Algorithms for 13C metabolic flux analysis

The metabolism of an organism consists of a network of biochemical reactions that transform small molecules, or metabolites, into others in order to produce energy and building blocks for essential macromolecules. The goal of metabolic flux analysis is to uncover the rates, or the fluxes, of those biochemical reactions. In a steady state, the sum of the fluxes that produce an internal metabolite is equal to the sum of the fluxes that consume the same molecule. Thus the steady state imposes linear balance constraints to the fluxes. In general, the balance constraints imposed by the steady state are not sufficient to uncover all the fluxes of a metabolic network. The fluxes through cycles and alternative pathways between the same source and target metabolites remain unknown. More information about the fluxes can be obtained from isotopic labelling experiments, where a cell population is fed with labelled nutrients, such as glucose that contains 13C atoms. Labels are then transferred by biochemical reactions to other metabolites. The relative abundances of different labelling patterns in internal metabolites depend on the fluxes of pathways producing them. Thus, the relative abundances of different labelling patterns contain information about the fluxes that cannot be uncovered from the balance constraints derived from the steady state. The field of research that estimates the fluxes utilizing the measured constraints to the relative abundances of different labelling patterns induced by 13C labelled nutrients is called 13C metabolic flux analysis. There exist two approaches of 13C metabolic flux analysis. In the optimization approach, a non-linear optimization task, where candidate fluxes are iteratively generated until they fit to the measured abundances of different labelling patterns, is constructed. In the direct approach, linear balance constraints given by the steady state are augmented with linear constraints derived from the abundances of different labelling patterns of metabolites. Thus, mathematically involved non-linear optimization methods that can get stuck to the local optima can be avoided. On the other hand, the direct approach may require more measurement data than the optimization approach to obtain the same flux information. Furthermore, the optimization framework can easily be applied regardless of the labelling measurement technology and with all network topologies. In this thesis we present a formal computational framework for direct 13C metabolic flux analysis. The aim of our study is to construct as many linear constraints to the fluxes from the 13C labelling measurements using only computational methods that avoid non-linear techniques and are independent from the type of measurement data, the labelling of external nutrients and the topology of the metabolic network. The presented framework is the first representative of the direct approach for 13C metabolic flux analysis that is free from restricting assumptions made about these parameters.In our framework, measurement data is first propagated from the measured metabolites to other metabolites. The propagation is facilitated by the flow analysis of metabolite fragments in the network. Then new linear constraints to the fluxes are derived from the propagated data by applying the techniques of linear algebra.Based on the results of the fragment flow analysis, we also present an experiment planning method that selects sets of metabolites whose relative abundances of different labelling patterns are most useful for 13C metabolic flux analysis. Furthermore, we give computational tools to process raw 13C labelling data produced by tandem mass spectrometry to a form suitable for 13C metabolic flux analysis.

Näkövammaisten tietokoneavusteinen tiedon hankinta

The study examines various uses of computer technology in acquisition of information for visually impaired people. For this study 29 visually impaired persons took part in a survey about their experiences concerning acquisition of infomation and use of computers, especially with a screen magnification program, a speech synthesizer and a braille display. According to the responses, the evolution of computer technology offers an important possibility for visually impaired people to cope with everyday activities and interacting with the environment. Nevertheless, the functionality of assistive technology needs further development to become more usable and versatile. Since the challenges of independent observation of environment were emphasized in the survey, the study led into developing a portable text vision system called Tekstinäkö. Contrary to typical stand-alone applications, Tekstinäkö system was constructed by combining devices and programs that are readily available on consumer market. As the system operates, pictures are taken by a digital camera and instantly transmitted to a text recognition program in a laptop computer that talks out loud the text using a speech synthesizer. Visually impaired test users described that even unsure interpretations of the texts in the environment given by Tekstinäkö system are at least a welcome addition to complete perception of the environment. It became clear that even with a modest development work it is possible to bring new, useful and valuable methods to everyday life of disabled people. Unconventional production process of the system appeared to be efficient as well. Achieved results and the proposed working model offer one suggestion for giving enough attention to easily overlooked needs of the people with special abilities. ACM Computing Classification System (1998): K.4.2 Social Issues: Assistive technologies for persons with disabilities I.4.9 Image processing and computer vision: Applications Keywords: Visually impaired, computer-assisted, information, acquisition, assistive technology, computer, screen magnification program, speech synthesizer, braille display, survey, testing, text recognition, camera, text, perception, picture, environment, trasportation, guidance, independence, vision, disabled, blind, speech, synthesizer, braille, software engineering, programming, program, system, freeware, shareware, open source, Tekstinäkö, text vision, TopOCR, Autohotkey, computer engineering, computer science

Ympäristöluvan ja kasvihuonekaasujen päästöluvan yhdentäminen : Lupajärjestelmien oikeudellisen integroinnin tarkastelu

Ympäristönsuojeluoikeudellisessa sääntelyssä on sekä kansainvälisesti että kansallisesti viime vuosikymmeninä tavoiteltu lupajärjestelmien yhdentämistä. OECD:ssä esitettiin jäsenmaille suositus pilaantumiskontrollin lainsäädännölliseksi yhtenäistämiseksi vuonna 1991. Samaan aikaan EU:ssa alettiin valmistella ohjausvälinettä yhdennettyyn pilaantumisen ehkäisemisen ja vähentämisen sääntelyyn, IPPC- eli YPEV-direktiiviä (96/61/EY). Suomessa direktiivi saatettiin voimaan ympäristönsuojelulainsäädännön uudistuksen yhteydessä ympäristönsuojelulailla (86/2000, YSL). Sittemmin maailmanyhteisön keskiöön yltänyttä, YK:n ilmastopuitesopimukseen ja edelleen Kioton pöytäkirjaan pohjaavaa kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistä säännellään EU:ssa erillisellä päästökauppadirektiivillä (2003/87/EY). Direktiivi on Suomessa implementoitu päästökauppalailla (683/2004, PKL). Mainitut direktiivit sisältävät kumpikin lupajärjestelmän: YPEV-direktiivi ympäristölupajärjestelmän ja päästökauppadirektiivi kasvihuonekaasujen päästölupajärjestelmän. Näiden synergistä koordinointia tai sovittamista toisiinsa painotetaan toistuvasti päästökauppadirektiivin valmisteluasiakirjoissa. Päästökauppadirektiivin 8 artiklassa säädetään lupajärjestelmien koordinoinnin ja samalla tämän työn kysymyksenasettelun kannalta keskeisesti direktiiveihin pohjaavien lupien keskinäisestä sovittamisesta. Ympäristölupasäännöstö ja kasvihuonekaasujen päästölupasäännöstö (päästöoikeussäännöstö) ilmentävät kuitenkin kahta perustaltaan erilaista päästökontrollin ohjausvälinettä. Ympäristölupajärjestelmä on osa perinteistä hallinnollista sääntelyjärjestelmää, jossa yksittäisillä laitoskohtaisilla lupapäätöksillä ja niihin sisältyvillä lupamääräyksillä ohjataan toimintojen ympäristöllisiä vaikutuksia. Päästöoikeussäännöstö puolestaan rakentuu uudemman, markkinapohjaisiin mekanismeihin pohjaavan sääntelyn varaan. Päästöoikeuslupa nähdään valvonnallisena ja informatiivisena hallinnollis-teknisenä lupana, joka ei itsessään sisällä päästörajoituksia, vaan edulliset ympäristövaikutukset välittyvät päästökauppajärjestelmässä säännellyn päästöoikeuksien kokonaismäärän kautta. Ympäristölupa ja kasvihuonekaasujen päästölupa ovat siten oikeudelliselta luonteeltaan varsin eriäviä. Tässä työssä on selvitetty oikeudellisen integroinnin näkökulmasta, miten mainittujen kahden lupajärjestelmän yhdentäminen ilmenee tai miten sen mahdollisesti tulisi ilmetä yhtäältä säädössystematiikassa ja toisaalta hallintotyön organisoinnissa. Eräänlaisena hypoteettisena lähtökohtana työssä on ollut integroinnin edullisuus, joka taas heijastuu integroidun päästösääntelyn ympäristön ja sen elementtien kokonaisuuden painotuksessa. Tutkimuskysymystä on käsitelty lainopillisesti ja oikeusvertailevasti, lisäksi on haastateltu ympäristö- ja päästökauppaviranomaisen edustajaa sekä toiminnanharjoittajatahon edustajaa. Kummankin lupajärjestelmän kansainvälistä, yhteisöoikeudellista ja kansallista säädöspohjaa on tarkasteltu. YSL:n ja PKL:n keskeisiä käsitteitä on analysoitu säädösten soveltamisalojen leikkauskohtien selvittämiseksi. Oikeusvertailevassa osuudessa on tutkittu Ruotsin, Saksan ja Alankomaiden ympäristölupa- ja päästökauppalainsäädäntöä. Vertailtavat maat on valittu siten, että käytetyt implementointiratkaisut edustavat tutkimuskysymyksen kannalta erilaisia vaihtoehtoja. Työn tulosten perusteella voidaan todeta, että lupajärjestelmien menettelyllinen integrointi on mahdollista. Käsiteanalyysissä ei tullut esille seikkoja, jotka estäisivät säännöstöjen yhdentämistä merkittävien soveltamisalaeroavaisuuksien takia, joskin katvealueitakin esiintyy. Tarkastelluista käsitteistä esimerkiksi toiminnanharjoittajan käsite oli likipitäen identtinen kummassakin normistossa, päästön käsite puolestaan määrittää molempia säännöstöjä, mutta sisällöllisesti kuitenkin eroavasti. Toimialakohtaisia eroavaisuuksia sitä vastoin tuli esiin; näihin on tosin vireillä muutoksia sekä yhteisössä että Suomessa. YPEV-säännöstössä niin keskeinen pilaantumisen käsite puuttuu päästökauppanormistosta. Asiantuntijahaastatteluista kävi ilmi, että kaikki tahot pitivät nykyisiä lupajärjestelmiä toimivina; tilanne voi muuttua jos päästökauppajärjestelmä tulevaisuudessa kattaa muita kasvihuonekaasuja. Vertailevan aineiston perusteella havaittiin, että Saksassa lupajärjestelmät on yhdennetty, kun taas Ruotsin eriytetty päästökauppalainsäädäntö vastaa jokseenkin kotimaista. Alankomaiden ratkaisu poikkeaa edellisistä siinä, että kasvihuonekaasujen päästökauppajärjestelmä on yhdistetty jo ennestään säänneltyyn typen oksidien kauppaan. Hollannissa näyttäisi lisäksi olevan valmisteilla mittava lupajärjestelmien uudistaminen, yhdentävään suuntaan. Lupajärjestelmät ovat siis menettelyllisesti yhdennettävissä, mutta aineelliseen integrointiin sen sijaan tarvittaisiin kokonaan uusi lupainstrumentti.

Eläinsuojelu elämänpolitiikkana : Tutkimus eläinasialiikkeestä ja Eläinsuojeluliitto Animalian jäsenistä

Tutkielmassa tarkastellaan perinteiseen, maltilliseen eläinsuojelujärjestöön kuuluvien eläinsuojelijoiden elämänpolitiikkaa ja suomalaista eläinasialiikettä, joka aikaisemmin on hahmotettu lähinnä uuden, radikaalin eläinoikeusaktivismin kautta. Uskontososiologian ja -antropologian alaan sijoittuva tutkimus ottaa osaa sosiologi Anthony Giddensin elämänpolitiikan käsitteestä käytyyn keskusteluun empiirisestä näkökulmasta. Tutkimusongelma on kaksitasoinen.Yksilön tasolla tarkastelu kohdistuu Eläinsuojeluliitto Animaliassa aktiivisesti toimivien eläinsuojelijoiden elämäntapoihin, mielipiteisiin, arvoihin ja ihanteisiin. Liikkeen tasolla tarkastellaan eläinasialiikettä ja sen oletettua jakautumista eläinsuojelu- ja eläinoikeusliikkeisiin. Tutkimuksen taustateorioina ovat Giddensin teoria elämänpolitiikasta sekä filosofi Peter Singerin ja filosofi Tom Reganin teoriat eläinten hyvinvoinnista ja oikeuksista. Suomalaista näkökulmaa eläinasian teoriaan edustavat filosofi Leena Vilkan pohdinnat. Tutkimuksen primääriaineiston muodostavat 12 eläinsuojelijan yksilö- ja ryhmähaastatteluina toteutetut teemahaastattelut sekä 22 eläinsuojelijan lomakekyselynä kerätyt taustatiedot. Sekundääriaineisto koostuu eläinsuojelijoille tehdyistä taustatieto- ja sähköpostihaastatteluista, havainnointiin perustuvasta kenttäpäiväkirjasta, eläinasialiikkeen kirjallisesta materiaalista sekä tutkimusaiheeseen liittyvästä aikaisemmasta tutkimuksesta ja kirjallisuudesta. Tutkimuksen perusteella elämänpolitiikan teoria on käyttökelpoinen arvotutkimuksessa. Eläinsuojelijoiden elämänpolitiikkaa luonnehtivat reflektiivisyys; elämäntavan käyttäminen vaikutuskeinona puoluepolitiikan ohella; yhteiskuntatieteilijä Ronald Inglehartin määrittelyn mukaiset post-materialistiset arvot; tilanne- ja tuotekohtaisesti kontrolloitu tapa kuluttaa; argumentoiva ja vaativa suhtautuminen traditioihin; pyrkimys eroon hierarkioista; paikallisuus toiminnassa ja tavoitteissa; pyrkimys vaikuttaa ihmisten, eläinten ja ympäristön tulevaisuuteen ja kaksijakoinen suhtautuminen asiantuntijoihin. Tutkimuksessa asetetaan kyseenalaiseksi kahden erillisen, suomalaisen eläinasialiikkeen olemassaolo ja osoitetaan, että Suomessa voidaan puhua eläinasialiikkeestä, jossa eri aikakausina, yksilö- ja järjestökohtaisesti, painotetaan aiheittain joko maltillisia tai radikaaleja näkökulmia. Avainsanat: elämänpolitiikka, eläinsuojelu, eläinasialiike, elämäntapa, mielipiteet, arvot, ihanteet

Taloudellinen menestys etusijalla : Suomalaisten pörssiyritysten ympäristöasenteita

Tässä pro gradu -tutkielmassa selvitetään suomalaisten pörssiyritysten ympäristöasenteita. Asenteella tarkoitetaan suhteellisen pysyvää arviota tai toimintavalmiutta suhteessa ympäristöön. Lähtökohtaoletuksena on, että yrityksen perustehtävä on voiton tuottaminen osakkeenomistajille ja erilaisten sidosryhmien hyödyttäminen. Lähdeaineistona ovat yritysten yhteiskuntavastuu- ja ympäristöraportit, jotka on valittu OMX:n pohjoismaisen pörssin listalta niiden yritysten joukosta, joiden kotipaikka on Suomessa, jotka edustavat energian, perusteollisuuden ja yhdyskuntapalveluiden toimialaryhmää, ja jotka ovat julkaisseet erillisen ympäristö- tai yhteiskuntavastuuraportin. Tällaisia yrityksiä ovat Neste Oil, Fortum, Kemira, Outokumpu, Rautaruukki, M-real, Stora Enso ja UPM. Tutkimusmetodina on systemaattinen analyysi, jolla tarkoitetaan käsitteiden ja argumentaation analyysiä sekä johtopäätösten tekemistä analyysin pohjalta. Tutkimuskysymyksiä on kolme: Minkälaisia ympäristöasenteita lähteinä olevat suomalaisten pörssiyritysten ympäristö- ja yhteiskuntavastuuraportit sisältävät? Mitkä tekijät vaikuttavat tutkimuskohteena olevien yritysten ympäristöasenteisiin lähteiden perusteella? Millaisia toimintavalmiuksia yritysten ympäristöasenteet sisältävät lähteiden perusteella? Tutkielma jakaantuu johdannon, taustaluvun ja loppukatsauksen lisäksi kolmeen päälukuun. Taustaluvussa esitellään ihmis-, tekniikka- ja luontokeskeinen ympäristöasenne. Tämä kolmijako ja näiden eri asenteiden piirteet muodostavat haravan lähteiden analysoinnille sen selvittämiseksi, millainen asenne tutkimuksen kohteeksi valituilla yrityksillä on ympäristöön. Ensimmäisessä pääluvussa tarkastellaan kestävää kehitystä ja sen periaatteiden noudattamista, luonnonvarojen käyttöä raaka-aineena sekä toiminnalle asetettuja tavoitteita ja asiakkaiden toiveisiin vastaamista. Yritykset pyrkivät suojelemaan luontoa tuleville sukupolville, kehittämään ympäristömyötäisempiä tuotteita, käyttämään luonnonvaroja kestävästi ja hallitsemaan päästöjen ja jätteiden syntymistä teknisillä ratkaisuilla ja kierrätyksellä. Toisessa pääluvussa tarkastellaan taloudellisen menestyksen ja ympäristön hallinnan vaikutusta yritysten ympäristöasenteisiin. Asenteisiin vaikuttavat taloudellisen menestyksen saavuttaminen, hiilidioksidipäästöjen vähentäminen, ympäristöpoliittiset ohjauskeinot ja ympäristöasioiden hallinta. Kolmannessa pääluvussa tarkastellaan yritystoiminnan ympäristövaikutuksia, niiden taustalla olevia asenteita sekä millaisia toimintavalmiuksia asenteet sisältävät. Tällaisia toimintavalmiuksia ovat yritysten osallistuminen ympäristönsuojeluun, yrityksen ympäristövaikutukset sekä yhteistyö ympäristöjärjestöjen kanssa ja ympäristöntutkimus. Yritysten asenne ympäristöön on pääsääntöisesti ihmis- ja tekniikkakeskeinen. Luontokeskeinen asenne ympäristöön tulee raporteissa esille vain harvoin, esimerkiksi kuvattaessa ympäristövaikutuksia ekosysteemin ja luonnon monimuotoisuuden kannalta. Yritysten asenne ympäristöön painottuu tällöinkin ihmis- ja tekniikkakeskeiseksi, sillä ympäristönsuojelun motiivina voi olla vain ympäristöpoliittisiin vaatimuksiin vastaaminen tai yrityskuvan parantaminen.

Ihmisen kokoinen tehtävä : Tutkimus lähetysharrastuksesta ja lähetyskasvatuksesta Opiskelijain Lähetysliitossa (OL)

Tutkimus koskee lähetystyöhön liittyvää vapaaehtoistyötä lähetysharrastuksen ja lähetyskasvatuksen ilmentäjänä. Tutkimuskontekstina on kristillinen opiskelijajärjestö Opiskelijain Lähetysliitto (OL). Tutkimuskysymykset ovat: Millainen lähetysharrastuksen konteksti OL on ollut vuosina 1972–2000? Millaista on OL:n antama lähetyskasvatus? Miksi nuorena aikuisena on toteutettu lähetysharrastusta OL:ssä? Miten tavoitteisuus ja intentionaalisuus ilmenevät OL:n vapaaehtoisilla? Tutkimusaineistona ovat OL:n arkisto- materiaalista toimintakertomukset ja jäsenanomukset, sekä haastattelut, joihin osallistuivat vuosien 1972–2000 kaikki 25 OL:n entistä puheenjohtajaa. Haastatteluista 20 oli teemahaastattelua ja viisi suoritettiin sähköpostitse. Arkisto- ja haastatteluaineisto analysoitiin laadullisella ja määrällisellä sisällönanalyysillä aineisto- ja teorialähtöisesti. Analysoinnin apuna käytettiin Atlas-ti ja Excel-tietokoneohjelmia. Tutkimuksen uskonnon- pedagogisina lähtökohtina ovat tilannesidonnainen oppimiskäsitys, erityisesti Laven ja Wengerin (1999) teoria sekä tavoitteisuuden ja intentionaalisuuden käsitteet Kansasen (1981, 2004) määritteleminä. Analysointirunkona koetellaan kasvatusmenetelmien yhteydessä Jonassenin (1995) mielekkään oppimisen kriteereitä ja osallistumissyiden kohdalla Yeungin (2004) vapaaehtoismotivaation mallia. Arkistoaineiston analyysi osoitti, että OL järjestönä muistuttaa seurakuntien lähetystoimintaa toimintaan osallistuvien määrien ja toimintamuotojen osalta, mutta poikkeaa siitä jäsenistön ikärakenteen puolesta. Haastatteluaineiston pohjalta tutkimuksessa luotiin OL:n lähetyskasvatuksen malli, jossa OL esiintyy oppimis- ympäristönä arvomaailman, kasvatustavoitteiden ja kasvatusmenetelmien näkökulmista. OL:n arvomaailmaa kuvaa post-moderni sekä-että -eetos, mikä näkyy ekumeenisena kristillisyytenä sekä kokonaisvaltaisena lähetyskäsityksenä. OL:n lähetyskasvatuksen mallin ytimen muodostavat tavoitteet. Päätavoitteena on lähetys- harrastuksen synty ja syveneminen, jonka alatavoitteita ovat: lähetyskipinän syttyminen, lähetysidentiteetin kehittyminen ja lähetystyöstä vastuunkantaminen jo nyt. Päätavoite sisältää siten emotionaalisen, kognitiivisen ja pragmaattisen ulottuvuuden. Sivutavoitteista horisontaalisia ovat omaan yhteisöön ja globaaliin maailmaan sosiaalistuminen, vertikaalisia taas ovat kristillisen spiritualiteetin kehittyminen ja uskonnollisen toiseuden kohtaamisen oppiminen. Pää- ja sivutavoitteet kuuluvat yhteen, sillä sivutavoitteiden tarkoitus on tukea päätavoitteen toteutumista. Tutkimus esittää, että tavoitteet kuvaavat yleisemminkin lähetyskasvatuksen tavoitteita, ja että niiden kautta voidaan hahmottaa lähetyskasvatuksen suhdetta missiologiaan ja piirteitä uskontokasvatuksen alueena. Mielekkään oppimisen kriteereistä tärkeimmiksi nousivat kontekstuaalisuus ja transfer. Kontekstuaalisuus merkitsi esimerkiksi lähetystyön konkreettista tukemista. Sen sijaan eri kulttuurien ja uskontojen konteksteissa lähetystyön tekemiseen tutustuminen tapahtui lähinnä asiantuntijaluennoilla. Kriteerien parempaan toteutumiseen havaittiin tarvittavan tiedostavampaa ohjausta ja tavoitteiden hahmottamista OL:n vastuunkantajien, asiantuntijoiden ja osallistujien parissa. OL:ään osallistumissyyt olivat haastatteluaineistossa yhtä moninaisia kuin muissakin vapaaehtoistyön tutkimuksissa, ja toisaalta niissä korostuivat nuorille ja nuorille aikuisille tyypilliset piirteet. Vertailemalla painotuksia Yeungin ja OL:n lähetyskasvatuksen mallien kautta muodostettiin OL:ään liittyvät lähetysharrastuksen orientaatiot, joita ovat: oman spiritualiteetin kehittäminen, yhdessä tekeminen, yhteisön kehittäminen ja lähetysprofessio. Orientaatiot ilmentävät lähetysharrastuksen vertikaalisesti ja horisontaalisesti sekä ulos- ja sisäänpäin suuntautuneita elementtejä. Tutkimuksen mukaan vahvasti sitoutuneilla vapaaehtoisilla näyttää olevan selkeä käsitys kasvatustoiminnan tavoitteisuudesta. Intentionaalisuudessa havaittiin eroja sekä sisällössä että määrässä. Osalle kasvatukselliset päämäärät ovat olleet vahvemmin osana vapaaehtoistyötä, kun taas osalla painopiste on ollut enemmän omassa osallistumisessa. Paljon intentionaalisuutta ilmeni yhteisön kehittämisen orientaatiossa. Lähetysprofession orientaatiossa tuotiin esille evankeliointia ja/tai lähetyskasvatusta sekä OL:ssä että OL:n ulkopuolella. Avainsanat: lähetysharrastus, lähetyskasvatus, lähetystyö, vapaaehtoistyö, opiskelijajärjestö

Tiedon jakaminen tiimityössä

Knowledge-sharing in a teamwork The study examines the link between knowledge-sharing that takes place in a team and the dimensions and objectives of the team s activities. The question the study poses is: How does knowledge-sharing in a team relate to the team s activities? The exchange of knowledge is examined using knowledge-sharing networks and the conversion model, which describes the process of knowledge formation. The answer to the question is sought through four empirical articles describing the activities of a team from the viewpoint of quality, fairness, power related to knowledge management, and performance. One of the articles used in the study describes the role of networks in work life more generally. It attempts to shed light on the manner in which team-related networks operate as part of a more extensive structure of organizational networks. Finland is one of the most eager users of teamwork, if numbers are used as a yardstick. About half of all Finnish wage earners worked in teams in 2009, and comparisons show that the use of teams in Finland is above the EU average. This study focuses on so-called semi-autonomous teams, which carry out permanent work tasks. In such teams, tasks are interdependent, and teams are jointly responsible for ensuring that the work is done. Team members may also, at least to some extent, agree between themselves on how the tasks are carried out and are able to take part in the decision-making process. Such teamwork makes knowledge-sharing an important element for the team s activities. Knowledge and knowledge-sharing have become a major resource, allowing organizations to operate and even compete in today s increasingly competitive markets. A single team or a single organization cannot, however, possess all the knowledge required for carrying out the tasks assigned to it. Although it is difficult to copy the knowledge generated in an organization, it is important to share the knowledge within and between organizations. External links supply teams and organizations with important knowledge that allows them to keep their operations up-to-date and their structures well-functioning. In fact, knowledge provides teams and organizations with an intangible resource that improves their capacity to interact with their environment and to adjust to it. For this reason, it is important to examine both the internal and external knowledge-sharing taking place in a team. The findings of the study show that in terms of quality, fairness, performance and the knowledge management issues concerning a team, its social network structure is both internally and externally connected with its activities. A team structure that is internally coherent and at the same time open to external contacts, is, with certain restrictions, connected with the quality, fairness, and performance of the team. The restrictions concern differences between procedural and interactional justice, public and private sectors, and the team leaders and ordinary team members. The role of the team leader is closely connected with the management of networks that are considered valuable. The results of the study indicate that teamwork is supervisor-dominated. Thus, teamwork does not substantially strengthen the influence of individual employees as players in knowledge-transfer networks. However, ordinary team members possess important peer contacts inside the organization. Teamwork clearly allows employees to interact in a democratic manner, and here the transfer of tacit knowledge plays an important role. Keywords: teamwork, knowledge-sharing, social networks, organization

Endoplasmic reticulum stress and cell death mechanisms in the cell model of Huntington’s disease

This thesis clarifies important molecular pathways that are activated during the cell death observed in Huntington’s disease. Huntington’s disease is one of the most common inherited neurodegenerative diseases, which is primarily inherited in an autosomal dominant manner. HD is caused by an expansion of CAG repeats in the first exon of the IT15 gene. IT15 encodes the production of a Huntington’s disease protein huntingtin. Mutation of the IT15 gene results in a long stretch of polyQ residues close to the amino-terminal region of huntingtin. Huntington’s disease is a fatal autosomal neurodegenerative disorder. Despite the current knowledge of HD, the precise mechanism behind the selective neuronal death, and how the disease propagates, still remains an enigma. The studies mainly focused on the control of endoplasmic reticulum (ER) stress triggered by the mutant huntingtin proteins. The ER is a delicate organelle having essential roles in protein folding and calcium regulation. Even the slightest perturbations on ER homeostasis are effective enough to trigger ER stress and its adaptation pathways, called unfolded protein response (UPR). UPR is essential for cellular homeostasis and it adapts ER to the changing environment and decreases ER stress. If adaptation processes fail and stress is excessive and prolonged; irreversible cell death pathways are engaged. The results showed that inhibition of ER stress with chemical agents are able to decrease cell death and formation of toxic cell aggregates caused by mutant huntingtin proteins. The study concentrated also to the NF-κB (nuclear factor-kappaB) pathway, which is activated during ER stress. NF-κB pathway is capable to regulate the levels of important cellular antioxidants. Cellular antioxidants provide a first line of defence against excess reactive oxygen species. Excess accumulation of reactive oxygen species and subsequent activation of oxidative stress damages motley of vital cellular processes and induce cell degeneration. Data showed that mutant huntingtin proteins downregulate the expression levels of NF-κB and vital antioxidants, which was followed by increased oxidative stress and cell death. Treatment with antioxidants and inhibition of oxidative stress were able to counteract these adverse effects. In addition, thesis connects ER stress caused by mutant huntingtin to the cytoprotective autophagy. Autophagy sustains cellular balance by degrading potentially toxic cell proteins and components observed in Huntington’s disease. The results revealed that cytoprotective autophagy is active at the early points (24h) of ER stress after expression of mutant huntingtin proteins. GADD34 (growth arrest and DNA damage-inducible gene 34), which is previously connected to the regulation of translation during cell stress, was shown to control the stimulation of autophagy. However, GADD34 and autophagy were downregulated at later time points (48h) during mutant huntingtin proteins induced ER stress, and subsequently cell survival decreased. Overexpression GADD34 enhanced autophagy and decreased cell death, indicating that GADD34 plays a critical role in cell protection. The thesis reveales new interesting data about the neuronal cell death pathways seen in Huntington’s disease, and how cell degeneration is partly counteracted by various therapeutic agents. Expression of mutant huntingtin proteins is shown to alter signaling events that control ER stress, oxidative stress and autophagy. Despite that Huntington’s disease is mainly an untreatable disorder; these findings offer potential targets and neuroprotective strategies in designing novel therapies for Huntington’s disease.

Food intake, growth and social interactions of signal crayfish, Pacifastacus leniusculus (Dana)

The knowledge about the optimal rearing conditions, such as water temperature and quality, photoperiod and density, with the understanding of animal nutritional requirements forms the basis of economically stable aquaculture for freshwater crayfish. However, the shift from a natural environment to effective culture conditions induces several changes, not only at the population level, but also at the individual level. The social contacts between conspecifics increase with increasing animal density. The competition for limited resources (e.g. food, shelter, mates) is more severe with the presence of agonistic behaviour and may lead to unequal distribution of these. The objectives of this study were to: 1) study the distribution of a common food resource between communally reared signal crayfish (Pacifastacus leniusculus) and to assign potential feeding hierarchy on the basis of individual food intake measurements, 2) explore the possibilities of size distribution manipulations to affect population dynamics and food intake to improve growth and survival in culture and 3) study the effect of food ration and spatial distribution on food intake and to explore the effect of temperature and food ration on growth and body composition of freshwater crayfish. The feeding ranks between animals were assigned with a new method for individual food intake measurement of communally reared crayfish. This technique has a high feasibility and a great potential to be applied in crayfish aquaculture studies. In this study, signal crayfish showed high size-related variability in food consumption both among individuals within a group (inter-individual) and within individual day-to-day variation (intra-individual). Increased competition for food led to an unequal distribution of this resource and this may be a reason for large growth differences between animals. The consumption was significantly higher when reared individually in comparison with communal housing. These results suggest that communally housed crayfish form a feeding hierarchy and that the animal size is the major factor controlling the position in this hierarchy. The optimisation of the social environment ( social conditions ) was evaluated in this study as a new approach to crayfish aquaculture. The results showed that the absence of conspecifics (individual rearing vs. communal housing) affects growth rate, food intake and the proportion of injured animals, whereas size variation between animals influences the number and duration of agonistic encounters. In addition, animal size had a strong influence on the fighting success of signal crayfish reared in a social milieu with a wide size variation of conspecifics. Larger individuals initiated and won most of the competitions, which suggests size-based social hierarchy of P. leniusculus. This is further supported by the fact that the length and weight gain of smaller animals increased after size grading, maybe because of a better access to the food resource due to diminished social pressure. However, the high dominance index was not based on size under conditions of limited size variation, e.g. those characteristic of restocked natural populations and aquaculture, indicating the important role of behaviour on social hierarchy.

Use of ecological information in urban planning

Urbanization leads to irreversible land-use change, which has ecological consequences such as the loss and fragmentation of green areas, and structural and functional changes in terrestrial and aquatic ecosystems. These consequences diminish ecosystem services important for human populations living in urban areas. All this results in a conflict situation: how to simultaneously meet the needs of city growth and the principles of sustainable development, and especially conserve important green areas within and around built-up areas? Urban planners and decisionmakers have an important role in this, since they must use the ecological information mainly from species and biotope inventories and biodiversity impact assessments in determining the conservation values of green areas. The main aim of this thesis was to study the use of ecological information in the urban land-use planning and decisionmaking process in the Helsinki Metropolitan Area, Finland. At first, the literature on ecological-social systems linkages related to urban planning was reviewed. Based on the review, a theoretical and conceptual framework for the research on Finnish urban setting was adapted. Secondly, factors determining the importance and effectiveness of incorporation of ecological information into the urban planning process, and the challenges related to the use of ecological information were studied. Thirdly, the importance and use of Local Ecological Knowledge in urban planning were investigated. Then, factors determining the consideration of urban green areas and related ecological information in political land-use decisionmaking were studied. Finally, in a case study illustrating the above considerations, the importance of urban stream ecosystems in the land-use planning was investigated. This thesis demonstrated that although there are several challenges in using ecological information effectively, it is considered as an increasingly important part of the basic information used in urban planning and decisionmaking process. The basic determinants for this are the recent changes in environmental legislation, but also the increasing appreciation of green areas and their conservation values by all the stakeholders. In addition, Local Ecological Knowledge in its several forms can be a source of ecological information for planners if incorporated effectively into the process. This study also showed that rare or endangered species and biotopes, and related ecological information receive priority in the urban planning process and usually pass through the decisionmaking system. Furthermore, the stream Rekolanoja case indicates that planners and residents see the value of urban stream ecosystem as increasingly important for the local health and social values, such as recreation and stress relief.

Effects of environmental variation on ecological and evolutionary dynamics

Environmental variation is a fact of life for all the species on earth: for any population of any particular species, the local environmental conditions are liable to vary in both time and space. In today's world, anthropogenic activity is causing habitat loss and fragmentation for many species, which may profoundly alter the characteristics of environmental variation in remaining habitat. Previous research indicates that, as habitat is lost, the spatial configuration of remaining habitat will increasingly affect the dynamics by which populations are governed. Through the use of mathematical models, this thesis asks how environmental variation interacts with species properties to influence population dynamics, local adaptation, and dispersal evolution. More specifically, we couple continuous-time continuous-space stochastic population dynamic models to landscape models. We manipulate environmental variation via parameters such as mean patch size, patch density, and patch longevity. Among other findings, we show that a mixture of high and low quality habitat is commonly better for a population than uniformly mediocre habitat. This conclusion is justified by purely ecological arguments, yet the positive effects of landscape heterogeneity may be enhanced further by local adaptation, and by the evolution of short-ranged dispersal. The predicted evolutionary responses to environmental variation are complex, however, since they involve numerous conflicting factors. We discuss why the species that have high levels of local adaptation within their ranges may not be the same species that benefit from local adaptation during range expansion. We show how habitat loss can lead to either increased or decreased selection for dispersal depending on the type of habitat and the manner in which it is lost. To study the models, we develop a recent analytical method, Perturbation expansion, to enable the incorporation of environmental variation. Within this context, we use two methods to address evolutionary dynamics: Adaptive dynamics, which assumes mutations occur infrequently so that the ecological and evolutionary timescales can be separated, and via Genotype distributions, which assume mutations are more frequent. The two approaches generally lead to similar predictions yet, exceptionally, we show how the evolutionary response of dispersal behaviour to habitat turnover may qualitatively depend on the mutation rate.

Living on voles - plastic life of the Ural owl

Individuals face variable environmental conditions during their life. This may be due to migration, dispersion, environmental changes or, for example, annual variation in weather conditions. Genetic adaptation to a novel environment happens through natural selection. Phenotypic plasticity allows, however, a quick individual response to a new environment. Phenotypic plasticity may also be beneficial for individual if the environment is highly variable. For example, eggs are costly to produce. If the food conditions vary significantly between breeding seasons it is useful to be able to adjust the clutch and egg size according to the food abundance. In this thesis I use Ural owl vole system to study phenotypic plasticity and natural selection using a number of reproduction related traits. The Ural owl (Strix uralensis) is a long-lived and sedentary species. The reproduction and survival of the Ural owl, in fact their whole life, is tied to the dramatically fluctuating vole densities. Ural owls do not cause vole cycles but they have to adjust their behaviour to the rather predictable population fluctuations of these small mammals. Earlier work with this system has shown that Ural owl laying date and clutch size are plastic in relation to vole abundance. Further, individual laying date clutch size reaction norms have been shown to vary in the amount of plasticity. My work extends the knowledge of natural selection and phenotypic plasticity in traits related to reproduction. I show that egg size, timing of the onset of incubation and nest defense aggressiveness are plastic traits with fitness consequences for the Ural owl. Although egg size is in general thought to be a fixed characteristic of an individual, this highly heritable trait in the Ural owl is also remarkably plastic in relation to the changes in vole numbers, Ural owls are laying the largest eggs when their prey is most abundant. Timing of the onset of incubation is an individual-specific property and plastic in relation to clutch size. Timing of incubation is an important underlying cause for asynchronous hatching in birds. Asynchronous hatching is beneficial to offspring survival in Ural owl. Hence, timing of the onset of incubation may also be under natural selection. Ural owl females also adjust their nest defense aggressiveness according to the vole dynamics, being most aggressive in years when they produce the largest broods. Individual females show different levels of nest defense aggressiveness. Aggressiveness is positively correlated with the phenotypic plasticity of aggressiveness. As elevated nest defense aggressiveness is selected for, it may promote the plasticity of aggressive nest defense behaviour. All the studied traits are repeatable or heritable on individual level, and their expression is either directly or indirectly sensitive to changes in vole numbers. My work considers a number of important fitness-related traits showing phenotypic plasticity in all of them. Further, in two chapters I show that there is individual variation in the amount of plasticity exhibited. These findings on plasticity in reproduction related traits suggest that variable environments indeed promote plasticity.

Evaluation of methods and applications for behavioural profiling of transgenic mice

During the last 10-15 years interest in mouse behavioural analysis has evolved considerably. The driving force is development in molecular biological techniques that allow manipulation of the mouse genome by changing the expression of genes. Therefore, with some limitations it is possible to study how genes participate in regulation of physiological functions and to create models explaining genetic contribution to various pathological conditions. The first aim of our study was to establish a framework for behavioural phenotyping of genetically modified mice. We established comprehensive battery of tests for the initial screening of mutant mice. These included tests for exploratory and locomotor activity, emotional behaviour, sensory functions, and cognitive performance. Our interest was in the behavioural patterns of common background strains used for genetic manipulations in mice. Additionally we studied the behavioural effect of sex differences, test history, and individual housing. Our findings highlight the importance of careful consideration of genetic background for analysis of mutant mice. It was evident that some backgrounds may mask or modify the behavioural phenotype of mutants and thereby lead to false positive or negative findings. Moreover, there is no universal strain that is equally suitable for all tests, and using different backgrounds allows one to address possible phenotype modifying factors. We discovered that previous experience affected performance in several tasks. The most sensitive traits were the exploratory and emotional behaviour, as well as motor and nociceptive functions. Therefore, it may be essential to repeat some of the tests in naïve animals for assuring the phenotype. Social isolation for a long time period had strong effects on exploratory behaviour, but also on learning and memory. All experiments revealed significant interactions between strain and environmental factors (test history or housing condition) indicating genotype-dependent effects of environmental manipulations. Several mutant line analyses utilize this information. For example, we studied mice overexpressing as well as those lacking extracellular matrix protein heparin-binding growth-associated molecule (HB-GAM), and mice lacking N-syndecan (a receptor for HB-GAM). All mutant mice appeared to be fertile and healthy, without any apparent neurological or sensory defects. The lack of HB-GAM and N-syndecan, however, significantly reduced the learning capacity of the mice. On the other hand, overexpression of HB-GAM resulted in facilitated learning. Moreover, HB-GAM knockout mice displayed higher anxiety-like behaviour, whereas anxiety was reduced in HB-GAM overexpressing mice. Changes in hippocampal plasticity accompanied the behavioural phenotypes. We conclude that HB-GAM and N-syndecan are involved in the modulation of synaptic plasticity in hippocampus and play a role in regulation of anxiety- and learning-related behaviour.

Pathogenicity, functional significance and clinical phenotype of mismatch repair gene MSH2 variants found in cancer patients

DNA ja siinä sijaitsevat geenit ohjaavat kaikkea solujen toimintaa. DNA-molekyyleihin kuitenkin kertyy mutaatioita sekä ympäristön vaikutuksen, että solujen oman toiminnan tuloksena. Mikäli virheitä ei korjata, saattaa tuloksena olla solun muuttuminen syöpäsoluksi. Soluilla onkin käytössä useita DNA-virheiden korjausmekanismeja, joista yksi on ns. mismatch repair (MMR). MMR vastaa DNA:n kahdentumisessa syntyvien virheiden korjauksesta. Periytyvät mutaatiot geeneissä, jotka vastaavat MMR-proteiinien rakentamisesta, aiheuttavat ongelmia DNA:n korjauksessa ja altistavat kantajansa periytyvälle ei-polypoottiselle paksusuolisyöpäoireyhtymälle (hereditary nonpolyposis colorectal cancer, HNPCC). Yleisimmin mutatoituneet MMR-geenit ovat MLH1 ja MSH2. HNPCC periytyy vallitsevasti, eli jo toiselta vanhemmalta peritty geenivirhe altistaa syövälle. MMR-geenivirheen kantaja sairastuu syöpään elämänsä aikana suurella todennäköisyydellä, ja sairastumisikä on vain noin 40 vuotta. Syövälle altistavan geenivirheen löytäminen mutaation kantajilta on hyvin tärkeää, sillä säännöllinen seuranta mahdollistaa kehittymässä olevan kasvaimen havaitsemisen ja poistamisen jo aikaisessa vaiheessa. Tämän on osoitettu alentavan syöpäkuolleisuutta merkittävästi. Varma tieto altistuksen alkuperästä on tärkeä myös niille syöpäsuvun jäsenille, jotka eivät kanna kyseistä mutaatiota. Syövälle altistavien mutaatioiden ohella MMR-geeneistä löydetään säännöllisesti muutoksia, jotka ovat normaalia henkilöiden välistä geneettistä vaihtelua, eikä niiden oleteta lisäävän syöpäaltistusta. Altistavien mutaatioiden erottaminen näistä neutraaleista variaatioista on vaikeaa, mutta välttämätöntä altistuneiden tehokkaan seurannan varmistamiseksi. Tässä väitöskirjassa tutkittiin 18:a MSH2 -geenin mutaatiota. Mutaatiot oli löydetty perheistä, joissa esiintyi paljon syöpiä, mutta niiden vaikutus DNA:n korjaustehoon ja syöpäaltistukseen oli epäselvä. Työssä tutkittiin kunkin mutaation vaikutusta MSH2-proteiinin normaaliin toimintaan, ja tuloksia verrattiin potilaiden ja sukujen kliinisiin tietoihin. Tutkituista mutaatiosta 12 aiheutti puutteita MMR-korjauksessa. Nämä mutaatiot tulkittiin syövälle altistaviksi. Analyyseissä normaalisti toimineet 4 mutaatiota eivät todennäköisesti ole syynä syövän syntyyn kyseisillä perheillä. Tulkinta jätettiin avoimeksi 2 mutaation kohdalla. Tutkimuksesta hyötyivät suoraan kuvattujen mutaatioiden kantajaperheet, joiden geenivirheen syöpäaltistuksesta saatiin tietoa, mahdollistaen perinnöllisyysneuvonnan ja seurannan kohdentamisen sitä tarvitseville. Työ selvensi myös mekanismeja, joilla mutatoitunut MSH2-proteiini voi menettää toimintakykynsä.

The role of productivity in the ecological and evolutionary dynamics of predator-prey interaction

Productivity is predicted to drive the ecological and evolutionary dynamics of predator-prey interaction through changes in resource allocation between different traits. However, resources are seldom constantly available and thus temporal variation in productivity could have considerable effect on the species' potential to evolve. To study this, three long-term microbial laboratory experiments were established where Serratia marcescens prey bacteria was exposed to predation of protist Tetrahymena thermophila in different prey resource environments. The consequences of prey resource availability for the ecological properties of the predator-prey system, such as trophic dynamics, stability, and virulence, were determined. The evolutionary changes in species traits and prey genetic diversity were measured. The prey defence evolved stronger in high productivity environment. Increased allocation to defence incurred cost in terms of reduced prey resource use ability, which probably constrained prey evolution by increasing the effect of resource competition. However, the magnitude of this trade-off diminished when measured in high resource concentrations. Predation selected for white, non-pigmented, highly defensive prey clones that produced predation resistant biofilm. The biofilm defence was also potentially accompanied with cytotoxicity for predators and could have been traded off with high motility. Evidence for the evolution of predators was also found in one experiment suggesting that co-evolutionary dynamics could affect the evolution and ecology of predator-prey interaction. Temporal variation in resource availability increased variation in predator densities leading to temporally fluctuating selection for prey defences and resource use ability. Temporal variation in resource availability was also able to constrain prey evolution when the allocation to defence incurred high cost. However, when the magnitude of prey trade-off was small and the resource turnover was periodically high, temporal variation facilitated the formation of predator resistant biofilm. The evolution of prey defence constrained the transfer of energy from basal to higher trophic levels, decreasing the strength of top-down regulation on prey community. Predation and temporal variation in productivity decreased the stability of populations and prey traits in general. However, predation-induced destabilization was less pronounced in the high productivity environment where the evolution of prey defence was stronger. In addition, evolution of prey defence weakened the environmental variation induced destabilization of predator population dynamics. Moreover, protozoan predation decreased the S. marcescens virulence in the insect host moth (Parasemia plantaginis) suggesting that species interactions outside the context of host-pathogen relationship could be important indirect drivers for the evolution of pathogenesis. This thesis demonstrates that rapid evolution can affect various ecological properties of predator-prey interaction. The effect of evolution on the ecological dynamics depended on the productivity of the environment, being most evident in the constant environments with high productivity.