Kevät on hienoa aikaa. Luonto heräilee talviuniltaan ja kasvikunta alkaa vaihtaa maiseman värisävyä vihreäksi. Juuri tällöin luonnossa liikkumisen ilo on omalla tavallaan parhaimmillaan.
Lähes joka päivä voi löytää uusia kasvilajeja, jotka vielä eilen olivat kahden vaiheilla kevään suhteen, mutta jotka tänään päättivät näyttää silmunsa tai kukkansa, juuri sinulle. Voi sitä löytämisen riemua :).
Koko keväinen paketti saa aivan uudet kääreet, jos samalla on mahdollista arvuutella kunkin kasvilajin kemiallista kykyä puolustautua keväisen auringon polttavilta UV-säteiltä tai miniatyyrimunistaan kuoriutuvilta kasvinsyöjähyönteisten toukilta.
Edelliseen saa osittain vastauksen seuraamalla kasvien lehtien väritystä. Muuttuuko metsävaahteran tai muiden lehtipuiden ylimmän latvuston lehdet punertavammiksi kuin alempana auringon poltteelta paremmin suojemmassa olevat lehdet? Kannattaa seurata tätä lehtien kemiasta kertovaa ilmiötä niin keväällä, kuin syksyllä. Palataan tähän myöhemmin.
Kasvinsyöjiä on myös helppo seurata, samoin kuin niiden aiheuttamia vaurioita eri kasvilajien lehtiin, kukkiin tai muualle kasvisolukkoon. Omassa puutarhassa tilanne ei tosin ole erityisen mielenkiintoinen seurata, ellei sitten kasvikunta ole selvästi voitolla ja eläinkunta tappiolla.
Miksi sitten jokin kasvilaji tai yksilö näyttää pärjäävän todella hyvin kasvinsyöjiä vastaan, vaikka naapurissa on täysi paniikki päällä? Onko paniikkinappulaa painaneella kasvilla enää mitään mahdollisuuksia vai onko peli pelattu? Pitääkö tähän taisteluun mennä väliin vai onko tähän tulossa vielä jokin uusi käänne, mitä pitää odottaa?
Kaikkiin edellä mainittuihin kysymyksiin voidaan etsiä vastauksia kasvien kemiasta. Siis kasvien kemiallisen sodankäynnin koneistosta. Toisilla lajeilla tämä koneisto tuottaa kasviin jopa myrkyllisiä aineita, joita vastaan kasvinsyöjillä on vain vähän sanottavaa.
Osa lajeista ei pysty tuottamaan myrkkyjä sinällään, mutta niiden yhdisteistä saattaa olla kasvinsyöjille haittaa pidemmän aikavälin kuluessa. Kasvinsyöjien kannattaa siis miettiä myös vielä syntymätöntä jälkikasvuaan, ennen kuin valitsevat ravintokasvinsa.
Pirullisinta kasvien kannalta on se, että yhdellä myrkyllä tai haitallisella puolustusyhdisteellä ei vielä pitkälle pötkitä. Usein erilaisia kasvinsyöjiä, kuten metsäjäniksiä, hirviä, metsäkauriita, sahapistiäisen toukkia tai ruskamittarin toukkia, vastaan voidaan tarvita hieman erilaista kemiallisen sodankäynnin arsenaalia.
Jos samaan aikaan pitää pärjätä myös kasvitauteja vastaan tai erittää maaperään aineita, jotka estävät naapurikasvin kasvua, niin vaatimukset voivat olla toisille lajeille liian suuria. Silloin pitää kehittää jotain uusia, tilanteeseen paremmin sopivia kemiallisia yhdisteitä. Se ei välttämättä onnistu käden käänteessä, vaan saattaa vaatia pidemmän evolutiivisen aikajanan toteutuakseen.
Tuhansien tai miljoonien vuosien saatossa nämä evolutiiviset sopeumat saattavat mennä jopa niin pitkälle, että seurauksena on kokonaan uuden kasvilajin synty. Juuri näin kasvikunnassa on käynyt esimerkiksi kukkivien kasvien osalta reilun sadan miljoonan vuoden aikana. Lajikirjoksi on muotoutunut se, minkä nyt tapaamme luonnossa seikkaillessamme.
Tilanteen tekee mielenkiintoiseksi se, että osa evolutiivisista harppauksista on pienempiä kuin mitä vaaditaan uusien lajien syntyyn. Lajin sisällä saattaa ensin tapahtua niin sanottua mikroevoluutiota, jonka seurauksena lajin kemiallinen koostumus saattaa kuitenkin muuttua, ehkä entistä tehokkaampaan suuntaan. Se ei kuitenkaan välttämättä tapahdu, ellei siihen ole painetta.
Luonnossa onkin paljon tarkkailtavaa. Onkohan jokin laji pohtimassa isoa evolutiivista harppausta ihan silmiemme edessä, mutta emme vain tajua siitä tuon taivaallista? Vai onkohan se jopa saanut olla niin rauhassa niin pitkään, että sen kemiallinen puolustuskoneisto on mennyt kokonaan talviunille? Miten sille kävisi, jos pitkän hiljaiselon jälkeen, sen kimppuun kävisikin tuhansien hyönteistoukkien invaasio tai satojen metsäkauriiden populaatio.
Mietitkö luonnossa koskaan tällaisia asioita? Pohditko kunkin kasvilajin kohdalla, millainen puolustuskoneisto sillä mahtaa olla? Ehkä olet ainakin havainnut, että kasvien puolustuksessa on pakko olla eroja, koska niitä syödään putipuhtaaksi ihan erilaisella tahdilla.
Minulle näiden asioiden pohtiminen ja tutkiminen on tuonut hienon lisäulottuvuuden luonnossa liikkumiseen jo vuosien ajan. Jostakin syystä saan aivan erityisiä väristyksiä siitä, jos tiedän kunkin lajin kemiasta niin paljon, että voin ainakin spekuloida sen kyvyllä puolustautua erilaisia luonnossa vastaan tulevia uhkia vastaan. Yht’äkkiä lajit ovat paljon enemmän kuin ennen. Surkealta näyttävä laji saattaa muuttua hetkessä metsän kemialliseksi kuninkaaksi.
Haastetta on tietty siinä, että kasvilajeja on paljon ja jokaisen lajin kemiasta on haastavaa tietää riittävästi. Monesta lajista ei kukaan tiedä vielä riittävästi eli kirjoja lukemallakaan tilanne ei välttämättä kohene. Ensi alkuun olisi kuitenkin hyvä muodostaa asioista hyvä, faktoihin perustuva yleiskuva. Sen jälkeen olisi sitten mahdollista uppoutua yksityiskohtien syövereihin.
Tätä työtä olemme tutkimusryhmäni kanssa tehneet nyt systemaattisesti yli 10 vuoden ajan: kasvikunnan kemiallinen kartoittaminen omien kemiallisten menetelmien ja analyysien kautta. Itse olen luonut tälle tutkimuslinjalle tietopohjaa yli 20 vuoden ajan.
Nyt alkaa olla sellainen olo ja hetki, että ehkä tästä kaikesta uskaltaisi muillekin kertoa. Ehkä tiedämme jo riittävästi, ainakin jostakin lajista? Ehkä tutkimuksemme on tuottanut muitakin kiinnostavaa tietoa? Mutta mistäs sen tietää, jos ei kenellekään mitään kerro, vaan pitää kaiken tiedon itsellään.
Tällä kertomisella tarkoitan sitä, että kertoisimme tutkimustuloksistamme kaikille ymmärrettävällä tavalla. Tulosten tieteelliset raportit ovat tietenkin löydettävissä tieteellisestä kirjallisuudesta. Tässä taitaakin piillä se suurin haaste. Kemiasta, kuten mistä tahansa tieteen alasta on ihan helppoa tehdä hankalaa, jos sille päälle sattuu. Joten asian onnistuminen on siis ihan kunkin päivän sattumasta kiinni :).
Tämän vuoksi päätin aloittaa tänä keväänä Luonnollista kemiaa –videosarjan tekemisen. Linkitän videosarjan erittäin vahvasti Turun yliopiston kasvitieteellisen puutarhan kasvikylttiuudistukseen, jota olemme suunnitelleet ja valmistelleet jo useamman vuoden ajan.
Jostain on pakko aloittaa, jotta voi jatkaa. Päätin aloittaa Luonnollista kemiaa –sarjan puutarhan eksoottisten kasvien kokoelmista. Niiden avulla voi oppia yllättävän paljon myös suomalaisista lajeista. Pureudutaan suomalaisiin lajeihin tarkemmin sitten jäljempänä. Maailmasta ei saa valmista yhdellä kertaa.
Toivottavasti saamme näiden uudistusten kautta kerrottua teille kaikille kasveista kiinnostuneille jotain sellaista, josta on teille iloa luonnon tarkkailun lomassa.
Kasvien kemia kuuluu kaikille. Mukavia hetkiä luonnossa ja luonnollisen kemian parissa!
JP Salminen (j-p.salminen@utu.fi)
Luonnonyhdistekemian professori, kemian laitos, Turun yliopisto