"Jos ikkunasta katsoessasi näet linnun, se on todennäköisesti talitiaisen kokoinen, eli noin 10-20-grammainen", biologi Folmer Bokma ennustaa. Tämä ei johdu siitä, että pikkulinnut viihtyvät pihallasi, vaan siitä, että Suomen yleisimmät lintulajit ovat kaikki melko pieniä.
Suuret linnut ovat paljon harvinaisempia, joten todennäköisyys nähdä ikkunasta vilkaisemalla joutsen tai metso on paljon pienempi.
Lajimäärällä mitattuna pienikokoisia lintuja on selvästi enemmän kuin suuria. Esimerkiksi Suomen lintulajeista 75 prosenttia painaa vähemmän kuin 500 grammaa, joka on suomalaisten lajien keskikoko.
Biologeille ilmiö ei ole uutinen. Pienikokoisuuden yleisyys on havaittu usein, ja sitä on tutkittu jo lähes sata vuotta.
Havainnot yksilö- ja lajimäärissä eivät koske ainoastaan lintuja, vaan myös muissa eläinryhmissä, kuten nisäkkäissä, kovakuoriaisissa sekä käärmeissä, pienikokoiset yksilöt ja lajit ovat suuri enemmistö. Ilmiölle lienee siis olemassa yhteinen syy, mutta vielä ei ole kuitenkaan voitu osoittaa, mistä pienikokoisuuden yleisyys johtuu.
Bokma innostui asiasta siinä määrin, että ongelmasta kehittyi väitöstyön aihe. Bokman väitöskirja Miksi suurin osa linnuista on pieniä: makroekologinen lähestymistapa lintujen ruumiin koon evoluutioon tarkastettiin Oulun yliopistossa perjantaina.
Selitysten viidakko
Makroekologia keskittyy suuriin linjoihin. "Yrittäessään ymmärtää miten yksittäinen eläin- tai kasvilaji toimii, biologit perinteisesti tarkastelevat pienempiä ja pienempiä osia", Bokma selvittää.
Mikroskoopin sijaan makroekologi tarttuu kuvitteelliseen makroskooppiin. Käytännössä tarvitaan suuria aineistoja, tietokoneohjelmia ja matemaattisia malleja. Tähän tutkimuksen kenttään kuuluu siis myös pohdinta ruumiinkoon kehityksestä.
Ilmiön yksinkertaisin selitys olisi sattuma. Simulaatiot ruumiin koon evoluutiosta osoittavat Bokman mukaan kuitenkin hyvin epätodennäköiseksi, että neutraali evoluutio olisi johtanut pienikokoisten lajien ylivaltaan. Pienen koon yleisyyteen on siis olemassa jokin syy.
Toisen mahdollisen selityksen mukaan pienikokoiset lajit lajiutuvat nopeammin. Bokma ei kuitenkaan löytänyt yhteyttä ruumiin koon ja lajiutumisnopeuden välillä.
Kolmas mahdollinen selitys vie tutkijan 65 miljoonan vuoden taakse. Tuolloisessa, todennäköisesti meteoriitti-iskun aiheuttamassa massasukupuutossa kuolivat muun muassa dinosaurukset. Fossiiliaineiston mukaan sukupuutto kohdistui erityisesti suurikokoisiin maaeläimiin. Jospa tuolloin kehityksensä alkuvaiheessa olleista linnuistakin suurikokoisimmat kärsivät eniten?
Bokma muistuttaa, että sukupuuttoon kuolleita lintuja on verrattomasti vaikeampi tutkia kuin esimerkiksi dinosauruksia. "Linnut ovat pieniä, eikä niistä synny fossiileja niin helposti kuin suuremmista eläimistä. Ja jos syntyy, niitä on vaikea löytää", Bokma perustelee.
Sen sijaan tiedämme erittäin hyvin mitä lajeja nyt elää, ja dna-vertailun perusteella voimme rakentaa näiden lajien sukupuita. Nykyisten lajien geneettisten erojen perusteella Bokma arvioi, että noin 65 miljoonaa vuotta sitten suuri osa lintulajeista on hävinnyt.
Nykyisten lintujen ruumiinkoon ja lajien sukulaisuuden perusteella voidaan myös arvioida, ettei massasukupuutto koskenut isokokoisia lajeja enemmän kuin pienikokoisia. Tämäkään selitys ei siis päde.
Muutos on nopeaa
Väitöstyön tulosten perusteella pienikokoisuuden yleisyyden syy näyttäisi piilevän ruumiin koon kehityksen vauhdissa. Kehityslinjojen sisällä pienikokoisten lajien väliset erot ruumiin koossa ovat pienempiä kuin isokokoisten lajien väliset erot.
Toisin sanoen tämä johtaa evoluution kuluessa tilanteeseen, jossa alunperin pienikokoisista lajeista kehittyneet lajit ovat myös pienikokoisia, kun taas isokokoisten lajien kehityslinjoissa on nähtävissä paljon enemmän vaihtelua ruumiin koossa. Näiden seurauksena eliöstöissä suurin osa lajeista on lopulta pienikokoisia.
Tutkimuksissa selvisi myös toinen kiintoisa seikka: suurin osa lajien välisistä eroista syntyy suhteellisen nopeasti lajiutumistapahtuman yhteydessä. "Suhteellisen nopea" tulee tietysti ymmärtää evoluution mittakaavassa - puhutaan 10 000-100 000 vuodesta.
"Valtaosa muutoksista syntyy heti lajiutumisen hetkellä", Bokma kuvaa.
Tulos on kuitenkin täysin päinvastainen kuin pitkään vallalla ollut Charles Darwinilta periytyvä käsitys lajien vähittäisestä kehittymisestä.
"Näyttäisi siltä, että Darwinin näkökanta ei ole lähellekään totta", Bokma lausuu, mutta muistuttaa, ettei tässä olla evoluutioteoriaa kumoamassa. Puhutaan vain yksityiskohdasta.
Bokma ei ole ensimmäinen, joka kyseenalaistaa lajien vähittäisen muuttumisen. Idean alkuperäisinä isinä pidetään Niles Eldredgeä ja Stephen Jay Gouldia, jotka 1970-luvun alussa esittelivät jaksoittaisten tasapainotilojen mallinsa. Sen mukaan muutokset tapahtuvat hyppäyksittäin ja muutosten välillä on pitkiä jaksoja, jolloin lajien kehitys on hyvin vähäistä tai suorastaan olematonta.
Fossiili ei kerro kaikkea
Eldredgen ja Gouldin malli on ollut kiistanalainen jo 30 vuotta, osaksi sen takia, että lajien muuttumisen määrittely fossiiliaineistosta on vaikeaa ja puutteellista. Eiväthän fossiilit kerro mitään esimerkiksi käyttäytymisestä, joka taas on oleellinen lajeja erottava tekijä. Onkin sangen jännittävää, että Bokman nykylajien avulla saamat tulokset tukevat mallia.
Mutta miksi ruumiin koon erot sitten ovat pienempiä pienikokoisten lajien evoluutiossa? Tämä suuri kysymys jää auki, mutta Bokma toivoo voivansa keskittyä siihen jatkotutkimuksissaan.
Jo nyt on tullut esille tuloksia, jotka houkuttelevat tutkijaa. "Esimerkiksi isokokoisten lajien alalajeilla ruumiin koon erot ovat suurempia kuin pienikokoisten lajien alalajeilla", Bokma vihjaa. Evoluutiossa piilee vielä paljon selvitettävää.