Emme näe metsää puilta, mikä on monesti iso harmi. Mitäpä, kun emme näe puita metsältä. Jos katsomme metsää niin kaukaa, että voimme nähdä vain vihreää massaa, muttemme voi sanoa, että tuossa seisoo tuuhea mänty ja sen vieressä ikivanha tammi. Kasvikunnasta kiinnostunut kemisti elää jatkuvasti tämän asian äärellä, mutta pienemmässä mittakaavassa: näemme vaikkapa kasvin vihreän lehden, mutta emme sen sisältämiä yhdisteitä paljain silmin. Yhdisteitä on kuitenkin enemmän kuin puita on metsissä. Tarvitaan hieman tietoa, taitoa, tuskaa, tuuria ja tukku analyyttisiä laitteita, jotta kasvit paljastavat kemiansa salat.
Luonnollista kemiaa -hankkeessa luodaan ainutlaatuista kuvaa kasvien kemiasta ja kemiallisesta monimuotoisuudesta. Eräs hankkeen ominaispiirre on, että jakamamme tieto, on pääosin tuotettu itse Luonnonyhdistekemian tutkimusryhmässä Turun yliopistossa ja sen tuottamiseen ovat osallistuneet kaikki ryhmän jäsenet opiskelijoista professoriin. Mutta miten se tieto saadaan puserrettua ulos kasveista? Minun väitöskirjatyöni tarkoituksena on osaltaan tuottaa mahdollisimman kattava kuva kasvien tuottamien yhdisteiden pitoisuuksista koko kasvikunnassa. Jos muistelee kasvivideoiden sanomaa: yksikin kasvilaji tuottaa tuhansia eri yhdisteitä, voi jo todeta, että työ on loputon. Edes kasvikunnan kemiallisen monimuotoisuuden heikkeneminen ei armahda tässä työssä, mutta onneksi meidän on mahdollista hyödyntää sitä mainitsemaani analyysilaitteiden tukkua.
Tutkimusryhmällämme on laaja kasvinäytteiden kokoelma, josta on mahdollista kerätä tätä tietoa. Kiitos kuuluu kaikille ansiokkaille näytteiden kerääjille! Näytteistä valmistetaan uutteet ja ne analysoidaan kahdella eri nestekromatografi–massaspektrometrillä, jotka antavat meidän nähdä, mitä kaikkea kasviuutteessa on tai ainakin melkein. Palataan metsävertaukseen: tuloksena näemme, että uutteessa on rakenteeltaan ja siten ominaisuuksiltaan erilaisia yhdisteitä, kuten metsä koostuu puista, mutta laite ei meille suoraan kerro, mitä yhdisteitä ne ovat. Emme siis voi tunnistaa puun lajia. Tässä vaiheessa kaivetaan esiin tieto, taito ja tuuri, kun kemisti alkaa tulkita analyysilaitteistaan saamaa tietoa. Laitteen keräämä tieto antaa vihjeitä rakenteesta, mutta päättelemällä uuden ja vanhan tiedon perusteella, voidaan yhdisteet yleensä tunnistaa.
Entäpä, kun näytteitä on tuhatpäin? Tämä taas tuottaa tuskaa, mutta onneksi tietotekniikka voi meitä tässä auttaa. Maailmassa on jo niin paljon tietoa, ettei ihminen sitä yksinään kykene käsittelemään. Näin ollen on kehitetty erilaisia ohjelmia, jotka kykenevät yhdistelemään kerättyä tietoa ja antaman käsityksen esimerkiksi eri kasveissa olevien yhdisteiden samankaltaisuudesta. Tämä on hyödyllistä vaikkapa silloin, kun tunnemme jo entuudestaan toisen yhdisteen, jonka rakenne on samankaltainen kuin toisesta kasvista löytyneen tuntemattoman yhdisteen eli yhdistetään tietoa uuden tiedon tuottamiseksi.
Työni tarkoituksena on siis selvittää eri yhdisteiden pitoisuus eri kasvilajeissa. Miksi se on olennaista? Se on olennaista muutamastakin eri syystä, mutta ainakin yksi syy on hyvin selkeä. Kuten hankkeen myrkyllisistä kasveista kertovissa podcasteissa todettiin, pitoisuus tekee myrkyn. Kasvien kemiallisten ominaisuuksien vertailu keskenään osittain ontuu, jos ei tunneta yksittäisten yhdisteiden pitoisuuksia. Jonkin lajin uute saattaa olla voimakkaasti bioaktiivinen, mutta vain koska kasvi tuottaa valtavan määrän jotakin tiettyä yhdistettä. Toisaalta toinen laji voi tuottaa valtavan kirjon yhdisteitä, mutta kaikkia pienen määrän ja voi olla ominaisuuksiltaan yhtä erinomainen. Kumpi sitten on esimerkiksi ihmisen hyötykäytössä parempi tai toisaalta evolutiivisesti kehittyneempi? Toisaalta pitkän aikavälin tarkastelu saattaa antaa meille tietoa kasvikunnan ja sen kemiallisen monimuotoisuuden muutoksista. Tällaisiin kysymyksiin voidaan saada näillä tiedoilla vastauksia.
Kasvikunnan kemiaa voidaan tarkastella useasta eri kulmasta ja ne kaikki antavat omanlaisensa kuvan kokonaisuudesta. Moniulotteisen asian tarkastelu yhdestä suunnasta on vain nuppineulan päähän tuijottamista. Toki, jos olemme kiinnostuneita vain ja ainoastaan yhdestä asiasta, on sen tutkiminen perusteltua, mutta erityisen kiinnostavaa on yhdistää mahdollisimman paljon tietoa eri lähteistä, jotta nähdään kasvikunnan kemiallisen monimuotoisuuden kokonaisuus, mistä se koostuu ja mitä se meille kertoo menneestä ja tulevasta. Näin voimme nähdä metsän puilta ja puut metsältä.
Niko Luntamo
Väitöskirjatutkija, joka luovii tuotetun tiedon ehtymättömässä meressä.
Luonnonyhdistekemian tutkimusryhmä, Turun yliopisto