Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitos

Evoluutiotutkimus

Evoluutioekologian sekä soveltavan evoluutiobiologian tutkimuksen pääasiallinen menetelmä on kokeellinen tutkimus ekologisesti realistisessa asetelmassa. Tutkimuslajeja on useita viruksista selkärankaisiin. Tavoitteena on selvittää elollisen luonnon perusilmiöitä. Tutkimuksen avulla pyritään erityisesti selvittämään niitä biologisia vuorovaikutuksia, jotka vaikuttavat eliöiden ja populaatioiden ominaisuuksiin ja kykyyn sopeutua muuttuvaan elinympäristöön. Bio- ja ympäristötieteiden laitoksella on toiminut vuosina 2012–2017 Suomen Akatemian nimeämä biologisten vuorovaikutusten huippututkimusyksikkö. Yksikkö jatkoi laitoksella aiemmin vaikuttaneiden kahden tutkimusyksikön (evoluutiotutkimus ja virustutkimus) perinnettä ja yhdisti niiden tutkimusalat.

Luonnonvarojen ja ympäristön tutkimus

Luonnonvarojen ja ympäristön tutkimuksen vahvuusalueella tutkitaan, miten ihmisen toiminta vaikuttaa luontoon, ja miten luonnonvaroja voidaan käyttää kestävällä tavalla. Niiden lisäksi pyritään kehittämään keinoja vähentää ihmistoiminnan aiheuttamia haitallisia ympäristövaikutuksia. Vahvuusalan tutkimustoiminnassa yhdistyvät maa- ja vesiekosysteemitutkimus sekä vesien ja valuma-alueiden luonnonvarojen suojelu ja käyttö.

Solujen, virusten ja biomolekyylien rakenteen ja toiminnan tutkimus

Biologinen nanotiede on poikkitieteellinen tutkimusala, joka tähtää mikrobien ja proteiinien toimintamekanismien ymmärtämiseen nanotasolla. Solu- ja molekyylibiologit tutkivat myös solujen, virusten ja biomolekyylien rakenteita. Perustutkimusta soveltavan tutkimuksen avulla pyritään löytämään erilaisia käytännön sovelluksia muun muassa bioteknologian ja lääketieteen aloilla.

Luonnonvarat ja ympäristö

Luonnonvarojen ja ympäristön tutkimuksen osaston eräs tutkimuksellinen painopistealue on Ekologia ja evoluutiobiologia, jonka tutkimus on suuntautunut ekologiaan ja evoluutiogenetiikkaan. Tarkastelua tehdään DNA-, eliö-, populaatio- ja ekosysteemitasoilla. Bio- ja ympäristötieteen laitoksella on pitkä perinne mm. maaperäekologisen tutkimuksen alalla. Ekologian ja evoluutiobiologian tutkimusalalla on toiminut vuosina 2012–2017 Suomen Akatemian nimeämä Biologisten vuorovaikutusten huippututkimusyksikkö. Evoluutiobiologian ja ekologian tutkijat tekevät myös kansainvälistä tutkimusyhteistyötä ulkomaisten tutkimuslaitosten kanssa.
Osaston toinen toiminnallinen painopiste ovat akvaattiset tieteet. Akvaattisissa tieteissä tutkitaan ja opiskellaan limnologiaa, hydrobiologiaa, kalabiologiaa sekä kalataloutta. Akvaattisten tieteiden keskeisimpiä laajoja tutkimusaiheita ovat olleet muun muassa orgaanisen hiilen kulkeutuminen vesistöissä, Suomen järvien kalakantojen tilanne, kalojen loisten tutkimus, järvien vedenlaatu sekä vesistöihin päätyvien jätevesien ja niiden puhdistamiseen liittyvä tutkimus. Merkittävä osa-alue on ollut myös vesistöjen uhanalaisten tai harvinaisten eliölajien (mm. raakku, järvitaimen ja saimaannorppa). Akvaattisten tieteiden tutkimusta tekevät tutkimusryhmät työskentelevät yhteistyössä muiden alan tutkimuslaitosten sekä yritysten kanssa.
Bio- ja ympäristötieteiden laitos oli vuosina 2011–2015 mukana energia- ja ympäristöalan huippuosaamiskeskittymän (CLEEN) organisoimassa suuressa kansallisessa ympäristön tilaa seuraavassa tutkimusohjelmassa (Measurement, Monitoring, and Environmental Assessment, MMEA), johon otti osaa 45 yritystä ja tutkimuslaitosta. Tutkimushankkeen avulla luotiin uusia apuvälineitä, standardeja ja menetelmiä erilaisiin ympäristömittauksiin ja ympäristön seurantaan sekä ympäristöasioihin liittyvään päätöksentekoon. Bio- ja ympäristötieteiden laitos on osana projektia kehittänyt yhteistyössä Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) kanssa Jyväsjärvellä erityistä operationaalista vedenlaatumallia.

Biotieteet

Biotieteellisen tutkimuksen ja koulutuksen toinen pääala on solu- ja molekyylibiologia. Solu- ja molekyylibiologian tutkimuksen pääalueita laitoksella ovat esimerkiksi solujen rakenne ja toiminta, virusten ja mikrobien tutkimus, proteiinien toiminta sekä virusten ja solujen vuorovaikutus. Tutkimuksen tavoitteena on ymmärtää mikrobien ja proteiinien toimintamekanismeja nanotasolla sekä etsiä niille käytännön sovelluksia esim. bioteknologian ja lääketieteen aloilla. Biomolekyylien rakennetutkimusta tehdään mm. spektroskopian avulla. Biologisten rakenteiden kuvantamisessa laitos tekee yhteistyötä Jyväskylän yliopiston monitieteellisen Nanotiedekeskuksen kanssa. Nanotiedekeskuksessa on esimerkiksi 800 MHz:n NMR-spektrometri, jonka toiminta perustuu ydinmagneettiseen resonanssiin (engl. nuclear magnetic resonance, NMR). Laitteen avulla voidaan tutkia esimerkiksi proteiinien rakenteen ja toiminnan välistä yhteyttä. Tutkija Elina Sieväsen mukaan epäjärjestäytyneet proteiinit ovat yhteydessä mm. Parkinsonin taudin,  Alzheimerin taudin, syövän ja metabolisen oireyhtymän syntyyn. Solu- ja molekyylibiologian perustutkimus sivuaa tällä alueella lääketiedettä.  
Biotieteen osaston toinen pääala on ympäristötiede. Ympäristötieteen tärkeimmät tutkimusalat osastolla ovat ympäristökemia ja ekotoksikologia, ympäristöteknologia sekä ympäristömikrobiologia. Osasto tarjoaa ympäristötieteen aiheisiin liittyvää poikkitieteellistä opetusta. Ympäristötieteellisen tutkimuksen yksi keskeinen ala tarkastelee erilaisia ympäristöongelmia ja -riskejä. Sen lisäksi tehdään niiden havaitsemiseen, ennaltaehkäisyyn, korjaamiseen ja seurantaan liittyvää tutkimusta. Toinen keskeinen tutkimuskohde ovat luonnonvarat ja niihin liittyvät asiat. Tutkimuksen avulla etsitään ratkaisuja esimerkiksi luonnonvarojen käyttöön, tuotantoon, talouteen sekä luonnon monimuotoisuuden säilyttämiseen. Tutkimus liittyy tältä osin myös luonnonsuojelun kysymyksiin. Poikkitieteellisen lähestymistavan vuoksi alan tutkimus ja koulutus tarkastelevat ympäristöongelmien ratkaisuja laajemmin kuin yksittäiset tieteet.

Alkuvaiheet ja laajentuminen

Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitos toimi aluksi biologian laitoksen nimellä. Laitoksen suunnittelu aloitettiin 1960-luvulla. Suunnittelutyöryhmän johtaja oli Helsingin yliopiston eläintieteen professori Ernst Palmén ja sihteerinä toimi sittemmin laitoksen ensimmäisenä kanslistina toiminut Anni Savolainen. Työryhmä hahmotteli oppiaineiksi solubiologian, ekologian ja luonnonhoidon sekä hydrobiologian. Sivuaineeksi kaavailtiin biokemiaa. 
Biologian laitos perustettiin vuonna 1970. Se aloitti toimintansa Jyväskylän keskustassa, Vapaudenkadun varrella sijainneessa rakennuksessa. Lisätiloja vuokrattiin Hämeenkadun varrelta. Hydrobiologian osasto toimi erillään muusta laitoksesta Kuokkalan kartanossa. Alussa laitoksella oli vain yksi vakituinen professuuri (solubiologiassa), jota hoiti virkaa tekevänä FT Juhani Kohonen Turun yliopistosta. Hänen apunaan toimi assistentti. Laitokselle perustettiin muillekin tieteenaloille uusia virkoja. Kasvitieteen lehtoriksi nimitettiin Lauri Olavi Ervi. Hydrobiologiaan perustettiin assistentin virka, jota alkoi hoitaa Jukka Särkkä. Luonnonhoidon ja ekologian assistentiksi nimitettiin FL Risto Palokangas. 
1970-luvun puolivälissä biologian laitoksen toiminta oli vakiintunut. Laitoksella työskenteli kolme vakinaista professoria: Mikko Raatikainen, Pauli Bagge sekä pääasiallisen elämäntyönsä lääkärinä tehnyt Antti Arstila. Vuonna 1979 laitos muutti Fredriksonin hattutehtaan entiseen kiinteistöön, Harjukadun ja Yliopistonkadun kulmaan. Sinne muutti myös siihen asti erillään toiminut hydrobiologian osasto. 
1980-luvulla laitoksen toiminta laajeni. Laitoksen tutkimustoimintaa varten perustettiin 1983 Konneveden tutkimusasema. Aseman ensimmäiseksi johtajaksi valittiin dosentti Jussi Viitala. Biologian laitoksen henkilöstömäärä saavutti vuonna 1986 50 henkilön rajan. Sen lisäksi siellä työskenteli 15 osa-aikaista virastotyöntekijää. Laitoksen alkuperäisten alojen lisäksi opetusohjelmaan kuului nyt mm. kalabiologia. Sen opetuksesta vastasi mm. kalabiologian apulaisprofessorina 1983 aloittanut Tapani Valtonen.

Bio- ja ympäristötieteiden laitokseksi

1990-luvulla laitoksella aloitettiin soveltavien luonnontieteiden koulutus ja tutkimus. Hanke alkoi jo edellisellä vuosikymmenenellä, kun laitokselle nimitettiin osa-aikaiseen professuuriin molekyylibiologian alalle Markku Kulomaa. Sittemmin professuuri muuttui kokoaikaiseksi (1994) ja vakinaiseksi vuonna 1998. Vuonna 1995 perustettiin ympäristötieteen ja -teknologian professuuri, johon valittiin Aimo Oikari. Samalla laitos sai nykyisen nimensä eli se muuttui bio- ja ympäristötieteiden laitokseksi. Toiminnan painotusta muutettiin ja laitos alkoi keskittää toimintaansa niin sanottuihin vahvuusalueisiin. Henkilöstön määrä oli vuosikymmenessä kolminkertaistunut 1990-luvun puoliväliin mennessä noin 160 henkilöön ja opiskelijamäärä kasvanut. Vanhat tilat kävivät ahtaiksi. Siksi laitos muutti uusiin tiloihin (Ambiotica) Ylistönrinteelle vuonna 1999. Vuonna 2000 laitoksella aloitti toimintansa Suomen Akatemian nimittämä evoluutioekologian huippututkimusyksikkö (2000–2005).
2000-luvulla laitoksella alkoi nanotieteellinen koulutus ja tutkimus. Nanotieteiden aloista laitoksella on edustettuna solu- ja molekyylibiologia. Se on sittemmin ollut myös eräs laitoksen tutkimuksellisista painopistealueista. Alkuvaiheessa tutkimusta johti professori Kulomaa molekyylibiologian alalla. Solubiologian professorina toimi Jyrki Heino, mutta hän palasi takaisin Turkuun. Nanotieteisiin perustettiin piakkoin uusi professuuri, jota alkoi hoitaa Janne Ihalainen. Vuonna 2004 valmistui Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskus, josta solu- ja molekyylibiologian tutkimus sai käyttöön uusia tiloja.