Tuore katsaus D-vitamiinista evoluutiossa kyseenalaistaa perinteisen näkemyksen D-vitamiinin merkityksestä ihmisten ihonvärin vaalenemiselle Euroopassa. Katsaus valottaa myös D-vitamiinin eri tehtäviä lajien kehityksen aikana. Biochemical Pharmacology -lehdessä julkaistun katsauksen kirjoittivat vaihto-opiskelija Andrea Hanel ja professori Carsten Carlberg.
Hanel on Carlbergin ryhmässä ensimmäinen opiskelija, jonka kandidaatintyö julkaistiin tieteellisessä lehdessä. – Hän tarttui tähän hankkeeseen suurella innolla ja suostui, kun ehdotin tavoitteeksi julkaisua, kertoo Carlberg, joka toimii biokemian professorina Itä-Suomen yliopiston biolääketieteen yksikössä.
Katsauksen tarjoama uusi näkökulma aiheeseen herätti heti kiinnostusta tutkijoiden yhteisöpalvelussa ResearchGatessa, missä se sai runsaasti lukukertoja. Carlbergin mukaan on tärkeää rohkaista opiskelijoita julkaisemaan tutkimustaan jo perusopintojen aikana paitsi näkyvyyden, myös uranäkymien vuoksi. – Julkaistuilla artikkeleilla on painoarvoa tohtoriohjelmiin haettaessa.
D-vitamiinin epigenomiikan tutkimusryhmää johtava Carlberg toteaa, että työtä pelkäämätön opiskelija voi hyvin sisällyttää lukuvuoden kestäviin vaihto-opintoihinsa kandidaatintyön tai graduprojektin. Carlbergin pitämät molekulaarisen lääketieteen ja genetiikan, molekulaarisen immunologian, syövän biologian ja nutrigenomiikan kurssit ovatkin tuoneet luontevasti ryhmään opiskelijaprojektien tekijöitä.
Tsekistä kotoisin olevalle Hanelille näistä kursseista tuli käännekohta. Hän suoritti kandidaatintutkintoa ravitsemustieteestä Giessenin Justus Liebig -yliopistossa Saksassa ja hakeutui sieltä Itä-Suomen yliopiston kansanterveystieteen ja kliinisen ravitsemustieteen yksikköön alun perin neljän kuukauden mittaiseen Erasmus-vaihtoon. Löydettyään Carlbergin kurssit hän kuitenkin innostui niiden aihepiiristä ja halusi jäädä Kuopioon niin pitkäksi aikaa, että ehtisi suorittaa ne kaikki.
– Ne eivät olleet sellaisia kursseja, mitä minun oli tarkoitus vaihdon aikana suorittaa, ja ne oli myös tarkoitettu minua edistyneemmille. Yliopiston työntekijät sekä Kuopiossa että Giessenissä ymmärsivät kuitenkin, miten valtavan innoissani olin. Sain luvan suorittaa kurssit ja sain useamman kerran myös jatkoaikaa vaihdolle.
Hanel sanoo Carlbergin avartaneen hänen ymmärrystään uuteen ulottuvuuteen. – Erityisen lujaa minuun kolahti epigeneettisen geeninsäätelyn merkitys sekä terveydessä että sairauksissa – miten epigenomi toimii geenien säätelyn portinvartijana, johon puolestaan vaikuttavat elämän varrella esimerkiksi elämäntavat. Löysin tästä tieteellisen perustan näkemykselleni, että krooniset taudit riippuvat viime kädessä elämäntapavalinnoista ja niiden torjuminen on jokaisen omalla vastuulla. Epigenetiikka tarjoaa tälle elämänfilosofialle molekyylitason selityksen, kuten Carsten kuvailee uudessa kirjassaan Human Epigenetics: How Science Works.
Opiskelukaverin rohkaisemana Hanel tiedusteli mahdollisuutta kandidaattiprojektiin Carlbergin ryhmässä. – Koska minulla ei ollut valmiuksia laboratoriotyöskentelyyn, hän ehdotti kirjallisuuskatsausta. Kokemattomuuteni vuoksi ajatus artikkelin julkaisemisesta aiheutti melkoiset paineet. Ajattelin kuitenkin, että jos tämä mahtava opettaja on valmis antamaan minulle mahdollisuuden, haluan olla sen arvoinen, Hanel muistelee.
Ensimmäinen D-vitamiinireseptori oli luuttomassa kalassa
Katsausartikkelissaan Vitamin D and evolution: Pharmacologic implications Hanel ja Carlberg osoittavat, että D-vitamiinisignaloinnin moninaiset tehtävät elimistössä juontuvat kaukaa evoluutiosta ja tämän valossa voidaan paremmin ymmärtää D-vitamiinin ja sen johdannaisten farmakologista merkitystä. Vaikka D-vitamiinista tunnetaan parhaiten sen merkitys luustolle, se osallistui immuunijärjestelmän säätelyyn jo ennen kuin siitä tuli keskeinen kalsiumtasapainon säätelijä. Lisäksi sen alkuperäinen ja luultavasti edelleen keskeinen tehtävä on energia-aineenvaihduntaan liittyvien geenien säätely.
– Itse asiassa ensimmäinen tunnettu laji, jossa omamme kaltainen D-vitamiinireseptori ilmentyi, oli luuton kala, merinahkiainen, josta kaikki selkärankaiset polveutuvat. Siten D-vitamiinin alkuperäinen tehtävä ei voinut liittyä luuston aineenvaihduntaan, Hanel sanoo.
Eurooppalaiset olivat pitkään tummaihoisia
Lisäksi katsaus kyseenalaistaa yleisen oletuksen, jonka mukaan ihon vaaleneminen oli välttämätöntä riittävän D-vitamiininsaannin turvaamiseksi nykyihmisen siirryttyä Afrikasta leveysasteille, joilla auringonsaanti on vähäisempää. Genominlaajuiset analyysit muinaisista luista osoittavat, että alkuperäisillä eurooppalaisilla metsästäjä-keräilijöillä iho pysyi tummana, mutta heille kehittyi siniset silmät. Geneettinen sopeutuminen vähäisempään auringonsaantiin ilmeni siten, että iholla oli enemmän D-vitamiinin esiastetta, minkä ansiosta D-vitamiinia muodostui riittävästi entistä pienemmällä aurinkoaltistuksella.
Vaaleampaan ihoon liittyvät geenimuunnokset tulivat läntiseen Eurooppaan vasta myöhemmin Anatoliasta siirtyneen viljelijäväestön ja pohjoiselta Kaukasukselta tulleiden jamna-paimentolaisten mukana. Nykyiset eurooppalaiset väestöt polveutuvat vaihtelevassa määrin näistä kolmesta muinaisesta väestöstä, mikä selittää niiden välisiä eroja ihonvärissä, pituudessa ja monissa muissa piirteissä.
Carlbergin ja Hanelin mukaan vähäisempään auringonsaantiin sopeutumisessa merkitystä on voinut olla myös D-vitamiinivasteella, siten että eduksi oli herkkä vaste D-vitamiinille. D-vitamiinivasteen geneettistä perustaa ei kuitenkaan vielä tunneta hyvin. Carlberg toteaa, että voidaan kuitenkin olettaa jamnoilla olleen korkea D-vitamiinivaste, kun taas eurooppalaisilla metsästäjä-keräilijöillä vaste oli luultavasti keskinkertainen ja anatolialaisilla matala. – Korkean D-vitamiinivasteen ansiosta jamnojen immuunijärjestelmä ehkä suojasi heitä paremmin Pohjois-Euroopan pimeinä kylminä talvina.
Hyvä katsaus tarjoaa jotain uutta
Hanelin mukaan Carlberg on poikkeuksellisen motivoiva opettaja ja ohjaaja. – Hän neuvoi, ettei hyvä katsaus pelkästään kokoa yhteen jo tunnettua tietoa, vaan tarjoaa jotain uutta yhdistelemällä tietoja innovatiivisesti. Häneltä löytyi aina aikaa keskustelulle. Vaikka omat ideani ja hypoteesini eivät aina olleet realistisia, sain hänen perusteluistaan aina lisää ymmärrystä ja pääsin askelen lähemmäksi tuloksia.
Nyt Hanel toimii Carlbergin ryhmässä harjoittelijana ja kokoaa toista kirjallisuuskatsausta, jonka aiheena on D-vitamiinin rooli immuunijärjestelmässä. Hän on myös hakenut opiskelupaikkaa biolääketieteen maisteriohjelmasta Kuopiosta.
Katsausartikkeli:
Andrea Hanel & Carsten Carlberg. Vitamin D and evolution: Pharmacologic implications. Biochemical Pharmacology. In press, available online 1 August 2019. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2019.07.024
Oheinen kartta visualisoi nykyisten eurooppalaisten polveutumista kolmesta muinaisesta, pronssikaudella kohdanneesta väestöstä: alkuperäisistä eurooppalaisista metsästäjä-keräilijöistä (kuvassa European Hunter-Gatherers), nykyisen Turkin alueelta tulleista anatolialaisesta viljelijäväestöstä (Anatolian Farmers) ja Euraasian aroilta tulleista jamna-paimentolaisista (Yamnaya Pastoralists). Lähinnä eteläiseen Eurooppaan asettuneet anatolialaiset viljelijät olivat suhteellisen pienikokoisia, ruskeasilmäisiä ja vaaleaihoisia. Pohjois-Eurooppaan asettuneet jamnat olivat kookkaampia, ruskeasilmäisiä ja vaaleaihoisia. Alkuperäisillä eurooppalaisilla metsästäjä-keräilijöillä oli tumma iho ja siniset silmät. Piirakkakuviot havainnollistavat, missä määrin Euroopan nykyiset eri väestöt polveutuvat näistä väestöistä. Kuva on alun perin julkaistu Biochemical Pharmacology -lehdessä.
