Metsäkauris on lisääntymisen erityisosaaja
Metsäkauriille on evoluutiossa kehittynyt ominaisuus, jossa sen alkionkehitys hidastuu dramaattisesti reilun neljän kuukauden ajaksi. Vastaavaa ominaisuutta ei tavata muilla sorkkaeläimillä.
Metsäkauris mukautuu muuttuviin olosuhteisiin säätelemällä alkionkehityksen kestoa kohdussa. Keski-Euroopassa tehtyjen tutkimusten mukaan ravinnon saatavuudella ja laadulla on merkittävä vaikutus kauriin yksilönkehityksellisiin tapahtumiin. Kehityksen viivästyminen on siis seurausta ympäristön ja energiansaannin asettamista rajoitteista: Vasomisen ajoittuminen keväällä suotuisasti olosuhteiden mukaan on tärkeää, jotta vasojen selviytymisen todennäköisyys on mahdollisimman suuri.
Metsäkauriin yksilönkehitys on siis evolutiivisesti mukautuvaa eli adaptiivista, ympäristötekijöiden ohjaamaa.
Metsäkauriin lisääntymissykli
Toisin kuin muilla kotimaisilla hirvieläimillä, metsäkauriin kiima ei sijoitu viilenevään syksyyn, vaan jo heinä-elokuun vaihteeseen. Vasat syntyvät kuitenkin muiden lajien tapaan keskimäärin toukokuun lopulla.
Suhteellisen pienikokoiselle lajille kymmenen kuukauden tiineysaika on pitkä, ja esimerkiksi kookkaammalla valkohäntäpeuralla se on noin kolme-neljä kuukautta lyhyempi. Kyse on siis selvästi poikkeavasta lisääntymisstrategiasta.
Metsäkauriiden pitkä tiineys selittyy neljän-viiden kuukauden mittaisella alkion diapaussilla, eli merkittävällä hidastumisella varhaisalkion kehityksessä. Diapaussin voi aiheuttaa eläinkunnassa moni tekijä, kuten ravinnon saatavuus, lämpötilavaihtelut, valon määrä tai imetyksen käynnistyminen. Metsäkauriin kohdalla tärkeimmäksi sääteleväksi tekijäksi on osoittautunut ravinto, ja tarkemmin sen saatavuuden ja laadun vaihtelu kasvukauden pituuden mukaan. Ympäristötekijät ovat näin ollen erittäin keskeisessä osassa lajin lisääntymissyklin säätelyssä.
Fysiologiset mekanismit
Tutkijoita on jo pidempään kiinnostanut, miksi metsäkauriin kehitykselliset vaiheet ovat poikkeavia, ja millaisia fysiologisia mekanismeja niiden säätelyssä on mukana. Luonnonvaraisten eläinten tutkimuksessa on useita rajoittavia tekijöitä, mutta viime vuosina luotettavia tuloksia on saatu muun muassa Sveitsistä, Saksasta ja Ranskasta.
Hedelmöittynyt metsäkauriin varhaisalkio ei kiinnity kohdun seinämään, vaan jää diapaussin ajaksi kellumaan kohdun nesteeseen. Sen kehitysvauhti hidastuu, ja solujen toiminnot hiljenevät.
Keskeistä on, ettei metsäkauriin kohdalla alkionkehitys pysähdy missään vaiheessa kokonaan. Alkiossa voidaan edelleen havaita morfologisia muutoksia, eli sille syntyy uusia rakenteita ja kudoksia myös diapaussin aikana.
Diapaussin edetessä myös alkion geenisäätelyssä tapahtuu kehitystä vastaavia muutoksia, kun tiettyjä ominaisuuksia koodaavat geenit ilmenevät ajallisesti eri vaiheissa. Geeniaktivaation perusteella voidaan päätellä, mitkä kehitysvaiheet ovat milloinkin aktiivisia, ja minkä geenien aktivaatiota eri rakenteiden muodostuminen vaatii.
Keskeistä diapaussin säätelyssä on emon ja alkion välinen vuorovaikutus, joka metsäkauriin tapauksessa tapahtuu kohdun nesteen kautta, jota erittävät emon endometriaaliset rauhaset. Näin säädellään esimerkiksi alkion tarvitsemien ravintoaineiden ja kehitystä ohjaavien molekyylien määrää kohdussa. Koska alkio jatkaa kasvuaan myös diapaussin aikana, solut tarvitsevat energiaa sekä erilaisia kasvutekijöitä jatkuvasti, jotta yksilönkehitys ei vaarannu.
Joulu-tammikuussa kehitystahti normalisoituu
Diapaussivaiheen päättyessä alkio lähtee kasvamaan vauhdilla, ja kiinnittyy kohdun seinämään. Emon ja alkion välille muodostuu istukka, jolloin sikiövaihe voidaan saavuttaa nopeasti, jopa tammikuun aikana.
Tästä vasomiseen on neljästä viiteen kuukautta, mikä vastaa paremmin metsäkauriin kokoisen lajin tiineysaikaa. Kevättalven aikana sikiö kasvaa ja kehittyy metsäkauriin kokoiselle eläimelle tyypilliseen tahtiin.
Ympäristön vaikutus yksilönkehitykseen
Emon ja alkion välisellä vuorovaikutuksella sekä emon aistimilla ympäristötekijöillä on merkittävä rooli metsäkauriin diapaussivaiheen päättymisessä. Emo perustaa ajoituksen sekä alkion kehitysvaiheisiin ja niistä saamiinsa signaaleihin, että ympäristövihjeisiin, jotka liittyvät erityisesti ravintoon.
Erityispiirre lajilla on, että kaurisemo peilaa diapaussin päättymistä edellisen, kiiman aikaisen kasvukauden pituuteen, eikä niinkään tulevan kasvukauden alun arvioimiseen esimerkiksi lämpötilan perusteella. Mitä pidempi kasvukausi kiiman aikaisena kesänä on ollut, sitä aikaisemmin keväällä ja myöhemmin syksyllä ravinteikasta kasviravintoa on ollut tarjolla. Kasvukauden pituus siis ohjaa metsäkauriiden lisääntymistä säätelemällä diapaussivaiheen kestoa.
Kasvukausien pidentyessä ilmaston lämpenemisen seurauksena voidaan olettaa, että kaurispopulaatiot pystyvät levittäytymään maantieteellisesti yhä laajemmalle, ja elinolosuhteet ovat niiden kannalta suotuisat.
Lisääntymisen säätely kasvukauden pituuden mukaan herättää kysymyksen siitä, tuleeko metsäkauriille vasomisen ajoitusvirheitä arvaamattomien ja hankalasti ennustettavien sääolosuhteiden vuoksi? Toistaiseksi tutkimukset ovat osoittaneet, että laji sopeutuu muuttuviin ympäristöolosuhteisiin hyvin, eikä dramaattisia muutoksia populaatiokoossa ole ainakaan laajemmassa mittakaavassa tapahtunut.
Metsäkauriin kyky aistia ravinnon saatavuutta ympäri vuoden ja siten ajoittaa lisääntymissykliään on hyvin uniikki, ja osoittaa merkittävää kykyä mukautumiseen muuttuvissa olosuhteissa.