Browsing by Organization "Helsingin yliopisto, bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta, biotieteiden laitos"

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-20 of 28
  • Komulainen, Anne (2013)
    Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive and devastating disease with poorly understood pathogenesis. It is characterized by abnormal remodelling of pulmonary vasculature due to uncontrolled apoptosis and proliferation of endothelial (ECs) and smooth muscle cells (SMCs) in vascular wall. In severe PAH pulmonary ECs exhibit hyperproliferative and apoptosis resistant phenotype contributing to the formation of neointima and development of plexiformic lesions. Structural changes promote occlusion of vascular lumen, and thus, increase in pulmonary vascular resistance. To date we lack efficient therapy to prevent vascular remodelling and restore normal vascular function in PAH. Purinergic signalling is potential modulator of pulmonary vascular homeostasis. It comprises of extracellular nucleotides, such as ATP, which signal through their receptors on cell membrane. Ectoenzymes with nucleotide hydrolyzing activity have an essential part in controlling homeostasis and physiologic concentration of extracellular nucleotides. Ectoenzyme CD39 plays a crucial role in dephosphorylating ATP, which is a known mediator of inflammation, angiogenesis, thrombosis and vasoconstriction according to previous research. Aims of this project were to study the role of extracellular ATP in pulmonary endothelial dysfunction during PAH pathogenesis. The goal was to evaluate the significance of ATPases, such as CD39, in the disease process and to identify significant ATP receptors on pulmonary ECs. We utilized a previously unused strategy to monitor ATPase activity in vivo in pulmonary endothelium of rats with PAH. With this strategy we could identify changes in a time-line manner. Our results indicate that ATPase activity is significantly attenuated in ECs during disease process. Similar finding was also observed in human pulmonary EC isolated from PAH patients suggesting that loss of ATPase activity mediated increase of extracellular ATP could play a role in disease pathogenesis. Our in vitro experiments reveal that loss-of CD39 in human pulmonary ECs leads to an apoptosis resistant and hyperproliferative phenotype. We also identify that purinergic receptor P2Y11 is a critical mediator of ATP responses in these ECs. Suppression of ATP mediated P2Y11 response in apoptosis resistant PAH patient ECs restores normal EC phenotype and thus, suggests a novel therapeutic strategy for pulmonary occlusive vasculopathy.
  • Hopkins, Tapani (2012)
    Quantitative food webs have been used since the 1990s to describe the ecology of ecosystems. Such webs describe not only ‘who eats whom’ but also how many individuals get eaten, giving a detailed picture of the connections in an ecosystem. This detail allows far-reaching ecological conclusions to be drawn, for all manner of questions ranging from the influence of abiotic and biotic factors on population dynamics to the effect of latitude on ecosystem structure. Currently the webs’ greatest limitations are their incompleteness and lack of geographic coverage: most published webs focus on a tiny fragment of the total food web, and there are few webs from higher latitudes. In this thesis I address these limitations, by extending a parasitoid-lepidopteran web which is being collected in the High Arctic. I add data on bird and spider predation of the web’s Lepidoptera, and on the lepidopterans’ herbivory of their food plants. Specifically, I ask what the relative strengths of predation and parasitism are in this community, and what effect herbivory has on the plants’ seed production. I measured predation rates using both live caterpillars and modelling clay dummies as bait. The former, caterpillars of Sympistis nigrita tethered to threads, gave an estimate of both spider and bird predation. The latter showed bird predation only, but gave a larger sample size than tethered caterpillars. For the herbivory rates, I measured the seed production of avens flowers (Dryas octopetala x integrifolia, one of the main lepidopteran food plants) when damaged by feeding caterpillars. I found that predation is an important cause of mortality for S. nigrita, comparable to the high rates of parasitism already observed. During the larval period, some 38% of S. nigrita caterpillars are killed by spiders, 8% by parasitoids and 8% by birds. The caterpillars ate highly variable amounts of avens flowers, with 14.4% of flowers damaged by feeding in a set of 743 flowers, and 8.3% in another set of 672 flowers. The damaged flowers produced fewer and smaller seeds than did undamaged ones, causing overall avens seed production to drop by 7%. Overall, my findings show spider predation to be a relevant addition to the current parasitoid-lepidopteran food web. Bird predation, however, is relatively light – both when compared to spider predation and also to earlier predation rates reported from warmer latitudes. It is nevertheless comparable to the (naively twice as strong) parasitism since almost half the parasites die when their host is predated. When comparing food webs in order to address large scale ecological questions, such as the effect of latitude on food web structure, broader webs may be required instead of the mere parasitoid-host webs produced to date.
  • Sirola, Roosa (2013)
    Visual working memory (VWM) maintains information for future usage. Several studies show that the cortical oscillations in the γ-frequency band (from 30 to 120 Hz) are modulated by the VWM performance. However, less is known about the cortical sources underlying the modulation of these oscillations in VWM. To address this question, we recorded human neuronal activity with magneto- and electroencephalography (M/EEG) during a delayed-matching-to-sample VWM task with three different task conditions, within which participants were instructed to focus on different object features in turn. In addition, anatomical data was acquired with magnetic resonance imaging for source modeling purposes. We then estimated the cortical amplitude dynamics across frequencies from three to 90 Hz during the VWM retention period for these three different conditions. We found that the amplitudes of the γ –frequency band oscillations were strengthened in the occipito-temporal cortical areas during the VWM for shapes but not for color or spatial locations. These data suggest that γ –band oscillations are fundamental in VWM, especially for visual stimuli requiring perceptual feature binding. Furthermore, cortical γ –band oscillations were found to be load dependently strengthened in the frontal cortex, where the central executive and attention associated processes are believed to take place. These data support the previous hypotheses stating that γ –band oscillations contribute to the maintenance of object representations in VWM.
  • Kainlauri, Tarja (2012)
    Pro gradu tutkielmani aiheena oli tutkia koirien (Canis familiaris) saalistushalukkuutta ja persoonallisuutta sekä näiden mahdollista yhteyttä dopamiinireseptori D4 –geeniin (myöh. DRD4-geeni). DRD4-geeni ilmenee lähinnä hermosoluissa ja se vaikuttaa erityisesti aivojen limbisen järjestelmän toimintaan. Limbinen järjestelmä säätelee tunnetiloja ja tunteisiin liittyviä autonomisia toimintoja sekä motivaatiota eli samoja asioita, joihin dopamiinin tiedetään vaikuttavan. Dopamiini vaikuttaa elimistöön sitoutumalla esimerkiksi aivojen limbisen alueen dopamiinireseptoreihin. Dopamiinin on havaittu liittyvän assosiatiiviseen oppimiseen ja DRD4-geenin puolestaan mm. aktiivisuuteen ja impulsiivisuuteen sekä uteliaisuuteen mistä syystä se valittiinkin kandidaattigeeniksemme tutkimukseen. Koira puolestaan sopii erityisen hyvin mallilajiksi kandidaattigeenitutkimukseen, koska koirarodut ovat geneettisiä isolaatteja ja eroavat toisistaan niin rakenteensa kuin käyttäytymisensäkin puolesta. Kytkentäepätasapaino eli alleeliassosiaatio on koirissa huomattavasti voimakkaampaa kuin ihmisissä ja siten koiralta on merkittävästi helpompaa löytää mm. tautigeenejä. Koirilla kytkentäepätasapaino yltää noin 2 Mb laajuudelle, kun vastaava luku ihmisellä on vain noin 0,28 Mb. Tutkimuksen 405 suursnautserin ja saksanpaimenkoiran saalistushalukkuus testattiin koiran luonteenkuvauksesta eli MH-testistä tutulla viehetestillä. Viehetestissä koiran edestä yllättäen ”pakenee” saalista muistuttava mutkittelevasti kulkeva kankainen viehe. Koirien suoritukset viehetestissä videoitiin ja suoritukset luokiteltiin neljään luokkaan äärimmäisen saalistushalukkaasta saalistushaluttomaan. Muita persoonallisuuspiirteitä tutkittiin koirien omistajien täyttämien luonnelomakkeiden avulla. Kaikista viehetestillä testatuista koirista otettiin verinäytteet, joista eristettiin DNA. Saalistustestissä äärimmäisen saalistushalukkaat ja täysin saalistushaluttomat saksanpaimenkoirat (N=44) valittiin DRD4-geenin alleeliassosiaatiotutkimukseen. Tutkittavaa geenialuetta monistettiin käyttämällä alleelispesifejä alukkeita PCR-reaktiossa. Tutkimuksen koirista löydettiin DRD4-geenin alleeleja 2 ja 3a. Luonnelomakeaineiston taustalta paljastui faktorianalyysin avulla neljä faktoria: sosiaalisuus ihmisiä kohtaan, leikkisyys ja aktiivisuus, aggressiivisuus koiria kohtaan sekä rohkeus. Näistä ensimmäinen assosioitui merkittävästi alleelin 3a kanssa. Koirat jotka kantoivat tätä alleelia olivat vähemmän aggressiivisia ihmisiä kohtaan kuin koirat, joilla 3a-alleelia ei ollut. Saalistushalukkuuteen kumpikaan alleeleista eikä mikään genotyypeistä assosioitunut. Saalistushalukkuutta kokonaisaineistossa selitti parhaiten leikkisyys ja aktiivisuus. Rodut erosivat toisistaan ihmisiin ja koiriin suuntautuvalta aggressiivisuudeltaan siten, että saksanpaimenkoirat olivat suursnautsereita aggressiivisempia.
  • Torppa, Kaisa (2014)
    The purpose of this thesis was to examine the diversity and species composition of dung beetle (Scarabaeinae) communities in degraded rainforest landscapes in southeastern Madagascar. Several studies elsewhere in the world have revealed that forest-dwelling dung beetle communities and especially large species suffer from forest degradation and fragmentation by decreased species diversity. The most important factors affecting community structure of forest-dwelling dung beetles are habitat area, connectivity and vegetation quality i.e. microclimate. The hypothesis of this study was that the situation is the same in Madagascar. As dung beetles provide several important ecosystem services, like nutrient cycling and bioturbation, loss of dung beetle diversity imposes a secondary threat to the extraordinary nature of Madagascar by decreasing the regeneration ability of vegetation. Material for the study was collected in forest fragments of different size and quality between two areas of primary tropical rainforest – Ranomafana National Park and Vatovavy mountain – in November and December 2011 and January 2012. The sampling was conducted by transects of 30–60 fish- or carrion-baited pitfall traps which were set up in 55 localities in the study area. In each locality, several variables were measured to describe the vegetation and microclimatic conditions. The variables included temperature, humidity, estimate of vegetation quality by 6 observation-based classes, vegetation density, hights of three clearly visible vegetation layers, altitude and slope steepness. In addition, connectivities were measured for the localities using GIS and a satellite image –based vegetation classification. In order to demonstrate the differences between certain localities the study sites were divided into seven zones in terms of their distance from the Ranomafana National Park, average connectivity of the transects and elevation. Altogether 4,199 individuals belonging to 24 species were collected. Six of the species are currently under identification process in the Paris Museum of Natural History. According to the preliminary results they include two species new to science. Largest numbers of species were collected from good quality fragments between Ranomafana and Vatovavy. Also, a clear transition zone in species composition was detected a few kilometers west from Vatovavy, where altitude changes sharply. The study reveals that the species assemblages in the forest fragments and degraded forest areas are surprisingly species rich. This may, however, be partly because of extinction debt, and many of the still surviving species may soon die out due to restricted dispersal possibilities. Connectivity and vegetation quality were shown to have an effect on Canthonini species richness, with less species in less connected areas and lower vegetation quality. Vegetation quality was also shown to have an impact on the proportions of species with different body length: more small and medium-sized (< 8 mm) species were found in fragments where vegetation was more degraded. In addition to revealing how rainforest fragmentation and degradation affect local communities, the study gives interesting information about the distribution of certain species of Epilissus (Scarabaeinae: Canthonini). It has been known before that four species of Epilissus show elevational differentiation in their occurrence in Ranomafana. In this study, two more species of the same genus, E. prasinus and E. emmae obscurpennis, were shown to continue this pattern in lower elevations near Vatovavy mountain, about 50 kilometers east of Ranomafana.
  • Lanki, Maiju (2013)
    Adaptiivinen radiaatio eli sopeutumislevittäytyminen on tärkeä evoluutiomekanismi, jonka seurauksena voi syntyä sympatrisia lajeja tai ekotyyppejä. Loisinta voi muiden biologisten interaktioiden ohella edesauttaa lajiutumisprosessia isännän kelpoisuuden heikentymisen ja luonnonvalinnan kautta. Loisyhteisöihin ja niiden aiheuttamiin valintapaineisiin vaikuttavat isännän ekologian (esimerkiksi habitaatin ja ravinnonkäytön) lisäksi abioottiset ympäristötekijät, kaloilla esimerkiksi veden laatu ja lämpötila. Näiden tekijöiden välisten vaikutussuhteiden merkitystä loisten aiheuttamassa lajiutumisprosessissa ei tunneta. Myös isännän sukupuolten loisyhteisöerot voivat vaikuttaa lajiutumiseen. Tässä tutkimuksessa tarkastelen sympatristen kolmipiikkiekotyyppien (Gasterosteus aculeatus) sekä kolmipiikin naaras- ja koirasyksilöiden välisiä loisyhteisöeroja Thingvallavatn- ja Mývatn-järvissä Islannissa. Sympatriset muta- ja laavaekotyypit elävät järvissä ekotyypeittäin samanlaisissa habitaateissa, mutta päinvastaisissa veden lämpötiloissa. Tämä mahdollistaa loisyhteisörakenteen vertailun isännän ekologian ja veden lämpötilan suhteen. Thingvallavatn-järvessä elää edellisten lisäksi kylmän veden pelagiaalinen nitellaekotyyppi. Pyydystin molemmista järvistä otoksen kustakin kolmipiikkiekotyypistä ja määritin kalojen loislajiston. Loiset kuuluivat viiteen eri sukuun: imumadot Apatemon ja Diplostomum sekä heisimadot Diphyllobothrium, Proteocephalus ja Schistocephalus. Havaitsemistani loisista suurimmalla osalla on haitallisia vaikutuksia kalan yleiskuntoon ja kelpoisuuteen. Veden lämpötila vaikutti samalla tavoin loisten kokonaismäärään molemmissa tutkimusjärvissä; lämpimämmässä vedessä elävillä kaloilla oli enemmän imu- ja heisimatoja ekotyypistä riippumatta. Havaitsin myös, että Thingvallavatn-järven kylmän veden ekotyypeistä pelagiaalisella nitellaekotyypillä oli enemmän loisia kuin laavaekotyypillä. Kalan sukupuoli vaikutti loisten kokonaismäärään ainoastaan Thingvallavatn-järven laavajanitellaekotyypeillä siten, että koirailla oli naaraita enemmän heisimatoja. Tulokseni osoittivat samankaltaisuuksia yhtenevissä lämpötiloissa elävien kolmipiikkien loisyhteisöissä ekotyypistä riippumatta, mikä osoittaa, että ympäristö vaikuttaa loisintaan enemmän kuin isännän ekologia. Järvissä on siis syntynyt samankaltaisia ekotyyppejä päinvastaisen loisintapaineen alla. Tämä taas tukee ajatusta, että loiset eivät todennäköisesti ole aloittaneet kolmipiikkiekotyyppien erilaistumisprosessia, vaan erot loisinnassa ovat syntyneet prosessin myöhemmässä vaiheessa. Tämä on yksi ensimmäisistä tutkimuksista, joka ottaa kantaa keskeiseen kysymykseen siitä, missä isännän eriytymisen vaiheessa loisyhteisöt erilaistuvat ja siten voivat vaikuttaa lajiutumisprosessiin. Kylmän veden nitella- ja laavaekotyyppien vertailu kuitenkin osoittaa, että myös isännän ekologialla on usein merkittävä rooli loisyhteisöjen muodostumisessa. Sukupuolten väliset erot loisaltistuksessa ovat taas todennäköisesti yhteydessä kunkin kalapopulaation ja järven erityispiirteisiin. Tutkimukseni tulokset viittaavat siihen, ettei loisten merkitystä evoluutiotekijänä voi määritellä pelkästään ekologisten tai ympäristömuuttujien perusteella. Tulevaisuudessa onkin keskeistä selvittää yksityiskohtaisesti, missä lajiutumisprosessin vaiheessa loisyhteisöt alkavat eriytyä. Tämän tiedon avulla voidaan muodostaa ehyempi kokonaiskuva loisten merkityksestä adaptiivisessa radiaatiossa.
  • Merikanto, Ilona (2012)
    Monet taudinaiheuttajat kykenevät selviytymään ja lisääntymään isännän ulkopuolisessa ympäristössä esimerkiksi saprotrofismin avulla. Tällaisia taudinaiheuttajia kutsutaan opportunistiksi erotuksena obligatorisista taudinaiheuttajista, jotka eivät vuorovaikuta tai lisäänny isännän ulkopuolisessa ympäristössä. Opportunistiset taudinaiheuttajat altistuvat isännän ulkopuolisessa ympäristössä voimakkaille valintapaineille, esimerkiksi kilpaillessaan samoista resursseista muiden mikrobien kanssa. Ekologiset vuorovaikutukset isännän ulkopuolella voivat siten vaikuttaa opportunististen taudinaiheuttajien tautidynamiikkaan ja virulenssin evoluutioon. Kattavaa teoreettista mallia, joka huomioisi sekä opportunistisen lisääntymisen että isännän ulkopuoliset ekologiset vuorovaikutukset ei ole aiemmin kehitetty. Kuitenkin tällaisen mallin kehittäminen on oleellista, jotta opportunististen tautien syntyä voidaan ehkäistä ja dynamiikkaa ennakoida. Tässä työssä kehitettiin opportunistinen tautimalli, joka huomioi sekä taudinaiheuttajan isännän ulkopuolisen kasvun että taudinaiheuttajaa voimakkaamman kilpailevan kannan vaikutuksen isännän ulkopuoliseen kasvuun. Mallin differentiaaliyhtälöt kuvaavat alttiiden ja tartunnan saaneiden isäntien, taudinaiheuttajan ja sen kanssa isännän ulkopuolella kilpailevan tautia aiheuttamattoman kannan tiheysmuutoksia ajassa. Uuden opportunistisen taudinaiheuttajan virulenssin evoluutiota eli taudinaiheuttajan kykyä runsastua alhaisesta tiheydestä tautia aiheuttamattoman kilpailijan läsnä ollessa mallinnettiin erilaisissa olosuhteissa. Opportunistista tautidynamiikkaa sen sijaan mallinnettiin olosuhteissa, jossa tautia aiheuttamattoman kannan läsnäoloa manipuloitiin. Mallin vakautta tutkittiin analyyttisesti ratkaisemalla tasapainotilat systeemille, jossa tautia aiheuttamaton kanta ei ollut läsnä, sekä numeerisin analyysein tilanteessa jossa tautia aiheuttamaton kanta oli läsnä. Lisääntyminen isännissä mahdollistaa uuden opportunistisen taudinaiheuttajan runsastumisen olosuhteissa, joissa kilpailu on riittävän heikkoa, siten että isännästä riippumaton kasvu voi kompensoida opportunistisen taudinaiheuttajan heikomman kilpailukyvyn. Isännän ulkopuolinen lisääntyminen ja kilpailu tuottavat perinteisistä obligatorisen taudinaiheuttajan SI-malleista eroavan tautidynamiikan. Isäntien ulkopuolisen kasvun tiheysriippuvaisuus voi vakauttaa isäntä-loissysteemin isännän ulkopuolisen kilpailun puuttuessa. Lajien välisen kilpailun läsnä ollessa tautia aiheuttamattoman kannan kilpailuetu sen sijaan lisää tautidynamiikan epävakautta ja ehkäisee alttiiden isäntien sukupuuttoa. Isäntien ulkopuolinen kasvu mahdollistaa myös opportunistisen taudinaiheuttajan säilymisen ympäristössä alttiiden isäntien puuttuessa ja toimii siten mahdollisena mekanismina tautien puhkeamiselle olosuhteiden muuttuessa. Kilpailun lisääminen isännän ulkopuolella taudinaiheuttajan kustannuksella voi kuitenkin toimia epidemioita potentiaalisesti ehkäisevänä keinona. Mallia voidaan soveltaa mm. biologisessa kontrollissa, jossa opportunistinen taudinaiheuttaja pyritään poistamaan luontaisesti heikentämällä sen selviytymistä isännän ulkopuolisessa ympäristössä kilpailu-olosuhteessa. Tällainen biologinen kontrolli voisi olla mahdollista esimerkiksi kalankasvatuslaitoksissa esiintyvän saprotrofisen Flavobacterium columnare – kalapatogeenin kohdalla.
  • Almusa, Henrikki (2013)
    The next-generation sequencing (NGS) platforms create a large amount of sequence in short amount of time, when compared to first generation sequencers. An overview of the NGS platforms is provided with more in-depth look into Illumina Genome Analyzer II as that is used to create the data for the thesis. There were two main aims in this thesis. First, to create a pipeline which can be used to analyse genomic sequencing. Second, to use the pipeline to compare whole human exome capture methods from two manufacturers, Roche Nimblegen and Agilent. The pipeline is describe in detail in material and methods. All the inputs for the pipeline are described and examples shown. In the pipeline the given sequences are first aligned against the reference genome. Then various separate analysis is performed to retrieve variants and coverage of the sequencing. Supplementary results include paired-end anomalies, larger insertion and deletion polymorphisms and assembly of non-aligned sequences. The two capture methods are also described and changes to the manufacturers' recommended protocols are listed. Finally, the section has the options and various inputs used in the pipeline runs of the exome data. The results of the pipeline is a basic level of analysis of the sequencing as well as various graphs showing the quality of the run. All the output files intended for user are described. By using the results of the pipeline, the user can do more in-depth analysis as required by the project. When comparing the two exome capture methods, the Nimblegen capture was shown to be more efficient in capturing the CCDS exome. While the Agilent capture kit provided better one fold coverage over the exome, higher fold coverage (over 10 fold), which is required for reliable variant calling in nextgeneration sequencing, was better reached using the Nimblegen capture kit. Also, significantly fewer false positive paired-end anomalies were observed in the library created by using the Nimblegen capture.
  • Hirvonen, Jonni (2013)
    Tässä pro gradu -tutkielmassa on tarkasteltu aivosähkö-ja aivomagneettikäyrien amplitudien vaihteluiden vastaavuussuhteita koehenkilön suoriutumiseen audiovisuaalisten ärsykkeiden tarkkaavaisuustehtävissä. Aikaisemmista tutkimuksista tiedetään, että koehenkilön osumatarkkuus ei pysy vakiona koko tehtävän ajan, vaan on monesti jaksottunut valppauden ja herpaantumisen jaksoihin. Lisäksi osumatarkkuus koko kokeen ajalta on alhaisempi kuin lyhyen kalibraatiojakson ajalta mitattuna. Tämän intuitiiviseltä tuntuvan keskittymiskyvyn järkkymisen taustalla on esitetty olevan henkilön introspektiiviset ja mielenvaelteluun liittyvät kognitiiviset toiminnot. Ennen tätä tutkimusta on jäänyt kuitenkin osoittamatta osumatarkkuuden ailahtelun yhteys aivokuoren hermostollisen aktiivisuuden pitkällä ajalla autokorreloiviin muutoksiin lähdemallintamisella. Tämän pro gradun tutkimustulokset osoittavat, että näiden kahden lajin välillä on olemassa merkittävä korrelaatioyhteys. Lisäksi lepovaiheen aivotoiminnasta modaliteettispesifeillä tarkkaavaisuus-ja oletustilan verkoston alueilla voidaan ennustaa psykofyysisen suoriutumisen vaihteluja jatkuvan audiovisuaalisen ärsykekynnyksen tarkkaavaisuustehtävän aikana. Keskittymiskyvyn vaihtelun muutoksia hermostollisella tasolla ja näitä mahdollisesti ilmentäviä käyttäytymisen ailahteluja psykofyysisinä parametreinä, kuten osumatarkkuutena ja reaktionopeutena, voidaan luonnehtia skaalauslakianalyysilla. Ilmiön skaalaton käyttäytyminen heijastelee monimutkaisen järjestelmän taipumusta luoda sisäisiä vastaavuussuhteita eli autokorrelaatioita, jotka heikkenevät hitaammin ja ulottuvat kauemmaksi ajassa ja/tai paikassa kuin mitä alla piilevistä mekanismeista voidaan suoraan ennustaa. On havaittu, että osumatarkkuuden jaksottuminen ja spontaani aivotoiminta noudattavat potenssilain skaalauskäyttäytymistä ajan suhteen. Psykofyysisen ja hermostollisen skaalauslain mukaisen käyttäytymisen kvantifioimiseksi tässä opinnäytetyössä on käytetty vaihtelun ikkunallista autokorrelaatioanalyysiä, DFA:ta. DFA paljastaa ilmiön sisällä olevien peräkkäisten tapahtumien autokorrelaatioiden kestävyyden tarkasteluvälin kasvaessa. Skaalausluvut eli DFA-eksponentit on johdettu tässä kokeessa jatkuvan audiovisuaalisen ärsykekynnyksen tarkkaavaisuustehtävän ja levon aikana rekisteröidyistä aivosähkö-ja aivomagneettikäyräsignaalien verhokäyrästä sekä psykofyysisen osuma/huti -binäärisekvenssistä rakennetusta keinotekoisesta satunnaiskulun kaltaisesta käyrästä. Jatkuvat ärsykekynnystehtävät soveltuvat hyvin tarkkaavaisuuden top-down mekanismien tutkimiseen, koska heikoista, vain juuri ja juuri havaintokyvyn säteellä olevista ärsykkeistä seuraa verraten heikko bottom-up hermostovaste. Näin keskittymiskykyyn vaikuttavat top-down säätelymekanismit kuten motivaatio, päämäärät tai mielenvaeltelu eli spontaanilta vaikuttava aivotoiminta edustuu selkeämmin aivosähkö-ja -magneettikäyrissä. Aivokuoren kokonaisvaltaisen skaalautumisen lisäksi ollaan kiinnostuneita psykofyysisten ja hermostollisten vastaavuussuhteiden jakaumamallista tietyille aivoalueille. Mitattujen hermostollisten signaalien paikantaminen tarkalleen tietyille aivokuoren alueille aiheuttaa käänteisen ongelman, joka on ratkaistu tässä MNE -lähdemallintamisella. Lähdemallintamisen algoritmit tuottavat todennäköisimmän mallin aivokuoren alueista, joiden aktiivisuudella voidaan selittää mitatut MEEG signaalit. Mallintaminen on työn kriittinen vaihe, koska sillä yhdistetään neuroanatominen tieto fysiologisen ja psykofyysisen tiedon kanssa. Yksilötason data on käsitelty lopuksi ryhmätasolla tilastollisin menetelmin korrelaatiotulosten merkittävyyksien arvioimiseksi.
  • Lehikoinen, Petteri (2014)
    Kosteikot ovat biodiversiteetiltään yksi maailman rikkaimmista habitaateista. Kosteikkojen ja niillä elävien vesilintujen tuottamien ekosysteemipalvelujen laajuuteen ja tärkeyteen on havahduttu vasta viime aikoina. Kosteikkoja ja niiden linnustoa uhkaavat maailman laajuisesti maankäyttö sekä makeiden vesistöjen pilaantuminen. Viimeisen vuosisadan aikana maailman kosteikkojen määrä on vähentynyt puoleen ja niiden tila on heikentynyt. Kosteikkolinnuston elinolot ovat heikentyneet ja linnusto on taantunut. Kosteikkoja rakentamalla ja kunnostamalla on voitu parantaa linnuston elinolosuhteita. Etenkin keinotekoisten kosteikkojen merkitys on ollut suuri luontaisten kosteikkojen tilan heikkenemisen myötä. Vain vähän tiedetään miten luonnollisten kosteikkojen hoitotoimet vaikuttavat linnustoon paikallisella tasolla. Niukasti tietoa on myös saatavilla päättäjille hoitotoimien kustannustehokkuudesta. Tässä työssä tutkittiin Etelä-Suomen kosteikkojen hoitotoimien vaikutuksia levähtävään ja pesivään linnustoon. Työn tarkoituksena oli selvittää eri hoitotoimien vaikutuksia ravinnonhankinnaltaan erilaisiin lintukiltoihin ja -ryhmiin. Yhtenä tutkimuksen päätavoitteena oli luoda käsitys hoitotoimien kustannustehokkuudesta sekä mihin resurssit kannattaa käyttää. Tutkimusalue käsitti 21 Etelä-Suomen linnustollisesti arvokasta kosteikkoa. Kosteikkoja kunnostettiin vuosina 2004–2012 kahdessa hoitojaksossa. Hoitojaksoja ennen ja niiden jälkeen kosteikkojen pesivä ja levähtävä linnusto selvitettiin. Suomen ympäristökeskus vastasi hoitotoimista ja linnustolaskennoista Uudenmaan ja Kymenlaakson ELY-keskusten kanssa. Kosteikkoja kunnostettiin pääasiassa avoimuutta lisäämällä laidunnuksen, puustonraivauksen, niiton ja äestyksen sekä ruoppauksen avulla. Muutolla levähtävä linnusto selvitettiin läpi muuttokauden noin viiden päivän välein suoritettujen laskentojen avulla ja pesivä linnusto selvitettiin viiden käyntikerran kartoitusmenetelmällä. Kohteiden linnut eriteltiin hoidettuihin osa-alueisiin sekä niiden ulkopuolelle jääviin hoitamattomiin osa-alueisiin. Kontrollialueina toimivat hoitamattomat kohteet ja osa-alueet. Lasketut linnut yhdistettiin ravinnonhankintansa perusteella kymmeneen kiltaan, jotka olivat puolisukeltajasorsat, sukeltajasorsat, kalansyöjävesilinnut, joutsenet, hanhet, kahlaajat, naurulokki, rantakanat ja kaulushaikara, avomaavarpuslinnut sekä pensaston ja ruovikon varpuslinnut. Kolmea viimeksi mainittua kiltaa tarkasteltiin vain pesimäaikana. Erikseen tarkasteltiin kansallisesti uhanalaisia sekä lintudirektiivin liitteen I lajeja. Hoitotoimien sekä niihin käytettyjen kokonaiskustannusten vaikutuksia kiltakohtaisiin lintumääriin tarkasteltiin lineaarisilla sekamalleilla. Syysmuuttoaineistossa kaikkien lintukiltojen määrät kasvoivat niitto-ja äestysalan myötä; laidunnuspinta-ala lisäsi hanhien ja kahlaajien lukumääriä. Kaikkien kiltojen lukumääriä lisäsi laidunala keväällä, lisäksi niitto-ja äestys-sekä ruoppausala lisäsivät kahlaajien lukumääriä. Kalansyöjien lukumäärät vähenivät ruoppausalan kasvun myötä, mutta yhteys oli tilastollisesti vain suuntaa antava. Pesimäaineistossa ruoppausala x kilta-interaktio osoittautui tilastollisesti merkitseväksi, mutta kiltakohtaisesti tarkasteltuna vaikutukset olivat suuntaa antavia; rantakanat ja kaulushaikara runsastuivat ja kalansyöjävesilinnut vähenivät. Sekä uhanalaisten että lintudirektiivin liitteen I lajien lukumääriä kasvatti laidunnus keväällä ja syksyllä. Hoitotoimiin käytettyjen kokonaiskustannusten suhteen runsastuivat syksyllä puolisukeltajasorsat, hanhet ja kahlaajat. Keväällä kokonaiskustannuksilla oli positiivinen yhteys puolisukeltajasorsien, kahlaajien ja naurulokin lukumääriin. Pesimäaineistossa kokonaiskustannukset kasvattivat naurulokin lukumääriä. Suuntaa-antavasti kokonaiskustannukset lisäsivät rantakanojen ja kaulushaikaran määriä sekä vähensivät kalansyöjävesilintujen määriä. Erityisesti huomioitavaa on, että hoitotoimilla havaittiin vain positiivisia merkitseviä tuloksia lintukiltoihin. Laidunnus oli tärkein yksittäinen hoitotoimi, mikä liittynee sen ympäristöä monipuolistavaan vaikutukseen. Hoitotoimista eniten hyötynyt kilta oli kahlaajat, mutta kaikki killat hyötyivät jostain hoitotoimesta. Hoitotoimien positiiviset vaikutukset liittynevät avoimuuden lisääntymiseen sekä karjan läsnäoloon, jotka voivat parantaa lintujen ruokailuolosuhteita sekä lisätä turvallisuutta. Kokonaiskustannukset paljastivat että naurulokki ja puolisukeltajasorsat hyötyivät hoitotoimista kokonaisuutena, sillä ne eivät poikenneet muista killoista yksittäisiä hoitotoimia tarkasteltaessa. Vähiten hyötyivät sukeltajasorsat sekä kalansyöjävesilinnut. Tutkimus osoittaa, että hoitotoimilla voidaan parantaa taantuneiden kosteikkolintujen elinolosuhteita. Koska hoitokohteet ovat Etelä-Suomen parhaimpia lintuvesiä, on hoitotoimien biologinen merkitys suuri. Vaikutukset eivät ole pelkästään kansalliset, vaan kunnostuksesta hyötyvät Suomenlahden muuttoreittiä pitkin pohjoiseen muuttavat kosteikkolinnut –aina Siperiaan asti. Yksi tärkeimmistä huomioista on, että hoidon loputtua kosteikkojen tila heikkenee. Hoitoa tulisi jatkaa, jottei saatuja hyötyjä menetettäisi. Tulevaisuudessa olisi tärkeää suunnitella mittavat hoitotoimet myös tutkimuksen kannalta, jolloin hoitotoimien vaikutuksia voitaisiin tutkia tarkemmin. Tärkeää olisi löytää keinot sukeltajasorsien ja kalansyöjien elinolojen parantamiseksi.
  • Pakarinen, Suvi (Helsingin yliopisto, 2011)
    The relationship between hosts and parasites is one of the most studied interactions between living organisms, and it is both universal and common in nature. Parasitoids are special type of parasites whose offspring develop attached to or within a single host organism that it ultimately consumes and kills. Hosts are arthropods and most parasitoids belong to the insect order Hymenoptera. For almost two decades metapopulation research on the Glanville fritillary butterfly (Melitaea cinxia) has been conducted in the Åland Islands, Finland. The studies have been concerned with the population dynamics, evolution, genetics, behavior, natural history and life history characteristics of M. cinxia, as well as with species interacting with the butterfly. The parasitoids of M. cinxia have been under long term studies and much has been learned about specific host-parasitoid interactions during the past decade. The research for this Master s thesis was done in the Åland Islands during summer 2010. I conducted a reciprocal transplant style experiment in order to compare the performance of host butterflies (M. cinxia) under attack by different parasitoid wasps (C. melitaearum). I used hosts and parasitoids from five origins around the Baltic Sea: Öland, Uppland, Åland, Saaremaa and Pikku-Tytärsaari. The host-parasitoid relationship was studied in terms of host susceptibility and parasitoid virulence, addressing specifically the possible effects of inbreeding and local adaptation of both parasitoids and their hosts. I compared various factors such as host defence ratio, parasitoid development rate, cocoon production rate etc. I also conducted a small scale C. melitaearum egg development experiment and C. melitaearum external morphology comparison between different parasitoid populations. The results show that host resistance and parasitoid virulence differ between both host and parasitoid populations. For example, Öland hosts were most susceptible to parasitoids and especially vulnerable to Pikku-Tytärsaari wasps. Pikku-Tytärsaari wasps were most successful in terms of parasitoids virulence and efficiency except in Saaremaa hosts, where the wasp did not succeed. Saaremaa hosts were resistant except towards Åland parasitoids. I did not find any simple pattern concerning host resistance and parasitoid virulence between inbred and outbred populations. Also, the effect of local adaptation was not detected, perhaps because metapopulation processes disturb local adaptation of the studied populations. Morphological comparisons showed differences between studied wasp populations and sexual dimorphism was obvious with females being bigger that males. There were also interesting differences among populations in male and female wing shapes. The results raise many further questions. Especially interesting were Pikku-Tytärsaari wasps that did well in terms of efficiency and virulence. Pikku-Tytärsaari is a small, isolated island in the Gulf of Finland and both the host and parasitoids are extremely inbred. For the host and parasitoid to persist in the island, the host has to have some mechanisms to escape the parasitoid. Further research will be done on the subject to discover the mechanisms of Pikku-Tytärsaari host s ability to escape parasitism. Also, genetic analyses will be conducted in the near future to determine the relatedness of used C. melitaearum populations.
  • Scheinin, Ilari (2011)
    Ewing sarcoma is an aggressive and poorly differentiated malignancy of bone and soft tissue. It primarily affects children, adolescents, and young adults, with a slight male predominance. It is characterized by a translocation between chromosomes 11 and 22 resulting in the EWSR1-FLI1fusion transcription factor. The aim of this study is to identify putative Ewing sarcoma target genes through an integrative analysis of three microarray data sets. Array comparative genomic hybridization is used to measure changes in DNA copy number, and analyzed to detect common chromosomal aberrations. mRNA and miRNA microarrays are used to measure expression of protein-coding and miRNA genes, and these results integrated with the copy number data. Chromosomal aberrations typically contain also bystanders in addition to the driving tumor suppressor and oncogenes, and integration with expression helps to identify the true targets. Correlation between expression of miRNAs and their predicted target mRNAs is also evaluated to assess the results of post-transcriptional miRNA regulation on mRNA levels. The highest frequencies of copy number gains were identified in chromosome 8, 1q, and X. Losses were most frequent in 9p21.3, which also showed an enrichment of copy number breakpoints relative to the rest of the genome. Copy number losses in 9p21.3 were found have a statistically significant effect on the expression of MTAP, but not on CDKN2A, which is a known tumor-suppressor in the same locus. MTAP was also down-regulated in the Ewing sarcoma cell lines compared to mesenchymal stem cells. Genes exhibiting elevated expression in association with copy number gains and up-regulation compared to the reference samples included DCAF7, ENO2, MTCP1, andSTK40. Differentially expressed miRNAs were detected by comparing Ewing sarcoma cell lines against mesenchymal stem cells. 21 up-regulated and 32 down-regulated miRNAs were identified, includingmiR-145, which has been previously linked to Ewing sarcoma. The EWSR1-FLI1 fusion gene represses miR-145, which in turn targets FLI1 forming a mutually repressive feedback loop. In addition higher expression linked to copy number gains and compared to mesenchymal stem cells, STK40 was also found to be a target of four different miRNAs that were all down-regulated in Ewing sarcoma cell lines compared to the reference samples. SLCO5A1 was identified as the only up-regulated gene within a frequently gained region in chromosome 8. This region was gained in over 90 % of the cell lines, and also with a higher frequency than the neighboring regions. In addition, SLCO5A1 was found to be a target of three miRNAs that were down-regulated compared to the mesenchymal stem cells.
  • Koskenmäki, Auri (2012)
    Jokirapu (Astacus astacus) on Suomessa alkuperäislaji. Rapuruttoa hyvin sietävää täplärapua (Pacifastacus leniusculus) on istutettu lähinnä Etelä-Suomeen vuodesta 1967 lähtien. Täplärapu on kookkaampi, aggressiivisempi ja lisääntymiskykyisempi kuin jokirapumme. Yleensä täplärapu dominoi jokirapua, kun rapujen elinympäristöt kohtaavat. Täpläravun dominoivaa otetta voidaan selittää tiettyjen käyttäytymispiirteiden ollessa korreloituneena. Tietyt käyttäytymispiirteet voidaan liittää yleisesti tulokaslajien dominoivaan levittäytymiseen uusille alueille. Tulokaslajin täytyy levittäytyä epäröimättä, lisääntyä hyvin pienestä alkupopulaatiosta huolimatta sekä runsastuessaan aiheuttaa suuria vaikutuksia tunkeutumaansa yhteisöön. Tulokaslajiin käyttäytymisessä voisi siis olla korreloituneena aktiivisuus, rohkeus ja eksploratiivisuus. Käyttäytymissyndroomalla viitataan korreloituneisiin yksilön yhdenmukaisiin käyttäytymispiirteiden eroihin, jotka ilmenevät tietyssä tilanteessa ja/tai läpi tiettyjen kontekstien. Kontekstilla tarkoitetaan toiminnallista käyttäytymiseen liittyvää kategoriaa (esim. levittäytyminen). Populaatio tai laji voi ilmentää käyttäytymissyndroomaa. Jokaisella yksilöllä on oma käyttäytymistyyppinsä käyttäytymissyndrooman sisällä. Saman käyttäytymistyypin omaavien yksilöiden käyttäytyminen korreloi muiden yksilöiden käyttäytymisen kanssa järjestysluvullisen arvoasteikon mukaan. Käyttäytymissyndroomat voivat vähentää käyttäytymiseen liittyvää plastisuutta tai ylläpitää yksilöiden käyttäytymisen välistä vaihtelua. Pro gradu –työni tavoitteeni on tutkia joki- ja täplärapujen käyttäytymiseroja. Olen valinnut tutkimuksen kohteeksi aktiivisen, rohkean ja eksploratiivisen käyttäytymisen, joiden korrelaatioita on jo löydetty muutamilla lajeilla. Tutkin käyttäytymiserojen toistuvuutta sekä sukupuolen vaikutusta. Oletin löytäväni positiivisen korrelaation aktiivisessa, rohkeassa ja eksploratiivisessa käyttäytymisessä ravuilla (käyttäytymissyndrooma), ja oletin näiden käyttäytymispiirteiden välisten erojen olevan täpläravuilla suuremmat. Käyttäytymispiirrekokeet suoritin Viikissä kahteen kertaan käyttäytymisen toistuvuuden testaamiseksi. Käyttäytymisen toistuvuus osoittautui melko hyväksi, vaikka jälkimmäisen kokeen (=samaa käyttäytymistä mittaava koe tehty toiseen kertaan) tulokset olivatkin usein merkitsevästi erilaisia ensimmäisen kokeen tuloksiin verrattuna. Aktiivisuus toistui hyvin käyttäytymispiirrekokeiden kesken. Jokirapujen aktiivisena olo aika on suurempi kuin täpläravuilla aktiivisuuskokeessa ja eksploratiivisuuskokeessa. Täplärapujen aktiivisuus yleensä nousi jälkimmäisessä, kun taas jokirapujen aktiivisuus laski. Sukupuoleen sidottuja käyttäytymiseroja ei juurikaan löytynyt. Rohkeaa ja eksploratiivista käyttäytymistä ilmentävät kokeet osoittautuivat epäonnistuneiksi mittaamaan näitä käyttäytymispiirteitä. En voi saamieni tulosten perusteella todeta joki- tai täpläravuilla olevan käyttäytymissyndroomaa, jossa aktiivisuus, rohkeus ja eksploratiivisuus olisivat korreloituneena.
  • Haveri, Markus (2011)
    Istutetut kalat selviävät luonnonoloissa usein huomattavasti luonnossa kasvaneita lajikumppaneitaan heikommin. Laitosten kasvatusaltaissa kasvavilla kaloilla ei ole ennen istutusta tarvetta oppia luonnossa välttämättömiä taitoja. Jos istutuskalat ovat sukupolvi sukupolven jälkeen laitoskalojen jälkeläisiä, voi myös kalojen perimä laitostua, kun perimään kertyy luonnossa selviytymisen kannalta haitallisia ja laitosoloissa hyödyllisiä ominaisuuksia. Suomessa hyvä esimerkkilaji istutuskaloista ja niiden ongelmista on lohi (Salmo salar). Yksi istutusten tuloksellisuudelle merkityksellisistä kalojen taidoista on pedonvälttämiskäyttäytyminen eli se, kuinka hyvin kalat välttävät saaliksi jäämistä. Sekä laitosoloissa kasvamisen että perimän laitostumisen on todettu voivan muuttaa kalojen pedonvälttämiskäyttäytymiseen liittyviä käyttäytymispiirteitä. On myös saatu näyttöä perimältään laitostuneiden kalojen luonnonkantaisia kaloja suuremmasta riskistä jäädä petojen saaliiksi. Luonnonkalojen ja laitoskalojen väliset erot sopeutuvuudessa luonnonoloihin ovat poikineet runsaasti tutkimuksia, joissa on selvitetty, miten laitoskalojen pedonvälttämiskäyttäytyminen saataisiin muistuttamaan enemmän luonnonkalojen käyttäytymistä. Tärkeimpiä samankaltaistamiskeinoja ovat laitosten kasvatusaltaiden muuttaminen virikkeellisiksi eli enemmän luonnonoloja vastaaviksi ja laitoskalojen kouluttaminen ennen istutusta. Tutkin kokeissani perimän laitostumisen, virikkeellisen kasvatusympäristön ja klassisen ehdollistamisen vaikutuksia yksivuotiaiden lohenpoikasten pedonvälttämiskäyttäytymiseen. Käytössäni oli Simojoen populaation lohenpoikasia neljästä eri kanta-kasvatusympäristö-käsittelystä: perinteisissä kasvatusaltaissa kasvatettuja luonnonkannan kaloja, virikkeellisissä kasvatusaltaissa kasvatettuja luonnonkannan kaloja, perinteisissä kasvatusaltaissa kasvatettuja laitostuneen kannan kaloja ja virikkeellisissä kasvatusaltaissa kasvatettuja laitostuneen kannan kaloja. Ensimmäisessä kokeessani vertailin eri käsittelyjen kalojen poistumisnopeutta ns. lähtölaatikosta sekä uintikäyttäytymistä kaukalossa, jossa ne eivät olleet aiemmin olleet. Toisessa kokeessa tarkkailin, miten ns. hälyaine vaikutti rohkeuskokeessa olleiden kalojen käyttäytymiseen, kun niitä uitettiin uudestaan samoissa kaukaloissa. Kolmannessa kokeessa ehdollistin molempien laitoskantaisten käsittelyjen kaloja hauen hajulle hälyaineen avulla. Ehdollistamisen jälkeen tarkkailin, kuinka poikaset käyttäytyvät kaukaloissa, joihin johdettiin hauen hajua. Tein myös selviytymiskokeen, jossa vapautin saman ehdollistamiskäsittelyn läpikäyneitä kaloja altaisiin, joissa hauet saivat saalistaa poikasia ja joihin oli kasattu poikasille suojapaikaksi kiviröykkiö. Odotin luonnonkantaisten, virikkeellisesti kasvatettujen ja ehdollistettujen kalojen olevan muita varovaisempia ja hauilta paremmin selviytyviä. Virikkeellinen kasvatus lisäsi monella käyttäytymismuuttujalla mitattuna kalojen varovaisuutta tai arkuutta. Joillain muuttujilla mitattuna virikkeellisyys vaikutti varovaisuutta tai arkuutta lisäten vain luonnonkantaisiin kaloihin Siten myös kalan kannalla oli merkitystä. Yhdessä käyttäytymismuuttujassa kannalla oli lisäksi kasvatusympäristöstä riippumatonkin vaikutus. Hälyaine vaikutti kaloihin lähinnä niiden liikkumista vähentäen. Ehdollistamisen vaikutus kaukalomuuttujiin riippui kasvatusympäristöstä: ehdollistaminen lisäsi virikkeellisissä oloissa kasvatettujen ja vähensi tavallisissa altaissa kasvatettujen uimista. Ehdollistamisella tai kasvatusympäristöllä ei ollut vaikutusta kalojen selviytymiseen haukien saalistukselta. Tulokset herättivät myös mahdollisia uusia tutkimuskysymyksiä. Tulosten perusteella voin sanoa, että kasvatuksessa käytetyt yksinkertaiset ja edulliset virikkeet ja ehdollistamismenetelmät voivat vaikuttaa kalojen käyttäytymiseen muuttamalla sitä varovaisemmaksi ja sopeutuvammaksi eli mahdollisesti joiltain osin luonnonmukaisemmaksi tai luonnossa selviytymistä auttavaksi. Erot virikkeellisen kasvatuksen vaikutuksissa luonnonkantaisiin ja laitoskantaisiin kaloihin voivat kertoa siitä, kuinka tärkeää oli, että kokeissa oli mukana molempien kantojen kaloja. Tulosten soveltamismahdollisuudet ovat lupaavat, koska tämä oli yksi ensimmäisistä koejärjestelyistä, joissa virikkeellistettyjen kasvatusaltaiden kalatiheydet olivat samaa luokkaa kuin kalankasvatuslaitoksissa tavallisesti käytetyt tiheydet.
  • Nordling, Emilia (Helsingin yliopisto, 2010)
    During the last century increased emissions of greenhouse gases have caused global climate warming. While the temperatures are still rising, the largest increases have been observed in spring-time temperatures. This may affect the phenology of multiple species. If the increase in temperature affects different species differently, then the lifecycles of various species may become unsynchronized. For interacting species, a disturbance like this may be catastrophic: for example, if the phenology of host plants is drastically altered, then many herbivores may be left without food. Previous research on the effects of climate change on interspecific interactions has focused on bitrophic interactions. My research expands this past emphasis to a tritrophic level: to interactions between plants (penduculate oak, Quercus robur), herbivorous insects (moths: Tischeria ekebladella, Phyllonorycter quercifoliella and P. harrisella) and parasitoids (wasps in the family Eulophidae). Since bud burst in oaks varies significantly among individuals, I also investigated how host genotype may affect the synchrony between species. My hypotheses were that higher spring-time temperatures will disrupt the synchrony between species, and that this disturbance will affect the growth and reproduction of species at higher trophic levels. I also posited that the effects will vary with the genotype of the host. I tested these hypotheses in a field experiment running from April to September 2009. To manipulate temperatures I used a greenhouse, transplanting multiple oak-specific moth and parasitoid species to oaks of different genotypes growing inside and outside of the greenhouse. During the field experiment, the temperature differed by 3.19°C between the interior and the outside of the greenhouse. As a result, the phenology of all species was advanced in the greenhouse interior as compared to ambient conditions. Interpsecific synchrony was affected differently in different species pairs: Inside of the greenhouse, the synchrony between oaks and Phyllonorycter moths and between oaks and parasitoids was decreased. The synchrony between oaks and the moth T. ekebladella remained unaffected. Likewise, the synchrony between moths and parasitoids was left intact. The larvae of T. ekebladella grew bigger inside of the greenhouse than outside of it. In addition, a second generation of T. ekebladella occurred inside of the greenhouse, but not under ambient temperatures. Host plant phenology had a significant effect on associated insects: moth larvae of T. ekebladella grew bigger on oaks sprouting leaves early in the season. This increase in performance suggests that moth larvae prefer old leaves. In summary, my study shows that climate change may affect different species and different interspecific interactions in highly different ways. My study also upsets the previous view that mature oak foliage would offer food of inferior quality to moth larvae. In addition, it depicts host plant genotype as a less prominent determinant of insect performance than has been previously assumed.
  • Suomivuori, Carl-Mikael (2014)
    Fria zinkjoner spelar en patologisk roll i flera dödliga neurodegenerativa sjukdomar såsom amyotrofisk lateralskleros, Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom. Konstruktion av Zn(II)-kelatorer är en lovande forskningsinriktning vid utveckling av läkemedel mot dessa sjukdomar. En kelator kan dock förorsaka celldöd om dess zinkaffinitet är för hög. N,N,N',N'-tetrakis(2-pyridylmetyl)etylendiamin (TPEN) är en Zn(II)-kelator som kan motverka zinkrelaterade patologier, men dess höga zinkaffinitet utesluter användning av TPEN som läkemedel. I denna avhandling har densitetsfunktionalteoretiska (DFT) beräkningar utförts på TPEN och TPEN-derivat. Målet var att föreslå modifieringar av molekylstrukturen som sänker kelatorns zinkaffinitet till en mindre giftig nivå och som kunde därmed leda till nya läkemedel mot neurodegenerativa tillstånd. Ett ytterligare mål var att utveckla ett beräkningsprotokoll för studier och in silico -konstruktion av Zn(II)-kelatorer. Resultaten tyder på att dispersionskorrigerad DFT som beaktar lösningsmedlet implicit kan ge reaktionsenergier för ligandutbytesreaktioner som stämmer väl överens med experimentella data. Den använda beräkningskemiska metodiken är även lämplig för liknande studier av andra metaller. TPEN:s zinkaffinitet kan sänkas genom att ersätta väten hos kelatorns pyridylringar med elektronattraherande grupper. Även svagt elektrondonerande grupper kan sänka zinkaffiniteten om det förorsakar en konformationsförändring som stabiliserar den fria kelatorn. Genom att ersätta pyridylringarnas kolatomer med kväven kan man också sänka TPEN:s zinkaffinitet. Beräkningsmetodologin borde förbättras i fall man vill tackla mera komplicerade problem såsom studier av komplexeringsenergier för kelatorer med olika denticiteter då lösningsmedelsmolekyler kan spela en mera central roll som en av liganderna.
  • Jussila, Terttu (2013)
    Pro gradu –työssäni olen perehtynyt pedagogisesti toimivan ja biologian didaktiikan mukaisen verkko-opiskeluympäristön luomiseen. Olen tehnyt Internetiin Virtuaalimetsäksi nimetyn sivuston. Virtuaalimetsä on alakoulun 5.-6. luokkalaisille suunnattu verkko-opiskeluympäristö Suomen metsistä. Virtuaalimetsä tarjoaa opetuksen ja opiskelun avuksi paljon tietoa metsistä sekä erilaisia välineitä ajattelun kehittämiseen. Virtuaalimetsän tieto pohjautuu biologiseen tutkimukseen, joka biologian ja luonnontieteiden didaktiikan avulla on puettu lapselle ymmärrettävään ja helposti käsiteltävään muotoon. Oppisisältöjen pohjana toimii vuoden 2004 Perusopetuksen opetussuunnitelman perusteet. Verkkopedagogisen tutkimuksen avulla Internet-sivustosta on tehty toimiva opiskeluympäristö. Tavoitteita Virtuaalimetsän suunnittelussa ja toteuttamisessa oli neljä: 1. Verkkopedagogiset tavoitteet: hyvän verkko-opiskeluympäristön luominen 2. Sisältöön liittyvät oppimistavoitteet: tiedon ja ajattelun kehittyminen sekä hyvien työkalujen luominen oppimistavoitteiden saavuttamiseksi 3. Opetukseen liittyvät tavoitteet: perinteisen opetuksen tukeminen ja täydentäminen mielekkäällä opiskeluympäristöllä 4. Ympäristökasvatukselliset tavoitteet: oppijoiden ympäristövastuullisuuden herättäminen etenkin metsiin nähden Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi perehdyin verkkopedagogiseen ja biologian didaktiseen tutkimukseen. Hyvän verkkoopiskeluympäristön ominaisuuksiksi nousivat kunnollinen pedagoginen tavoite, selkeä tutkimukseen perustuvaa tieto, välineet ajattelun kehittämiseen, tiedon rakentamiseen ja syvälliseen pohdintaan sekä loogiseksi ja pedagogisesti toimivaksi rakennettu verkkosivusto, jolla on helppo liikkua. Biologian asiasisältöjen opettamisen kulmakivinä toimivat kokonaiskuvan painottaminen ja systeemiajattelu, kunnollinen käsitteellinen rakenne, ekologisten ilmiöiden kokonaisvaltainen tarkastelu, lasten käsitysten käyttäminen opetuksen lähtökohtana sekä havainnointiin ohjaaminen. Virtuaalimetsä jakaantuu kuuteen osaan: Metsäkartta, Metsäpolku, Metsäsanasto, Testaa taitosi, Metsän kasvit ja Opettajalle. Jaottelu on tehty opiskelutyökalujen mukaan, ja useimmat osat tarjoavat omanlaisensa tavan tukea opiskelua. Virtuaalimetsä jakautuu osakokonaisuuksiin eri teemojen kautta: Metsä elinympäristönä, Metsätyypit, Metsän kerrokset ja Metsäluonnon monimuotoisuus. Metsäkartta –osassa keskitytään miellekarttoihin ja käsitekarttoihin. Niiden avulla pyritään kehittämään lasten käsityksiä kokonaisuuksista ja käsitteistä. Käsitekartat edistävät aktiivista ja merkityksellistä oppimista ja vahvistavat oppijan metakognitiivisia taitoja. Metsäpolku –osasta löytyy Virtuaalimetsän biologinen tieto. Metsäpolulla tieto on esitetty niin, että oppijat saisivat hyvän kuvan metsäluonnosta kokonaisuutena ja systeemisenä rakenteena. Konkretian taso pysyy koko ajan suurena, ja kaikki tieto pidetään yhtenäisenä pakettina sitomalla asiat jatkuvasti metsien muodostamaan kontekstiin. Biologisia käsitteitä esitellään paljon, ja käsitteet ovat myös osaltaan luomassa helpommin jäsennettävää kuvaa metsän kokonaisuudesta ja biologisista ilmiöistä. Metsäympäristön kautta hahmotetaan myös aineen kiertoa, energian virtaa ja populaatiodynamiikkaa. Nämä ilmiöt edustavat erilaisia vuorovaikutussuhteita ja kausaalisia kuvioita luonnossa, ja sen takia ne edistävät biologisen ajattelun ja ymmärryksen kehittymistä. Ympäristövastuullisten asenteiden herättämiseksi oppijoille annetaan tarvittavia taustatietoja ympäristökysymysten pohtimiseen. Testaa taitosi –osa on Virtuaalimetsän tehtäväpankki. Tehtävien tarkoituksena on toimia kertauksen apuna, taitojen testaamisessa ja ennen kaikkea helpottamaan opitun asian aktivoimista. Virtuaalimetsän tehtävistä monet ovat kuvailu-, vertailu- ja luokittelutehtäviä, jotka toimivat pohjana käsitteiden hahmottamiselle. Kuvailu- ja selittämistehtävät auttavat jäsentämään tietoa ja sisäistämään opiskeltavan asian. Metsän kasvit –osa johtaa Helsingin yliopiston Pinkka-oppimisympäristöön. Pinkkaan on Virtuaalimetsää varten laadittu oma 30 metsälajia sisältävä kasvilajipaketti. Kasvilajintuntemukselle on omistettu Virtuaalimetsässä kokonaan oma osionsa, sillä lajintuntemus luo perustan luonnon ja ekosysteemien hahmottamiselle. Metsäsanastossa on aakkosjärjestyksessä selitetty kaikki Virtuaalimetsässä esille tulevat käsitteet. Opettajalle –osa on opettajille suunnattu tietopaketti, jossa kerrotaan Virtuaalimetsän idea pääpiirteissään. Opettajille annetaan myös vinkkejä siitä, millä eri tavoilla Virtuaalimetsää voi käyttää opetuksessa, ja millä eri tavoin hyödyntää tietoa ja kognitiivisia työkaluja myös esimerkiksi ryhmätöissä, koko luokan keskusteluissa tai maastotöissä. Virtuaalimetsän rakenne on muodostettu loogiseksi ja helposti kuljettavaksi kokonaisuudeksi kognitiivisiin työkaluihin ja metsäteemoihin perustuvan jaottelun kautta. Linkitys on tehty selkeäksi, ja opiskelua ohjataan järkevään etenemiseen selittämällä eri osioiden sisällöt etukäteen ja suosittelemalla tiettyjä etenemismahdollisuuksia. Opiskelun omalle suunnittelulle on kuitenkin jätetty tilaa. Tiedon kaksoiskoodauksen mukaisesti tietoa esitetään niin kuvina kuin tekstinäkin, ja kognitiivista kuormitusta on pyritty vähentämään pitämällä samaan aiheeseen liittyvä tieto tiiviisti yhdellä sivulla.
  • Pehkonen, Teresa (2011)
    Biologisesti aktiivisilla oligosakkarideilla on vaikutuksia kasvin kasvuun ja kehittymiseen. Tietyn tyyppiset oligosakkaridit voivat myös indusoida puolustusreaktion valikoivasti oligosakkaridista riippuen. Useat biologisesti aktiiviset oligosakkaridit on löydetty kasvien soluseinää keinotekoisesti hajottamalla. Pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli karakterisoida kuusen (Picea abies) solukkolinjan A3/85 solususpensiokasvatukseen erittämiä oligosakkarideja. Kuusisolukko A3/85 on otollinen kandidaatti tutkimukseen, sillä sen on todettu erittävän solunulkoista ligniiniä suspensioliuokseen. Oligosakkarideja karakterisoitiin yhden ja neljän vuorokauden kasvatuksista. Alustan sokeripitoisuutta alennettiin neljän vuorokauden kasvatuksissa karakterisoinnin helpottamiseksi. Oligosakkaridien pitoisuudet voivat olla hyvin alhaisia, joten solujen tuottamia yhdisteitä seurattiin myös radioaktiivisen D-[U-14C]-glukoosin avulla. Kasvien soluseinässä yleiset glukuronihappo, galakturonihappo, ksyloosi, arabinoosi ja apioosi valmistetaan glukoosi-6-fosfaatista, joko myo-inositolihapetusreitin tai sokerihapetusreitin kautta. Lisäksi tutkittiin, muuttuuko radioaktiivisen leiman jakautuminen näytteissä, kun kasvatusliuoksessa on tai ei ole myo-inositolia. Kasvatusliuos fraktioitiin geelisuodatuskromatografialla. Fraktioiden sisältämät yhdisteet eroteltiin paperikromatografialla ja värjättiin hopeanitraatilla, aniliinivetyftalaatilla tai ninhydriinillä. Hopeanitraatti on hyödyllinen monosakkaridien, oligosakkaridien ja alditolien värjäyksessä. Radioaktiivisuuden kertymistä yhdisteisiin seurattiin nestetuikelaskimella ja autoradiografialla. Paperikromatografialla erotelluista yhdisteistä valittiin mielenkiintoiseksi koetut yhdisteet, jotka eristettiin preparatiivisella paperikromatografialla. Eristetyille yhdisteille tehtiin happohydrolysointi, borohydridikäsittely tai entsymaattinen Driselaasi -käsittely. Happohydrolysointi avaa sokeriyksiköiden väliset glykosidiset sidokset. Natriumborohydridipelkistys muuttaa oligosakkaridiketjun pelkistävän sokerin sokerialkoholiksi ja Driselaasi -käsittely avaa isoprimeveroosin Xyl-Į-(1ĺ6)-Glc -sidosta lukuun ottamatta muut glykosidiset sidokset. 14C-leima on jakautunut myo-inositolin kanssa kasvatetun näytteen fraktioinnissa vahvemmin suurimolekyylisiin yhdisteisiin, kun taas ilman myo-inositolia kasvatetussa näytteessä suurin aktiivisuus D-[U-14C]-glukoosin jälkeen on trisakkaridien alueella. Suspensioliuoksista analysoitiin useita oligosakkarideja polymerisaatioasteella 1-4. Analysoiduista yhdisteistä kolme sisälsivät ksyloosia, jota solut voivat syntetoida joko myo-inositolin hapetusreitin tai glukoosin hapetusreitin kautta. Myo-inositolin puuttuminen alustasta lisäsi näiden leimattujen yhdisteiden pitoisuutta. Alustan myo-inositoli ei ole radioaktiivista, joten myo-inositolihapetusreitin kautta valmistetut monosakkaridit eivät näy autoradiografiassa. Vaikuttaisi siis siltä, että myo-inositolihapetusreitti on aktiivinen ainakin, jos solukolle tarjotaan myo-inositolia. Lisätty myo-inositoli vähentää sokerihapetusreitin aktiivisuutta. Työn aikana onnistuttiin eristämään ja osittain tunnistamaan useita kuusen suspensioliuoksen yhdisteitä. Myo-inositolihapetusreitti todettiin aktiiviseksi solukkokasvatuksessa, kun ravintoalustassa on myo-inositolia.
  • Smalén, Mirjami (2013)
    Valtaosa maapallon eliölajeista odottaa yhä tieteellistä kuvausta. Perinteisten menetelmien soveltaminen miljoonien nimeämättömien lajien kuvaamiseen on kuitenkin hidasta ja edellyttää enemmän taksonomista työvoimaa, kuin mitä todellisuudessa lienee koskaan saatavilla. Uutena ongelmana morfologisin menetelmin kuvattujen lajien sisältä on yhä enenevässä määrin paljastunut jopa useita piileviä eli kryptisiä lajeja, jotka eroavat merkittävästi muilta kuin ulkoisilta ominaisuuksiltaan. Ratkaisuksi näihin haasteisiin on ehdotettu DNA-taksonomiaa; lyhyiden, vakioitujen DNA-sekvenssien käyttöä uusien lajien tunnistamiseksi ja kryptisten lajien erottamiseksi. Tähän tarkoitukseen soveltuvaksi alueeksi eläimille on osoittautunut osa sytokromi c oksidaasi I (COI) -geeniä. Tutkielmassani tarkastelen DNA-taksonomian soveltuvuutta vastikään kuvatun, ulkoisin tuntomerkein vaikeasti eroteltavan lajiparin Aphodius fimetarius (pihalantiainen) ja Aphodius pedellus (salalantiainen) lajinmääritykseen. Kysyn: Onko näiden kromosomituntomerkein erotettujen lajien tunnistaminen mahdollista COI -geenin sekvenssierojen avulla? Voiko lajit tunnistaa aiemmin esitetyin ulkoisin tuntomerkein? Mikä on tutkimuslajien maailmanlaajuinen levinneisyys? Kumpi lajeista esiintyy Suomessa, ja millainen on tämän lajin geneettinen populaatiorakenne? Selvittääkseni tutkimieni lantakuoriaisyksilöiden lajin käytin kahta geneettistä menetelmää: kromosomipreparaatteja ja COI-geenin sekvenssejä, sekä vähäisiin ulkoisiin tuntomerkkeihin perustuvaa määrityskaavaa. Selvitykseni salalantiaisen esiintymisestä Suomessa perustui kahteen koko maan kattavaan lantakuoriaisaineistoon, sekä itse Etelä- ja Länsi-Suomesta keräämääni aineistoon. Käytössäni oli myös museonäytteitä maailmalta, sekä GenBankissa julkaistuja COIsekvenssejä. COI-sekvensseissä havaitsemani erot jakoivat aineiston kahdeksi toisistaan merkittävästi eroavaksi lajiksi: lajien välillä oli 8,1 % ero emäsjärjestyksessä, mutta lajien sisältä löytyi vain vähän muuntelua (0,2–0,7 %). Sekvenssituntomerkit erottelivat salalantiaisen ja pihalantiaisen samoiksi lajeiksi kuin aiemmin kuvatut kromosomituntomerkit. Määrityskaava sijoitti yli puolet yksilöistä samoihin ryhmiin kuin sekvenssitkin, mutta monilla yksilöillä oli kummankin lajin tuntomerkkejä. Kehittämäni DNA-lajitunnisteet osoittivat, että Suomessa esiintyy tutkituista lajeista vain salalantiainen, ei pihalantiainen. COI-tuntomerkein tunnistin salalantiaisen ensimmäisenä täysin varmana havaintona myös Pohjois-Amerikasta sekä Nepalista. Suomessa tavatuista salalantiaisen 27 COI-haplotyypistä yksi on yleinen ja laajalle levinnyt, muut harvinaisempia jalevinneisyydeltään paikallisia. Suomalaisen haplotyyppiverkoston tähtimäinen muoto viittaa siihen, että salalantiainen olisi vastikään nopeasti levittäytynyt uusille alueille. Kokonaisuudessaan tulokset osoittivat DNA-lajitunnisteet tarkaksi työkaluksi piha- ja salalantiaisen erottelemiseksi. DNA-tuntomerkkien toimivuus perustuu siihen, että lajien välinen sekvenssivaihtelu on merkittävästi lajinsisäistä vaihtelua runsaampaa. Soveltamalla uutta tunnistustyökalua laajaan aineistoon osoitin yhden maamme yleisimmän kovakuoriaisen kuuluvan eri lajiin kuin aiemmin on oletettu, ja tämän lajin olevan maailmalla laajalle levinnyt. Ilman COIsekvenssien tarjoamaa erottelukykyä morfologiset tuntomerkit eivät olisi riittäneet asian selvittämiseen. Tulevaisuudessa olisi kiinnostavaa solveltaa kehittämiäni tuntomerkkejä näiden lajien maailmanlaajuisen levinneisyyden entistä tarkempaan selvittämiseen. Vertailu kotimaiseen museoaineistoon voisi valaista, onko pihalantiainen kuitenkin joskus asuttanut maatamme ja kenties joutunut väistymään nopeasti levittäytyvän sisarlajinsa tieltä. Tähän lajitunnisteet tarjoavat nopean ja varman keinon.
  • Aho, Kukka (2012)
    In multicellular organisms, complex signalling mechanisms have evolved to guide the behaviour of individual cells. Growth factors are secreted proteins that can stimulate the proliferation and/or differentiation of cells. Vascular endothelial growth factor D (VEGF-D) is a ligand for VEGF receptor 2 (VEGFR-2) and for VEGFR-3, which are predominantly expressed on blood vascular endothelial cells and on lymphatic endothelial cells, respectively. Thus VEGF-D can contribute to growth of both blood vessels (angiogenesis) and lymphatic vessels (lymphangiogenesis). Although there have been many reports showing the angiogenic and lymphangiogenic effects of VEGF-D, its physiological role is still largely unknown. Most of these reports are severely hampered by incomplete characterization of the specific form of VEGF-D that was used. During or after secretion, VEGF-D undergoes complicated proteolytic processing. Alternative Nterminal cleavage results in two different fully processed forms, VEGF-D major and VEGF-D minor. Processing significantly increases the activity of VEGF-D towards its receptors. Surprisingly, it is still unknown whether the differential N-terminal cleavage of VEGF-D has any effect on receptor binding activity or on receptor activation. The goal of this study was to produce and purify high quality biologically active VEGF-D which is needed for studying the physiological role of this growth factor. Several different forms of recombinant human VEGF-D were produced using the Drosophila Schneider 2 insect cell system. A bioassay utilizing the Ba/F3 cells expressing chimeric VEGFR/EpoR receptors was used to determine the receptor binding activities of recombinant VEGF-Ds. Two constructs producing biologically active VEGF-Ds were chosen for chromatographic purification (untagged major and his-tagged major forms). During purification, the activity of both VEGF-D forms towards their receptors decreased significantly. In case of the untagged form, this was presumably due to some residual proteolytic activity during purifications. The results might indicate that only the major form is responsible for the activation of VEGFR-3. The fact that no activity of the minor forms was detected when screening the cell supernatants with Ba/F3-VEGFR-3-EpoR-bioassay, supports this explanation. If this explanation can be verified, the role of the alternative N-terminal cleavage becomes obvious: By proteolysis the activity of VEGF-D can be redirected from the lymphatics towards the blood vessels.