geneetilise info põhjal selgelt eristuvatesse rühmadesse. Samal ajal jagunevad eri liikidesse kuuluvad isendid selgelt eri rühmadesse, sest nad ei kipu omavahel ristuma, mistõttu sisaldab nende geneetiline info pika aja jooksul kogunenud eriomaseid mutatsioone. Kui liik kohastub keskkonnaga, mõjutab looduslik valik mõnd DNA juppi (geeni) rohkem, samal ajal kui teised DNA jupid on välismõjude suhtes enam-vähem neutraalsed. Kuigi aja jooksul muutuvad ka viimati mainitud jupid, kuhjuvad uued mutatsioonid seal juhuslikult ja neid protsesse looduslik valik ei mõjuta. See sobib teadlastele väga hästi, sest sääraste mutatsioonide kuhjumise määr on suhteliselt konstantne, nii et mida rohkem isendid üksteisest neutraalse DNA seisukohast erinevad, seda rohkem aega on möödunud nende ühisest eellasest – ja seda väiksema tõenäosusega kuuluvad need isendid samasse liiki.
Need arusaamad on viinud uue käsituseni liikide tuvastamises: DNA triipkoodistamiseni (Herbert et al. 2003). Idee on lihtne: tuleb valida DNA jupp, mis on tänu ühisest eellasest põlvnemisele kõikidel liikidel võrreldav ning mille kohta on teada, et sama liigi isendite puhul ei varieeru see väga palju, küll aga varieerub suuresti eri liikidesse kuuluvate isendite vahel. Kogu elusloodusele ühtainust sobilikku DNA triipkoodijuppi pole leitud, kuid teadlased on välja valinud ühe jupi kõikide loomade, kaks taimede, ühe seente ja ühe bakterite jaoks. Loomade DNA triipkood koosneb ligikaudu 650 nukleotiidist, mis moodustavad mitokondris asuva geeni tsütokroom c oksüdaasi alaüksuse 1 (COI; joonis 1.3). Mitokondrid on organellid, mida leidub kõikide eukarüootsete ehk päristuumsete elusolendite (loomade, taimede ja seente) rakkudes. Arvatakse, et mitokondrid on bakteriaalset päritolu. Väga kaua aega tagasi liitusid nad evolutsiooni käigus rakkudega ja hakkasid neid varustama keemilise energiaga, mis andis nendest rakkudest koosnevatele elusolenditele tõhusama ainevahetuse. Tavaliselt päranduvad mitokondrid üksnes emaliini pidi. See on hea, sest tänu sellele toimub geneetilise materjali rekombinatsioon ja pärandumine teiste geenidega võrreldes teistmoodi. Emaliini pidi põlvnemine garanteerib, et iga muudatus COI järjestuses kandub igal juhul järglastele edasi.
Joonis 1.3. Kolme lähisuguluses oleva Madagaskari sõnnikumardika – Nanos hanskii, N. punctatus’e ja N. manomboensis’e – DNA triipkoodid (kõik järjestused on 661 aluspaari pikkused). Mustad ja valged jooned kujutavad liigiti lahknevaid nukleotiide. Pange tähele, et kolme liigi järjestustes on mitmes kohas süstemaatilised erinevused, sama liigi kahe isendi järjestused aga on alati peaaegu identsed. (Joonis: Andreia Miraldo)
Toon praktilise näite oma endise tudengi Maaria Kankare teadustööst. Maaria uuris nõmme-tähnikvõrkliblikal (Melitaea cinxia) ja tema sugulasliikidel nugivaid parasitoidseid herilasi. Nõmme-tähnikvõrkliblikas on mu lemmikliblikas, keda ma olen uurinud juba kakskümmend viis aastat (vaata 5. peatükki). Emane herilane surub munad peremeesorganismi röövikusse, kus need pärast koorumist vastsetena röövikust toituvad ja arenevad selle sees valmikuteks, kuni nad peremeesorganismi lõpuks tapavad. Juuluklaste sugukonda kuuluv parasitoid Cotesia melitaearum parasiteeris sageli nii nõmme-tähnikvõrkliblikal kui ka tema lähisugulasel niidu-võrkliblikal (Melitaea athalia). Kuid oma üllatuseks avastasime, et COI ja teised geenid olid eri liblikaliikidel nugivatel parasitoididel niivõrd erinevad, et meil ei jäänud üle muud, kui järeldada, et tegu on kahe eri liigiga (Kankare et al. 2005), ehkki Mark Shaw, nende putukate parim spetsialist maailmas, ei olnud leidnud neil püsivaid väliseid erinevusi. Ent parasitoidid ise teadsid paremini: Maaria eksperimendis selgus, et emased parasitoidid ei hakanud „vale“ peremeesorganismi röövikutel nugima. Järgnenud uuringus näitas Maaria, et liikide arv selles juuluklaste perekonnas oli Euroopas ja Aasias seni arvatust vähemalt kaks korda suurem, kuna paljud liigid, keda varem usuti parasiteerivat mitmel peremeesorganismil, osutusid tegelikult kitsalt ühele peremeesorganismile spetsialiseerunud parasitoidideks. Samasuguste tulemusteni on jõutud teisteski töödes. Näiteks Costa Ricas tehtud triipkoodistamise uuring (Smith et al. 2007) näitas, et sealsetel liblikaröövikutel nugivad parasitoidid, keda varem arvati jagunevat 16 generalistliigiks, kes parasiteerivad paljudel peremeesorganismidel, sisaldasid lausa 73 nii eriomast mitokondriaalset põlvnemisliini, et neid kõiki võiks pidada eri liikideks. Tavakohane taksonoomia on jätnud kahe silma vahele väga suurel hulgal taime- ja loomaliike, kes näevad äärmiselt sarnased välja (neid nimetatakse krüptilisteks liikideks).
DNA triipkoodistamine tekitab teadlaste hulgas siiani vaidlusi. Paljusid ärritavad triipkoodistamise poolehoidjate kõrgelennulised väited. Tõsi on, et üheainsa geeni varieerumine ei saa pakkuda kogu vajalikku infot liikide eristamiseks. Nagu me 2. peatükis näeme, on looduslik valik tekitanud paljudel juhtudel väga spetsiifilised kohastumised, mis mõjutavad väikest osa genoomist, ent välistavad sellegipoolest liikide ristsigimise täielikult. Ühe liigi evolutsioonilise ajaloo ja praeguse seisundi mõistmiseks ei piisa üheainsa geeni tundmisest. Ent need kriitikanooled lendavad märgist mööda. DNA triipkoodistamine on väärtuslik, sest võimaldab paljude indiviidide järjestusi kiiresti võrrelda. Triipkoodistamine võib paljastada juhtumeid, kus praegune taksonoomia on klassifitseerinud terve hulga tundmatuid liike samaks taksoniks; seda saab rakendada vähe tuntud liigirühmade, näiteks troopikametsade putukate mitmekesisuse uurimiseks, samuti võimaldab triipkoodistamine määrata liiki väga vähese DNA koguse juures. Näiteks Schnell et al. (2012) on näidanud, et kaanide seedesüsteemis leiduva vere põhjal on võimalik liigi täpsusega määrata imetajad, kellel nad on hiljaaegu nuginud. See nutikas avastus muudab võimalikuks uue ja põneva viisi, kuidas korraldada kaanirohketes džunglites haruldaste imetajate loendust. Või mõelgem sellele, kuidas kaaviariproovist võetud DNA triipkoodistamise abil saab kindlaks teha, mis liigilt mari pärineb, eriti kui see kalamari on ebaseaduslikult võetud mõnelt ohustatud liigilt. Teadlaste unistus, millel on ka lootust täide minna, on kaasaskantav aparaat, millega saaks triipkoodimist teha välitöödel otse uurimisalal. Teised teadlased teevad juba eksperimente, kuidas täiustada meetodeid, mille abil oleks võimalik määrata iga viimne kui liik ja isegi nende arvukus proovides, mis sisaldavad sadu või lausa tuhandeid isendeid. 1978. aastal Gunung Mulust Oxfordi naastes, tuhanded mardikad kotis, ei osanud ma niisugustest võimalustest isegi unistada.
Töötasin Gunung Mulus 1978. aasta mai alguseni. Olin veetnud ligi kaks kuud ümbruskonna peamistest metsatüüpidest sõnnikumardikaid püüdes. Kõige rohkem vaeva nõudis 25-kilomeetrine transekt, mille üks ots oli lauskmaal paiknevas ekspeditsiooni pealaagris ja teine 2371 meetri kõrgusel üle merepinna Gunung Mulu mäe tipus. Sel transektil oli 57 lõksu, mis olid asetatud kõrgusgradiendile ühtlaste vahedega. Tipu poole tööd rügades vahetasime aeg-ajalt metsalaagri asukohta. Kogusin Gunung Mulust 5897 mardikat, ehkki sel ajal, kui ma kõik proovid, kuhu lisaks sõnnikumardikatele oli kukkunud ka lugematul hulgal sipelgaid ja termiite, konserveerisin etanooliga täietud plasttorudesse ja nood omakorda kotti pakkisin, ei teadnud ma veel täpset arvu. Oxfordi naastes veetsin mitu kuud proove sortides. Esmalt eraldasin kõikide nende sipelgate ja termiitide seast sõnnikumardikad ja seejärel jagasin need enda meelest liikide kaupa rühmadesse. Kuna ma polnud Borneo sõnnikumardikate ekspert ning käepärast polnud ka mõnd juba liigi täpsusega määratud isenditega kogu, siis võtsin ühendust vastava liigirühma spetsialistidega – Jan Krikkeni ja Hans Huijbregtsiga Leideni ülikoolist –, kes nõustusid oma oskuste piires mind aitama. Möödus terve aasta, enne kui tulemused viimaks minuni jõudsid. Minu proovides leidus kokku 66 liiki, millest 23 olid sellised, mida Krikken ja Huijbregts ei suutnud määrata – suure tõenäosusega olid need teadusele uued kirjeldamata liigid. 66 liiki oli kahtlemata hinnang, mis jäi Gunung Mulu sõnnikumardikate tegelikule liigirikkusele alla, sest olgugi et neid on väga kerge püüda, ei kukkunud mu lõksudesse kindlasti kõik sealsed haruldased sõnnikumardika liigid. Lisaks võisid mõned välimuselt väga sarnased liigid jääda tuvastamata, sest 1978. aastal polnud veel molekulaarseid meetodeid liikide määramiseks. Igatahes oli tõenäoline, et liike oli seal alla saja. Teised teadlased olid aegade jooksul püüdnud sõnnikumardikaid mujaltki Borneolt ja nende tulemuste põhjal teadsime, et saarelt on leitud vähemalt 150 liiki. Maailmas on üpris palju paiku, kus sõnnikumardikaid on päris põhjalikult uuritud, ja neid on kirjeldatud kokku üle 5000 liigi. Kindlasti on ka see arv tegelikult suurem, kuid teisalt võime olla üsna veendunud,
