1/2010 Julkaisija: Arktiset Aromit ry.

Kasvien kemiallisen koostumuksen tutkimus ja 
niiden terveysvaikutuksia selvittävä kliininen ravitsemustutkimus enemmän yhteistyöhön keskenään

Teksti: Juha-Pekka Salminen

Lönnrotin jalanjäljillä – luonnonyhdistekemia ja luonnontuotteiden todellinen koostumus

Elias Lönnrotia voidaan kiistatta pitää suomalaisen kasvitieteen uranuurtajana. Kiinnostus kasveja ja niiden hyötykäyttöä kohtaan ajoi hänet paitsi opiskelemaan lääketiedettä, niin myös keräämään huikeasti yli 900 kasvinäytettä sisältävän herbaarion. Kalevalaan tähdänneiden runonkeruumatkojensa lomassa Lönnrot selvitti myös suomalaisten kasvien käyttöä perinteisessä kansanlääkinnässä. Kolmen vuosikymmenen työn tuloksena julkaistiin vuonna 1860 kautta aikain ensimmäinen suomenkielinen luonnontieteellinen teos: Flora Fennica – Suomen Kasvisto.

Siinä Lönnrot kuvasi kattavasti suomalaisia kasvilajeja ja niiden käyttöä rohtoina tai muilla aikalaisille hyödyllisin tavoin. Flora Fennican ja Lönnrotin koko elämäntyön ainoaksi merkittäväksi puutteeksi voidaan lukea se, että Lönnrot ei tiennyt kasvinäytteidensä kemiallisesta koostumuksesta juuri mitään. Tätä ei luonnollisestikaan voida pitää Lönnrotin virheenä, koska kasvien kemiallisen koostumuksen täsmällinen ja yksityiskohtainen selvittäminen on vaativaa vielä 2000-luvullakin, 1800-luvusta puhumattakaan.



Kunpa Lönnrot olisi ollut kemisti

Luonnonyhdistetutkimus rajoittunut liikaa lääkeaineiden ympärille 

Lönnrotin päivistä lähtien luonnonyhdistetutkimus on pyrkinyt pääosin ihmisen hyvinvoinnin parantamiseen. Nykyään jopa yli puolet länsimaissa määrätyistä lääkkeistä sisältää vähintään yhtenä vaikuttavana aineena luonnosta alunperin eristettyä yhdistettä. Tämän bisneksen arvo on satoja miljardeja euroja. Tätä taustaa vasten on helppo ymmärtää, miksi yhä vieläkin tuhannet laboratoriot ympäri maailmaa kilpailevat yrityksessä löytää kasveista tai muista eliöistä se seuraava aktiivinen lääkeaine tai edes sen osanen. Toisaalta, niin monen laboratorion keskittymistä yhteen ja samaan asiaan ei voida pitää tutkimuksellisesti kovinkaan innovatiivisena ratkaisuna. Lääkeaineiden metsästyksessä on myös perinteisesti ollut helpompi keskittyä yksinkertaisiin ja stabiileihin molekyyleihin; näin kalliit tutkimuskulut on saatu minimoitua ja tuotot maksimoitua. Kemiallisesti monimutkaisemmat ja haastavammat luonnonyhdisteet sekä varsinkin niiden analytiikan kehitys on näin ollen maailmanlaajuisestikin katsottuna jäänyt lähes kokonaan vaille huomiota, aina näihin päiviin asti.

Tunne kasvitanniinisi muutenkin kuin parkkiaineina

Parhaana esimerkkinä kemistien hyljeksimistä yhdisteryhmistä toimii lähes kasvista kuin kasvista löytyvät tanniinit. Tanniinit eroavat muista luonnonyhdisteistä niiden ainutlaatuisella kyvyllä sitoutua makromolekyyleihin kuten esim. proteiineihin. Tätä tanniinien perusominaisuutta on käytetty vuosisatoja hyväksi eläinten vuotien parkituksessa tanniinirikkailla kasviuutteilla; näin nahan pinnasta on saatu erittäin kestävä ihmisten käyttää. Sama ominaisuus saa mm. tanniinisia punaviinejä nautittaessa aikaan suun limakalvolle supistavan, kuivahkon tunteen. Tietämättä mitään keräämiensä kasvilajien tanniineista, Lönnrotkin raportoi monen kasvilajin tai -osan ”jumoavasta, vetävästä laadusta” tai niiden soveltuvuudesta nahkain parkitukseen. Nykyajan kasvikemiallinen kirjallisuus heijastaa valitettavasti valtaosin yhä tätä samaa tietämättömyyttä. Yksinkertaisia molekyylejä, kuten erilaisia flavonoideja, luetellaan löytyväksi jo melko sujuvasti monista kasvilajeista, mutta tanniinien läsnäolo kuitataan ylimalkaisella tavalla: ”sisältää parkkiaineita” tai ”sisältää parkkihappoja”. Tämä ei ole omiaan lisäämään kasviyrttejä luonnontuotteina käyttävien ihmisten tietoisuutta siitä, minkälaisia molekyylejä heidän nauttimansa tuotteet todellisuudessa sisältävät. Vastaavasti, tietyntyyppisen terveysvaikutuksen omaavan tanniinimolekyylin vaihtoehtoisia yrttipohjaisia lähteitä on mahdotonta kerätä luonnosta niin kauan kun tuhannet erilaiset tanniinimolekyylit luokitellaan välinpitämättömän yksinkertaistaen parkkiaineiksi. Luonnonyhdistekemisteillä onkin tämän puutteen korjaamisessa ja kasvitanniineihin liittyvän tiedon kansanomaistamisessa merkittävä sarka edessään.  

Siipien ja jalkojen puutteen voi korvata luonnonyhdisteillä

Kemistien voidaan yleisesti ottaen sanoa harhautuneen vuosisatojen saatossa tavallaan sivupoluille, kun kasvien valmistamia yhdisteitä on alettu suoraviivaisesti käyttää hyväksi ennen kuin ollaan ymmärretty kunnolla sitä, miksi näitä yhdisteitä kasveissa ylipäänsä valmistetaan. Ei näet liene yllätys, että kasvit eivät tuota luonnonyhdisteitä ensisijaisesti juuri ihmiskunnan tarpeisiin. Niitä motivoi täysin muut tekijät, kuten lisääntymiseen ja kasvisolujen hyvinvointiin sekä äärimmäisissä tapauksissa kasviyksilöiden eloonjäämiseen liittyvät aspektit. Kasvit myös eroavat ihmisistä ja muista eläimistä siinä, että niillä ei ole jalkoja tai siipiä, joiden avulla paeta kasvuympäristössä havaittua ulkoista uhkaa. Näitä uhkia kasveilla on ihmistoiminnan ansiosta päivä päivältä enemmän. Hyvinä esimerkkeinä käy stratosfäärisen otsonikadon seurauksena lisääntyvä, soluille haitallinen UV-B säteily sekä ilmaston lämpenemisestä johtuva, kasveja syövien tuhohyönteislajien yleistyminen, myös Suomessa.

Näitä ja muita ympäristön paineita vastaan taistellessaan yksi kasvi saattaa tuottaa kemialliseksi puolustuskilvekseen useita satoja erilaisia molekyylejä. Monien evolutiivisten vaiheiden jälkeen eri kasvilajien on kannattanut erikoistua tuottamaan erilaisia yhdisteseoksia. Samalla monet kasveja syövät herbivorit ovat sopeutuneet käyttämään vain juuri tiettyä kasvilajia tai vain muutamia kasvilajeja ravintonaan; ne ovat siis oppineet sietämään ravintokasviensa tuottamia puolustusyhdisteitä, mutta eivät välttämättä tule toimeen toisten kasvilajien yhdistekoostumuksen kanssa. Tätä kautta kasvit ovat pystyneet varmistamaan, että yksi herbivorilaji ei pysty tuhoamaan koko kasvikuntaa. Kemistin kannalta haastetta lisää se, että samassakin kasvissa eri kasvinosiin voi akkumuloitua täysin erityyppisiä molekyylejä. Karkeasti yleistäen voisi todeta, että UV-B säteilyltä kasvisoluja suojaavat flavonoidit ja hyönteisherbivoreilta alkaloidit ja tanniinit. Totuus ei ole kuitenkaan näin naiivin yksinkertainen. Lopullista totuutta ei yksinkertaisesti tiedetä, koska sen selvittämiseen tarvitaan vain harvoin toteutuvaa kolmikantaista symbioosia: yhdestä ja samasta tutkimuskokonaisuudesta pitää löytyä korkealuokkaista kemiallista, kemiallis-ekologista ja ekologista osaamista. Sivistysyliopistolla onkin vielä pitkä matka kuljettavanaan ennen kuin pystymme vastaamaan yhteen luonnontieteelliseen peruskysymykseen: miksi juuri tämä kasvilaji valmistaa suurissa, tai vastaavasti pienissä määrin juuri tällaisen kemiallisen rakenteen omaavaa luonnonyhdistettä?

Kasvien keruu kouluissa ja kemiallinen yleissivistys

Kouluissa kerätään taas vuosien tauon jälkeen kasvinäytteitä sekä ala- että yläkoulutasolla. Tämä herbaarioiden kokoaminen herättää tunteita puolesta ja vastaan.  Professori, kirjailija-runoilija V.A. Koskenniemikin on sanonut: ”Erityisesti vihaan niitä kukkashautuumaita, joita kutsutaan herbaarioiksi”. Flora Fennican esipuheessa Lönnrot taas oli aivan päinvastaista mieltä: ”En tiedä, mikä paremmin kun kasvioppi totuttaisi harjoittajaansa omavaraiseen tutkintoon ja ulkonaisten erinäisyyksien tarkkaan havaintoon, enkä myös, mikä oppilaiselle saattaisi paremman mielihyvityksen, kun se, että äsken tuntemattomista kukista sai tuttavia itselleen, tuttavia, jotka jälkeenpäinkin usein näkee ja joiden seurassa voipi monta iloista hetkeä viettää...”. Henkilökohtaisesti olen Lönnrotin kanssa samaa mieltä, mutta miksi jättää kasveihin liittyvä yleissivistys vain kasvilajien tunnistukseen? Kemistien avulla – kasvien yhdistekoostumuksen selvittämisen kautta – avautuu mahdollisuuksia paljon muuhunkin. Vai mitä sanotte seuraavista esimerkeistä: Eikö olisikin vaimolle kukkia viedessä yleissivistävää tietää, että rentun ruusu, siis maitohorsma, on kemiallisesti lähes yhtä kaunis kuin oikeakin ruusu, molemmissa kun esiintyy samankaltaisia, erittäin monimutkaisen rakenteen omaavia yhdisteitä? Lintubongaria taas voisi kiinnostaa, että toukkia ravintonaan käyttävän talitiaisen höyhenpeite saa värinsä toukkien kasviravinnossa esiintyvästä luonnonyhdisteestä. Kotiviinin ystävä voisi haluta tietää, että jokivarsilla kasvavasta rantakukasta on mahdollista uuttaa täsmälleen samoja yhdisteitä kuin mitä löytyy tammitynnyreissä kypsytetyistä punaviineistä. Lakkoja keräämään lähtenyt mummo voisi marjattomalla suolla olla mielissään tiedosta, että lakan ja vadelman lehdistä irtoaa mehumaijan avulla täsmälleen samoja tulehduksia estäviä yhdisteitä kuin lakkamarjoista. Ahomansikoita timotein varteen pujottamaan alkanut pikkupoika ei tosin välttämättä liikuttuisi tiedosta, että yhdistemielessä yhtä hyvin voisit kerätä poimulehteä taikka kurjenjalkaa. Jos tällaisen tiedon lisääntyminen ei jonkun mielestä lisäisikään yleissivistystä, niin vähintäänkin se toisi luonnossa liikkumiseen täysin uusia ulottuvuuksia. Kasvit eivät olisikaan kauniita enää vain ulkoisesti, vaan myös kemiallisesti. Vaatimattomankin näköistä kasvia voisi oppia arvostamaan, jos tajuaisi, ettei ihminen tule todennäköisesti koskaan kykenemään samaan suoritukseen kemistinä kuin kyseinen rikkaruoho.

Lönnrotin uravalinnan kauaskantoiset vaikutukset

Mutta entä jos Kalevalan ja Flora Fennican isä, Elias Lönnrot olisikin lääkäriksi valmistumisen sijaan opiskellut luonnonyhdistekemistiksi? Tunnistettaisiinko Lönnrotin innoittamana ala- ja yläkouluissa nykyään kerättävien kasvilajien lisäksi näistä samoista kasveista tavattavia luonnonyhdisteitä? Olisiko kemia kouluaineena oppilaiden luonnonyhdistetuntemuksen myötä nykyistä mielekkäämpää? Pidettäisiinkö kemiaa yhtä helposti lähestyttävänä tieteenä kuin kasvien tuntemusta ja biologiaa? Tietäisikö mummo lakan lehtien sisältävän täsmälleen samoja tanniinimolekyylejä kuin marjakin? Olisiko kasvi-kemialliselle perustutkimukselle yhtä helppoa saada rahoitusta kuin lääkeainetutkimukselle? Kas siinä vaikeita kysymyksiä, joihin edes innovaatioyliopisto ei kykene vastaamaan.

Juha-Pekka Salminen
s-posti: j-p.salminen(at)utu.fi
puh. 02 333 6753

 
Kirjoittaja on luonnonyhdisteiden ja ympäristön kemian professori Turun yliopistossa. Juttu liittyy Terveyttä ja hyvinvointia luonnosta seminaariesitelmään Mikkelissä 4.11.2009. Seminaarin järjestivät yhteistyössä Arktiset Aromit ry:n Yrtti-Suomi –hanke, Luonnontuotteiden menekinedistämishanke ja Laatua Luonnosta IV –hanke sekä Helsingin yliopiston Ruralia-instituutin Tiedolla ja taidolla menestykseen –hanke.

 

Takaisin