaa lajienvälisten vuorovaikutusten välityksellä. Lajienvälisten vuorovaikutusten tunteminen on tärkeää globaalimuutosten vaikutusten ymmärtämiseksi ja ennakoimiseksi.
Dos. Manu Tamminen - Ympäristömme mikrobit - bakteerit, arkit ja yksisoluiset eukaryootit - elävät tyypillisesti monimutkaisissa yhteisöissä, joiden spatiaalinen ja toiminnallinen rakenne tunnetaan edelleen heikosti. Tutkimme mikrobien luonnonyhteisöiden metabolista työnjakoa sekä tämän työnjaon vuorovaikutusta yhteisöiden avaruudelliseen rakenteeseen. Tutkimuskysymykset linkittyvät läheisesti esimerkiksi antibioottiresistenssigeenien leviämiseen uusille bakteeriryhmille. Tutkimuksessa kehitetään ja sovelletaan yksisolusekvensointitekniikoita, jotka perustuvat uuden sukupolven DNA-sekvensointitekniikoihin yhdessä molekyylibiologisten innovaatioiden ja bioinformatiikan keinojen kanssa.
Dos. Marjo Helander - Glyfosaatti on maailman käytetyin torjunta-aine. Sitä käytetään rikkakasvien torjuntaa ja sen teho perustuu sikimaattikierron estämiseen vihreillä kasveilla. Koska eläinsoluissa ei ole sikimaattikiertoa, glyfosaatin on oletettu olevan vaaraton eläimille ja ihmiselle. Sikimaattikierto löytyy kuitenkin monilta mikrobeilta, joten glyfosaatti voi mahdollisesti vaikuttaa mikrobien aktiivisuuteen ja muovata mikrobiyhteisöjä maaperässä, kasveissa ja muissa organismeissa. Tutkimuksessamme käytämme moderneja teknologioita tutkiaksemme kasvien ja eläinten mikrobiomistoa, niiden vuorovaikutussuhteita kasvihormonien kanssa ja glyfosaatin vaikutuksia kasvien puolustusyhdisteisiin, kasvien kasvuun ja lisääntymiseen, sekä selkärangattomiin ja selkärankaisiin kasvinsyöjiin. Tutkimusprojektimme selvittää glyfosaatin epäsuoria vaikutuksia ekosysteemin eri osiin sekä maatalous- että luonnonympäristöissä.
Prof. Päivi Onkamo - Tavoitteenamme on muodostaa genominlaajuinen kuva Koillis-Euroopan muinaisista asukkaista Suomessa, Luoteis-Venäjällä ja Baltiassa. Keskeisimmät tutkimuskysymykset ovat monitieteellisiä – biologiaa, arkeologiaa ja kielitiedettä: Keitä olivat ihmiset, jotka asuivat täällä muinaisina aikoina? Miten alueen asukkaiden geneettinen rakenne on muuttunut vuosisatojen ja -tuhansien kuluessa?
Näihin kysymyksiin haetaan vastauksia sekvensoimalla DNA:ta alueelta löytyneistä muinaisten ihmisten jäänteistä. Projektin kotiorgaanisaationa toimivat Turun ja Helsingin yliopistot ja se toteutetaan tiiviissä yhteistyössä saksalaisen Jenan kaupungissa sijaitsevan Max Planck -instituutin sekä Sveitsissä sijaitsevan Zürichin yliopiston kanssa.
Dos. Irma Saloniemi - Kevon Metsänrajapuutarhat (MRP) ovat 1970-luvulla perustettuja satunnaistettuja ja toistettuja koealueita Utsjoella, Inarissa, Kittilässä ja Ruissalossa. Alun perin metsänrajan tutkimusta varten suunniteltuihin kokeisiin on käytetty vapaapölytteisten, pääosin pohjoisessa kasvaneiden yksittäisten puiden (=emopuiden), erityisesti koivujen siemeniä. Nyt täysikasvuisiksi kasvaneista puista on niiden nuoruusvuosina seurattu pitkäaikaismittauksin elossa säilymistä, kasvua, lisääntymistä sekä tuholaisten esiintymistä. Puista molekyylimenetelmin kerättäviä tietoja verrataan eri puutarhoissa kasvaviin sisaruksiin, emopuihin ja nuoruusvaiheiden herbaarionäytteisiin. Tutkimus keskittyy koivujen hybridisaatioon, evoluutioon ja sopeutumiseen nopeaan ilmaston muuttumiseen pohjoisessa.
Marjo Helander tutkii kasvien ja niihin assosioituneiden mikrobien välisiä vuorovaikutussuhteita sekä luonnonpopulaatiossa että maatalousympäristössä. Tutkimusryhmän erityisenä mielenkiinnon kohteena on heinien ja niiden systeemisten, siementen välityksellä leviävien endofyyttisten sienten välinen symbioosi. Tutkimuksessa käytetään menetelmiä molekyylianalyyseistä siirtoistutuskokeisiin eripuolilla Eurooppaa. Soveltava tutkimus etsii ratkaisuja rehutuotannon ongelmiin muuttuvassa ilmastossa ja lentokenttien turvallisuuteen uusien endofyytti-heinä-kombinaatioiden avulla.
Dos. Satu Ramula - Tutkimme populaatioiden (mukaan lukien haitalliset vieraslajit) vasteita suhteessa ympäristön ajalliseen vaihteluun. Populaatiomallien ja pitkäaikaisaineistojen perusteella selvitämme, milloin ympäristön vaihtelu on erityisen haitallista eliöille ja milloin ne saattavat jopa hyötyä vaihtelusta.
Dos. Tero Klemola - Turun yliopiston puutiaisprojekti tutkii monipuolisesti puutiaisten biologiaa ja puutiaisvälitteisiä tauteja. Tieteellisen tutkimuksen lisäksi panostamme julkiseen tiedottamiseen puutiaisten terveysriskeistä.
Dos. Hanna Tuomisto - Teemme pitkäjänteistä monitieteistä tutkimusta trooppisten sademetsien ominaispiirteiden ymmärtämiseksi. Teemoja ovat erityisesti kasvillisuuden monimuotoisuus ja dynamiikka; kasvi- ja eläinlajien esiintyminen ja levinneisyys ja näihin vaikuttavat tekijät; saniaisten ja loispistiäisten taksonomia ja evoluutiohistoria; Amazonian geologisen historian ymmärtäminen eliömaantieteellisten ja evolutiivisten ilmiöiden selittäjänä; kaukokartoitusmenetelmien käyttö laaja-alaisessa biodiversiteetin kartoittamisessa.
Akatemiatutkija Suvi Ruuskasen ryhmä tutkii mekanismeja, jotka ylläpitävät yksilöllistä vaihtelua ominaisuuksissa. Selvitämme erityisesti, miten varhainen kasvuympäristö selittää vaihtelua jälkeläisten ominaisuuksissa. Tutkimme muun muassa äidiltä siirtyvän kilpirauhashormonin evoluutiota. Päämääränä on ymmärtää miten fysiologiset mekanismit auttavat sopeutumaan muuttuvaan ympäristöön.
Akatemiaprofessori Virpi Lummaa tutkii vanhenemisen evoluutiota ja siihen liittyvien terveyden, eloonjäämisen ja lisääntymismenestyksen erojen syitä ja variaatiota käyttäen tutkimusorganismina pitkäikäistä nisäkästä, aasiannorsua. Myanmarin työläisnorsuista 1920-luvulta alkaen kerätty demografinen tieto yhdistetään tutkimusryhmän norsuista keräämään fyysiseen, fysikaaliseen ja käyttäytymisdataan. Norsututkimus liittyy teemaltaan osin prof. Lummaan ihmistutkimukseen, jossa hän hyödyntää 1720-luvulta asti olevia ihmisyhteisöjen väestötieteellisiä tietoja sekä mm. ympäristö- ja taustatekijöitä niiden takana.
Katja Anttilan ryhmän tutkimus keskittyy pääasiallisesti sydämen toimintaan eri akvaattisilla eläinlajeilla. Tutkimusten pääpainona on selvittää miten eläimet pystyvät vastaamaan fysiologisesti solutasolta lähtien erilaisiin ympäristöongelmiin: ilmastonmuutokseen, happikatoihin, ympäristömyrkkyihin ja etenkin näiden ympäristöongelmien yhteisvaikutuksiin. Nämä ympäristöongelmat ovat erityisen akuutteja Itämerellä, jossa suurin osa tutkimusryhmän työstä tehdään. Fenotyyppinen plastisuus eli muutokset fysiologiassa ovat eläinten ensimmäinen keino vastata ympäristön muutoksiin ja täten ilmaston muuttuessa onkin erittäin tärkeää ymmärtää, miten eläimet pystyvät fysiologisesti vastaamaan näihin muutoksiin ja mihin suojelutoimenpiteitä pitäisi kohdentaa. Tutkimusryhmässä ollaan toisaalta myös kiinnostuneita nisäkkäiden kardiovaskulaarisista toiminnoista ja miten eläimet reagoivat fysiologisesti mm. diabetekseen ja syöpään ja voiko liikunta vähentää näiden tautitilojen negatiivisia vaikutuksia sydämen toimintaan.
