Store mengder slam fra bunnen måkes opp i bøtter på dekk. Med prøver av miljø-DNA kan et lite glass med bunnsedimenter gi svaret på hundrevis av arter. Foto: Børge Holte/Havforskningsinstituttet
DNA-tester havet for bedre overvåking i fremtiden
Publisert: 11.02.2021 Oppdatert: 12.02.2021
I Mareano-programmet gjør forskere en omfattende kartlegging av havbunnen i norske havområder. De undersøker alt fra dybde, bunnforhold, biologisk mangfold og dyresamfunn, naturtyper og forurensing i sedimentene.
Siden 2018 har miljø-DNA, også kalt eDNA, vært en del av prøvetakingen på Mareano-toktene. Det vil si at forskerne tar prøver av bunnvann- og sedimenter som deretter analyseres for DNA-spor.
– Målet er at en gang i fremtiden skal det være mulig å ta litt bunnsedimenter i et glass, kjøre det gjennom analysemaskiner, og deretter få vite hvilke hundretalls arter som lever i det spesifikke miljøet, sier Børge Holte, forsker og prosjektleder for eDNA i Mareano.
Alle organismer etterlater DNA-spor
Men hvordan er det mulig å hente ut så mye informasjon fra så små prøver?
Alle levende organismer avgir arvestoff, eller DNA, til miljøet rundt seg. Dyr som lever i vann avgir celler gjennom for eksempel avføring, hudceller, eller skjell. Og siden DNA finnes i alle celler, vil enhver organisme etterlate genetiske spor i det miljøet den oppholder seg i.
Dermed kan analyser av genetiske spor i vannprøver eller bunnsedimenter gi betydelig informasjon om hvilke arter som lever i økosystemet. Slike prøver kalles miljø-DNA, eller eDNA der e står for «environmental».
I vann brytes miljø-DNA i døde celler så raskt ned at undersøkelser av miljø-DNA vil gi et tilnærmet sanntidsbilde over hvilke arter som oppholder seg i miljøet, eller som nettopp har svømt eller krøpet forbi.
Slam fra havbunnen hentes opp om bord i båtene i større mengder, før forskerne samler mindre prøver som skal analyseres for eDNA.
Fotograf: Børge Holte/HI
Et lite glass med bunnsedimenter opparbeides før det skal sendes til eDNA-analyse.
Fotograf: Børge Holte/HI
Når DNA-prøvene er tatt må de lagres om bord i en «superfryser» ved minus 80 grader slik at DNA’et blir bevart, før de analyseres i Havforskningsinstituttets eDNA-laboratorium i Tromsø.
Fotograf: Børge Holte/HI
Før analysene gjennomføres må DNA fra prøvene skilles ut. Dette gjøres i et eget laboratorium med strenge krav til renhet, slik at prøvene ikke blir forurenset av andre DNA-kilder.
Fotograf: Børge Holte/HI
Vann til eDNA-analyse filtreres.
Fotograf: Børge Holte/HI
Alle bunndyrene skal få sin egen strekkode
Men arbeidet med å kartlegge havbunnen hadde ikke forskerne fått til uten hjelp. I flere år har de nemlig samarbeidet med Universitetsmuseet i Bergen for å identifisere og finne de genetiske kodene til de virvelløse artene som lever på havbunnen.
Målet er at hver art forskerne finner i Mareano-kartleggingen får sin egen DNA-strekkode.
Universitetsmuseet i Bergen leder arbeidet med å produsere DNA-strekkoder for arter som lever i norske havområder. Alle DNA-strekkoder som produseres lastes opp i den internasjonale «Barcode of Life» databasen, som per nå inneholder et bibliotek med over 5 millioner gensekvenser (strekkoder) fra flercellede organismer. Denne databasen oppdateres kontinuerlig etter hvert som nye arter og DNA-sekvenser legges inn.
– Da kan vi på sikt finne sekvenser av en art sin strekkode i miljø-DNA-prøvene, uten at vi manuelt trenger å identifisere hvilke arter det er. Universitetsmuseet har gjort en fantastisk innsats her sammen med blant annet «Norwegian Barcode of life»- initiativet, sier Holte.
Norwegian Barcode of Life (NorBol) er et nasjonalt nettverk av forskningsinstitusjoner for samarbeid om DNA-strekkoding i Norge.
Men fortsatt gjenstår det mye arbeid. Til nå har forskerne fått strekkodene til omtrent 500 ulike arter av de over 2000 artene som er samlet inn i Mareano-prosjektet.
Forskerne fant et myldrende dyreliv i bunnmudderet i Kongsfjorden. Den mest dominerende arten var den lille muslingen Bathyarca glacialis. Denne arten er kjent for å opptre i store mengder i nordlige/arktiske farvann. Den lever av å spise bunnmudder nær sedimentoverflaten.
Fotograf: Børge Holte/HI
Ctenodiscus crispatus er en relativt liten sjøstjerne på 5 cm som lever på mudderbunn, derfor har den fått det norske navnet muddersjøstjerne.
Fotograf: Arne Hassel/HI
Nymphon elegans er en av rundt 40 arter havedderkopper som lever i våre farvann. Selv om de har 4 par bein er de ikke i slekt med edderkopper på land.
Fotograf: Arne Hassel/HI
Acanthotrochus mirabilis er en liten, gjennomsiktig sjøpølse på rundt 10 mm lengde, og den har ossikler som er utformet som små hjul. Acanthotrochus mirabilis lever på dypt vann, denne ble hentet opp fra nesten 2000 meters dyp i Norskehavet under et Mareano-tokt.
Fotograf: Arne Hassel/HI
Må lagres i superfrysere
Når DNA-prøvene er tatt må de lagres om bord i en «superfryser» ved minus 80 grader slik at DNA’et blir bevart, før de analyseres i Havforskningsinstituttets eDNA-laboratorium i Tromsø.
Før analysene gjennomføres må DNA fra prøvene skilles ut. Dette gjøres i et eget laboratorium med strenge krav til renhet, slik at prøvene ikke blir forurenset av andre DNA-kilder.
Miljø-DNA-prøvetakingen startet i to fjorder på Svalbard; Kongsfjorden og Rijpfjorden.
Rijpfjorden nord på Svalbard er en fjord som er lite berørt av dagens klimautvikling, og kan være en god referanse til en normal situasjon når man i fremtiden skal se etter klimaendringer.
Mye tyder på at det samsvarer
Foreløpig er metoden i test-fasen. Det vil si at forskerne sjekker hvordan eDNA-analysene samsvarer med det som manuelt blir registrert av forskere og teknikere om bord.
Men fortsatt gjenstår det mye analysearbeid før de vet om metoden kan brukes på fremtidige tokt.
De foreløpige resultatene vi har er interessante. Det er samsvar mellom faunaen vi fysisk har registrert, og eDNA-prøvene. Men fortsatt har vi mange analyser igjen, sier Holte.
Dersom forskjellene mellom eDNA og fysiske funn er stor må de forske videre, men dersom forskjellene er små er de ett steg nærmere til at metodene kan tas i bruk.