100 år gamle tegninger er fortsatt viktige verktøy for havforskere

Kunnskap om arter er selve grunnsteinen for nesten all annen biologisk forskning. Uten å vite hvilke arter som utgjør et økosystem, blir det vanskelig å forstå eller forutsi effekter av klimaendringer, tap av biologisk mangfold, spredning av fremmede arter eller annen menneskelig aktivitet. Ofte kan nært beslektede arter ha svært ulike miljøpreferanser, og reagere ulikt på endringer i for eksempel temperatur eller næringstilgang.

Dette er en av grunnene til at artsbestemmelse er viktig når vi studerer dyreplankton. I Havforskningsinstituttets lange tidsserier er det nettopp artssammensetningen av hoppekreps som gir oss bedre forståelse av økosystemets funksjon og årsaker til endringer.

Artsbestemmelse - Kunsten å se

I århundrer har vi mennesker brukt utseende til å identifisere og klassifisere livet på jorda. Fremdeles er det artens utseende som brukes for å beskrive en art. Før kameraene ble oppfunnet, var kunstnere en viktig del av det vitenskapelige arbeidet. Hjelpemiddelet vi bruker for artsbestemmelse i dag er det samme som for 100 år siden: vitenskapelige illustrasjoner og beskrivelser av arter basert på utseende i nøkler og publikasjoner.

For alle som jobber med artsbestemmelse av krepsdyr, er publikasjonene og tegningene til professor Georg Ossian Sars (1837-1927) et uunnværlig verktøy. Sars’ hovedverk, An Account of the Crustacea of Norway, beskriver de fleste krepsdyr i Norge, og er et internasjonalt standardverk den dag i dag. Verket kom ut i perioden 1895–1928 og består av ni bind på til sammen 4 000 sider, gjennomillustrert med briljante tegninger.

Sars hadde den sjeldne evnen til å kombinere eksakte og systematiske observasjoner med kunstneriske talenter innen både tegning og skriving. Via mikroskop risset han sine krepsdyr direkte på kopperplater, som ble brukt til trykking av illustrasjonene. De 100 år gamle illustrasjonene regnes fremdeles blant de internasjonalt fremste for artsbestemmelse av små krepsdyr. Mange har undret seg over de imponerende detaljene han fikk frem i tegningene, selv med de svært enkle hjelpemidler han den gang hadde til rådighet. Det ble sagt at han kunne se detaljer som vi i dag har problemer med å skjelne i avanserte mikroskop.

Til tross for 100 år med internasjonal forskning på krepsdyr, regnes de fleste artene Sars beskrev for over 100 år siden fremdeles som gyldige arter. Også den systematiske inndeling som Sars foretok, er blitt stående så godt som uendret.

Artsbestemmelse av hoppekreps er et utfordrende arbeid, og krever ofte en møysommelig dissekering av de små dyrene. Form på munndeler og benpar er trekk som brukes ved artsbestemmelse. Tegningene til G.O. Sars er til stor hjelp i dette arbeidet. Når vi sitter på laboratoriet og artsbestemmer hoppekreps i planktonprøver, er det altså hans fotspor vi følger.

Nye metoder

I tillegg til den klassiske metoden for artsbestemmelse har vi nå et nytt verktøy som Sars ikke hadde tilgang til for 100 år siden: Oppdagelsen av DNA og genenes komponenter har vært revolusjonerende innenfor det biologiske fagfeltet. Ved hjelp av DNA-strekkoding kan vi identifisere flere arter raskere enn før. DNA-strekkoding kan også avdekke arter som er nye for Norge, og kan brukes for å skille såkalte «kryptiske arter», som ser helt like ut.

Prinsippet for denne typen «artsbestemmelse» er å sammenligne en DNA-sekvens av en ukjent art med kjente sekvenser i et referansebibliotek. Om vi får et treff i databasen, vet vi hvilken art organismen tilhører. Den tradisjonelle måten å bestemme arter på, er både tidkrevende og avhengig av eksperter på artsidentifisering. DNA-analyser er en raskere og billigere måte å få frem store mengder data for artssammensetting.

Så hvorfor telle pigger, når vi har DNA-metoden?

Men, det er et stort MEN. For å bruke DNA til artsbestemmelse, må vi først bygge et kvalitetssikret referansebibliotek, der hver DNA-strekkode er koblet til en kjent art som er artsbestemt av en ekspert ved hjelp av morfologiske trekk. Mangelen på et slikt kvalitetssikret referansebibliotek er i dag den største hindringen for å bruke DNA-strekkoding rutinemessig ved planktonovervåking. Mange av våre planktonarter er ikke strekkodet og finnes derfor ikke i DNA-databasene, og i flere tilfeller er strekkoden knyttet til feil artsnavn.

Havforskningsinstituttet gjennomfører nå et treårig kartleggingsprosjekt på hoppekreps i norske havområder (Hyperbenthic copepods in Norway, HYPCOP). Et av målene i prosjektet er å bygge et pålitelig DNA-referansebibliotek for hoppekreps, som kan benyttes ved fremtidig overvåkning der molekylære metoder tas i bruk. I samarbeid med Artsdatabanken, Universitetsmuseet i Bergen, NIVA og NorBOL (Norwegian Barcode of Life) blir alle arter DNA-strekkodet og lagt inn i referansebiblioteket. En forutsetning for et godt referansebibliotek er at hver art har en sikker artsbestemmelse, før DNA-strekkoding gjennomføres. Dette krever god kompetanse på identifisering av arter, det vil si taksonomi.

Integrering av gammelt og nytt

Dermed er vi tilbake til start: Vi kan ikke bygge et kvalitetssikkert DNA-referansebibliotek uten en artsbestemmelse gjennomført av taksonomer. Taksonomer har fremragende kunnskap og ekspertise på klassifisering av det biologiske mangfoldet, da særlig i form av å kunne skille arter fra hverandre basert på deres utseende. Dessverre er det en stor mangel på slike eksperter i dag, og taksonomer omtales ofte som en utdøende «art». I tillegg vil DNA-analysene avsløre nye arter, kryptiske arter og systematiske problemstillinger som krever ytterligere taksonomisk forskning. Mange forskere mener nå at veien å gå er å integrere morfologisk og molekylær taksonomi, der begge metoder benyttes side om side ved forskning på arter.

Arbeidene og illustrasjonene til Georg Ossian Sars vil derfor fortsette å ha sentral betydning for videre forskning på biologisk mangfold og taksonomiske studier. På dyreplankton-laboratoriet ved Havforskningsinstituttet har publikasjonene til G.O. Sars en fast plass i hylla, og er ofte i bruk av både teknikere og forskere.

Georg Ossian Sars hadde et så stort kunstnerisk talent at onkelen Johan Sebastian Welhaven mente han burde sendes til Düsseldorf for å bli kunstmaler. I stedet ble han forsker, og sin egen illustratør. Heldigvis for oss, valgte han å kombinere pennen med planktonhåv og mikroskop.