Når vi kartlegger bestander og undersøker livet i havet, bruker havforskerne ulike metoder for å samle inn data, for eksempel videorigg, trål og håv. Men kan man finne ut hvem som er i vannet, hvem som svømte eller krøp forbi, ved hjelp av en enkel vannprøve?
Det prøver havforsker Jon-Ivar Westgaard å få svar på.
Mens andre forskere om bord på forskningsfartøyet Kristine Bonnevie drar opp trålhal etter trålhal fulle av ulike arter, sorterer, teller, sløyer, måler og veier, holder Jon-Ivar hendene rene. Han bruker nemlig en annerledes tilnærming når han undersøker det marine livet.
Havforskningas svar på CSI?
Vi snakker «Environmental» DNA, eller miljø-DNA, oftest kalt eDNA. Kan DNA fortelle forskerne hva som foregår i mørket, på ulike dyp, fra overflate til bunn? Det er i alle fall målet til Jon-Ivar.
– Alle levende organismer avgir arvestoff, altså DNA, til miljøet rundt seg. Dyr som lever i havet etterlater seg genetiske spor gjennom for eksempel avføring, hudceller eller skjell, forklarer forskeren.
De siste fem årene har han sammen med senioringeniør Tanja Hanebrekke vært med kysttoktet ut i Balsfjord i Troms, for å ta eDNA-prøver. På fire ulike steder henter de opp vannprøver fra tre ulike dyp. Først etter at vannprøvene er hentet opp, slipper bunntrålen til.
- Ofte finner vi flere arter i eDNA prøvene enn de som fanges opp i trålen. Men i trålen er det er også arter som vi ikke finner med eDNA. Så vi kan si at metodene utfyller hverandre. Til sammen sitter vi igjen med et mer helhetlig bilde av ulike arter som finnes, for eksempel her i Balsfjord, sier Jon-Ivar.
Det er viktig å ha det gøy på jobb, når man tapper kanne etter kanne med sjøvann ut fra CTDen.
Fotograf:
Vibeke Lund Pettersen/HI
Kanner og slanger er merket med teip i ulike farger, for å sørge for at DNA fra ulike dyp havner i riktig filter når kannen er tom og skal byttes med neste. Maskinen sørger for at vannet dras gjennom slangene i riktig tempo.
Fotograf:
Vibeke Lund Pettersen/HI
De små hvite dingsene som er festet på slangene er filteret som fanger opp mikroskopiske rester av DNA, som ulike arter har lagt igjen i vannet.
Fotograf:
Vibeke Lund Pettersen/HI
1/3
Ingen adgang med skitne klær
For å hente opp DNA fra havet, brukes en CTD. Denne måler blant annet temperatur, saltholdighet og tetthet i vannet. Festet på denne er også en vannhenterkrans. Den kan hente vannprøver fra ulike dyp på veien fra overflaten til bunnen. Vel tilbake på dekk tappes 9 liter sjøvann fra tre ulike dyp over på kanner.
Snart fyller lyden av dryppende vann laboratoriet om bord. Her får ingen uvedkommende komme inn.
– I alle fall ikke folk med skitne klær som kommer fra fiskelab eller tråldekk, sier Tanja strengt idet noen fra mannskapet går forbi.
Det første hun gjorde da hun kom om bord, var nemlig å sterilisere lab og utstyr med klor for å sørge for at det ikke kommer noe uønsket med i prøvene som tas. Fra tre ulike slanger drypper vann ned i en og samme bøtte. På enden av hver slange er det montert et filter som samler opp DNA.
Senioringeniør Tanja Hanebrekke viser frem den ferdig forseglede eDNA-prøven som nå skal fryses ned. Senere skal det analyseres, men det kan ta tid før man har håndfaste resultater å vise til. Foto: Vibeke Lund Pettersen/HI
– Vi unngår at det kommer folk inn her som har vært inne på fiskelaben. Det er viktig å sørge for at prøvene ikke forurenses med DNA herfra siden dette kan påvirke resultatene våre.
DNA-sporene forskerne vil isolere er nemlig så ørsmå at prøvene er veldig sårbare for forurensing fra andre DNA-kilder.
Her er noen av artene i Balsfjord, avslørt gjennom eDNA:
Breiflabben er en ettertraktet matfisk, som er vanlig langs hele norskekysten. Breiflabb er en typisk bunnfisk, selv om den også er funnet høyere i vannsøyla.
Ulvefisk er en fiskeart i familien ålekvabber. Den er den største av de nordatlantiske ålebrosmene og kan bli opptil 75 centimeter lang.
Fotograf:
Thomas de Lange Wenneck / Havforskningsinstituttet
1/12
Avslører «inntrengere»
DNA-prøvene forskerne tar gir oss ikke bare svar på hvilke arter som lever eller beveger seg i et gitt område. De kan også avsløre inntrengere.
– eDNA kan varsle oss om nye arter raskere enn tradisjonelle metoder. Det er ofte lettere å finne rester av arvestoff i vannet, enn å for eksempel få en ny art det ikke er så mange av i trålen, forklarer Jon-Ivar.
Jevnlige DNA-prøver over tid kan også fortelle om endringer i lokale økosystem knyttet til forurensning eller klimaendringer. eDNA brukes allerede for å overvåke mulige endringer i artsmangfoldet under merdene i områder med lakseoppdrett.
- I Balsfjord tar vi prøver årlig for å se om vi oppdager endringer i økosystemet over tid. Da kan man se det i sammenheng med for eksempel temperaturendringer eller ulike menneskelige aktiviteter. Vi kan da se om ulike arter kommer til eller forsvinner når temperaturen i vannet øker.
Tråling er en av metodene forskerne bruker for å kartlegge bestander og artsmangfold. Her sorteres trålfangsten på fiskelaben om bord på Kristine Bonnevie. Foto: Vibeke Lund Pettersen
Kan man telle DNA?
eDNA gir raskere overblikk og krever relativt lite ressurser. I en enkel prøve kan man se etter alt fra bittesmå bakterier til store sjøpattedyr. DNA kan gi forskerne ny kunnskap om såkalt datafattige arter, altså de man vet for lite om fra før. I områder som gjør tråling vanskelig, kan DNA-prøver bidra til ny kunnskap om det marine miljøet.
– Vi prøver også å se om DNA kan fortelle oss hvor mye det er av en art, for eksempel torsk, i et gitt område. I dag kan vi si om det er mer av en art enn av en annen, men vi ser på muligheten for å bruke eDNA til å beregne hvor mye det er av en art i et område, forteller Jon-Ivar.
Om de lykkes, kan bruk av eDNA bidra til billigere, raskere og mindre inngripende overvåking av bestander.
CTD-en på vei over ripa og ned i havet i Balsfjorden i Troms. Foto: Vibeke Lund Pettersen
eDNA er genetisk materiale som frigjøres fra en organisme til miljøet gjennom fysiologiske og mekaniske prosesser.
Det vedvarer i miljøet i noe tid og kan samles inn for analyse.
eDNA fra fisk stammer fra avfallsprodukter, hud/vev, skjell, egg og sæd, slim, blod og kadaver.
eDNA kan samles ved å ta vannprøver i sterile beholdere, og deretter filtrere vannet gjennom sterile filtre med så fint nett at det fanger det genetiske materialet.
DNA som holdes tilbake i filtrene ekstraheres deretter i laboratoriet og kan analyseres.
Hver art får en unik DNA-strekkode som lastes opp i den internasjonale «Barcode of Life» databasen. Per nå inneholder den over 5 millioner strekkoder fra flercellede organismer.
Databasen oppdateres kontinuerlig etter hvert som nye arter og DNA-sekvenser legges inn.
