Tänä vuonna juhlitaan itsenäisen Suomen sataa ensimmäistä vuotta. Kirjoitettu historia kertoo yksityiskohtaisesti menneiden vuosikymmenten tapahtumista, jotka ovat osaltaan muovanneet nykypäivän Suomen. Nykyteknologian avulla voimme täydentää käsitystämme historiastamme myös lukemalla toisenlaista kirjoitusta, joka kirjaimellisesti on matkannut esivanhempiemme mukana halki vuosituhansien. Kyse on tietenkin ihmisen perimästä, jota Suomen molekyylilääketieteen instituutissa (FIMM) Helsingin yliopistolla tutkimme. Eräs kuva analyyseistämme Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) keräämistä FINRISKI-tutkimuksen näytteistä päätyi Suomen vaakuna 2017 -nimiseen 10 euron arvoiseen erikoispostimerkkiin, jonka suunnitteli Pekka Piippo. Postin mukaan:
"Kohokuvioisen postimerkin ainoa paljain silmin näkyvä painatus on kultafoliointi. UV-valossa pienoisarkille ja postimerkkiin ilmestyy maamme kartta ja suomalaisten geneettistä taustaa esittävä kuvaaja, joka perustuu Helsingin yliopistoon kuuluvan Suomen molekyylilääketieteen instituutin (FIMM) ja Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) tutkimukseen."
Kuva 1. Suomen vaakuna 2017 -erikoispostimerkki päältäpäin kuvattuna. Vasemalla arkki päivänvalossa, oikealla UV-valossa (Kiitos Jaakko). Arkin takapuolella on Martti Jämsän valokuva. Alla videolla siirtymä valaistuksien välillä.
Alla esittelemme alkuperäisen kuvan (Kuva 4) muodossa, joka näkyy ihan normaalissakin valossa(!), ja kerromme tarkemmin, miten kuva on tehty ja miten se liittyy Suomen historiaan.
Perimämme eli genomimme on yksi konkreettisimmista yhteyksistämme esivanhempiimme. Saamme kaksi versiota kolme miljardia kirjainta pitkästä DNA-viestistä vanhemmiltamme ja nämä viestit on talletettu lähes jokaiseen soluumme. Perimässä tapahtuu vain hyvin vähän muutoksia eli mutaatioita kahden sukupolven välillä; sen sijaan perimän osat uudelleenjärjestyvät laajasti jokaisessa sukupolvessa. Esimerkiksi äidiltäsi periytynyt genomisi on ennennäkemätön yhdistelmä sekä äidinisäsi että äidinäitisi genomeista, ja yleisemmin genomisi on kuin kirjava mosaiikki kaukaisempien esivanhempiesi genomeista (Kuva 2). Moderneilla laskennallisilla menetelmillä voimme arvioida kahden nykyhetken genomin sukulaisuusastetta sen perusteella kuinka paljon yhteisiä perimän pätkiä kyseiset genomit jakavat (Kuva 3).
Kuva 2. Genomien uudelleenjärjestely sukupolvien välillä. Kuvassa näkyy 3 sukupolvea: 4 isovanhempaa (ylin taso), 2 vanhempaa (keskitaso) ja jälkeläinen (alin taso). Kunkin yksilön sisällä näkyy tietyn genomin pätkän pituudelta kyseisen yksilön kaksi genomia. Isovanhempien kukin genomi on väritetty omalla värillään. Vanhemmat perivät isovanhemmilta pätkittäin uudelleenjärjestellyn genomin: esimerkiksi vanhempi V perii isovanhemmalta I1 sekoituksen sekä vaaleansinistä että tummansinistä genomia. Vastaavasti uudelleenjärjestelyn tuloksena jälkeläinen J perii vanhemmalta V genomin, jossa on pätkiä kaikista neljästä isovanhempien I1 ja I2 genomista. Mitä kaukaisempien esivanhempien suhteen jälkeläisen genomien väritys tehtäisiin, sen lyhempiä yhtenäisiä genomin pätkiä ja värikkäämpiä genomeja jälkeläisellä havaittaisiin. (PNG, PDF, © Sini Kerminen, lisenssi: CC-BY 4.0.)
Kuva 3. Sukulaisuusasteen arviointi jaettujen pätkien perusteella. Kuvassa yksilön A genomit on väritetty siten, että kukin väri vastaa tietyltä esivanhemmalta perittyä yhtenäistä pätkää (vertaa Kuvaan 2). Lisäksi kuvassa on kaksi muuta nykysukupolven yksilöä B ja C, joiden genomeista on laskennallisilla menetelmillä etsitty yhtenäisiä pätkiä yksilön A kanssa. Todennäköisimmät yhteiset pätkät on väritetty vastaavilla väreillä ja muu osa genomeista on jätetty harmaaksi. Tuloksesta voidaan arvioida, että yksilö C on läheisempi sukulainen A:n kanssa kuin yksilö B, sillä C:llä ja A:lla on enemmän yhteisiltä (lähihistorian) esivanhemmilta perittyä genomia kuin B:llä ja A:lla. (PNG, PDF, © Sini Kerminen, lisenssi: CC-BY 4.0.)
Suomen molekyylilääketieteen instituutissa (FIMM) Helsingin yliopistolla olemme soveltaneet laskennallisia menetelmiä Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) keräämiin FINRISKI-tutkimuksen näytteisiin. Tavoitteenamme oli Suomen sisäisen geneettisen hienorakenteen selvittäminen. Valitsimme analyyseihimme vain sellaisia yksilöitä, joiden molemmat vanhemmat olivat syntyneet alle 80 kilometrin etäisyydellä toisistaan, sillä näiden yksilöiden genomit pystyimme paikantamaan melko tarkasti Suomen kartalla heidän vanhempiensa syntymäpaikkojen ympäristöön. Valittujen yksilöiden syntymävuosien perusteella pystyimme päättelemään, että vanhempien syntymävuodet ajoittuivat suureksi osaksi ennen 1950-lukua. Tuloksemme kertovat siis ennen 1950-lukua vallinneesta Suomen geneettisestä rakenteesta. Yhteensä käytössämme oli 1042 yksilöä, jotka kattoivat melko tasaisesti muun Suomen paitsi Lapin läänin, josta oli vain vähän näytteitä, sekä Ahvenanmaan, josta näytteitä ei ollut ollenkaan.
Kun ryhmittelimme yksilöt genomisiin sukulaisuusarvoihin perustuen kahteen ryhmään (Kuva 4), niin tuloksena olivat toisaalta Länsi- ja Etelä-Suomen kattava ryhmä ("Länsi", punainen) sekä Itäisen Suomen kattava ryhmä ("Itä", sininen). Tämä pääjako Suomen sisällä on linjassa aiemmin raportoitujen Itä- ja Länsi-Suomen selkeästi erottuvien geneettisten erojen kanssa (Salmela 2008). Uutta analyysissämme on yksityiskohtien tarkkuus. Ensimmäistä kertaa näemme tarkasti mihin geneettisen Itä- ja Länsi-Suomen raja piirtyy kartalla kun käytössämme on maantieteellisesti tasaisesti jakautunut, yli tuhannen näytteen otos suomalaisia. Lisäksi merkitsimme kuvaan omalla värillään (turkoosi) ne yksilöt, joilla oli huomattavaa sukulaisuutta sekä itäiseen että läntiseen ryhmään ja joiden kohdalla kaksijakoinen ryhmittely ei siksi ollut mielekäs.
Kuva 4. Pisteiden sijainti kuvaa 1042 suomalaisen paikkatietoa. Ryhmittelemällä yksilöt kahteen ryhmään genomitiedon perusteella nähdään jako itäiseen (sininen) ja läntiseen (punainen) ryhmään. Lisäksi yksilöt, jotka eivät vahvasti kuulu pelkästään jompaankumpaan ryhmistä on väritetty turkoosilla. Mukaan valittujen yksilöiden molemmat vanhemmat ovat syntyneet lähellä toisiaan ja vanhempien syntymäaikojen perusteella päättelemme, että kuvattu geneettinen rakenne edustaa ennen 1950-lukua vallinnutta tilannetta. (PNG, PDF, © FIMM, lisenssi: CC-BY 4.0.)
Geneettinen raja osuu hyvin yhteen vuonna 1323 solmitun Pähkinäsaaren rauhan oletetun rajan kanssa (Kuva 5). Tulostemme perusteella emme kuitenkaan pysty ottamaan kantaa siihen, mistä näiden kahden rajan samankaltaisuus johtuu.
Kuva 5. Arvioitu Pähkinäsaaren rauhan raja esitettynä kuvan 4 kartan päällä. Rajaviiva on vedetty pisteiden Jääski (28.92 N, 61.04 E) ja Pyhäjoki (24.26 N, 64.46 E) välille. (PNG, PDF, © FIMM, lisenssi: CC-BY 4.0.)
Kirjoitetun historian mukaan Itä- ja Pohjois-Suomen pysyvä, ympärivuotinen asutus vahvistui vasta 1500-luvun puolivälissä, kun uudisasukasryhmiä erityisesti Etelä-Savosta muutti pohjoisemmaksi (Jutikkala 1933). Kartasta huomaamme, että Etelä-Savo on ainoa vanhemman asutuksen alue, joka geneettisesti kuuluu itäiseen ryhmään (Kuva 6). Tämä havainto voi tukea sitä, että uudisasukkaita itään ja pohjoiseen muutti paljolti juuri Etelä-Savosta.
Kuva 6. Suomen asutushistorian vanhemman (rajan länsi- ja eteläpuoli) ja nuoremman (rajan itä- ja pohjoispuoli) asutuksen raja (Jutikkala 1933, s. 91) kuvan 4 kartan päällä. Etelä-Savo on ainoita vanhemman asutuksen alueita, joilla geneettisesti itäinen populaatio on selvästi vallitseva. (PNG, PDF, © FIMM, lisenssi: CC-BY 4.0.)
Kyllä näkyy (kts Kerminen et al. 2017). Tuloksiamme voi selailla FIMM:n sivuilla.
Emme määrittele. Olemme rajoittaneet otoksemme yksilöihin, joiden molemmat vanhemmat ovat syntyneet Suomessa ja maantieteellisesti lähellä toisiaan koska näiden yksilöiden genomit kertovat selkeimmin historiallisesta geneettisestä rakenteesta Suomen sisällä. Suuri osa nykypäivän suomalaisista ei kuulu tähän joukkoon 1900-luvun jälkimmäisen puoliskon muuttoliikkeiden seurauksena. Tämä ei tee heistä yhtään vähempää suomalaisia kuin mitä otokseemme päätyneet yksilöt ovat.
Pääpaino tutkimuksellamme FIMM:ssä on sairauteen ja terveyteen liittyvissä geneettisissä tekijöissä. Kun arvioimme löydöksiemme luotettavuutta ja merkityksellisyyttä (esimerkiksi geneettinen variaatio, joka näyttäisi lisäävän sydäntaudin riskiä) on tärkeää tietää vertailukohtana miten geneettiset variaatiot keskimäärin ovat jakautuneet Suomessa. Edellä esitetyt kuvat visualisoivat juuri tätä keskimääräisten geneettisten variaatioiden jakaumaa Suomen sisällä.
Lisäksi nämä tulokset luovat pohjan yksityiskohtaisen geneettisen historian määrittämiselle yksilötasolla Suomen sisällä ja ryhmätasolla suhteessa maantieteellisten rajanaapuriemme genomeihin.
Matti Pirinen (työn ohjaus)
Akatemiatutkija, apulaisprofessori
Suomen molekyylilääketieteen instituutti (FIMM) sekä
Matematiikan ja tilastotieteen laitos sekä
Lääketieteellisen tiedekunnan kansanterveystieteen osasto,
Helsingin yliopisto.
Sini Kerminen (analyysit)
Tutkijakoulutettava
Suomen molekyylilääketieteen instituutti (FIMM) sekä
DocPop-tutkijakoulu,
Helsingin yliopisto.
Muu tutkimusryhmä:
Tutkimuksen materiaali:
Tutkimus perustuu Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) FINRISKI-tutkimuksen aineistoihin.
Tutkimuksen menetelmät:
Analyysien pohjana ovat ohjelmistot CHROMOPAINTER ja FineSTRUCTURE.
Tutkimuksen rahoitus:
Suomen molekyylilääketieteen instituutti (FIMM), DocPop-tutkijakoulu, Helsingin yliopisto sekä Suomen Akatemia.
Lähteet: