Sedimentprøver klargøres til eDNA-analyse. ROCS.

Små alger med stor betydning

Tuesday 06 Dec 22
|
by Uffe Wilken

Om ROCS

Centret blev etableret i 2020 i anledning af Dronning Margrethes 80-års fødselsdag, og Islands tidligere præsident Vigdís Finnbogadóttírs 90-års fødselsdag. Centret er etableret i anerkendelse af den lange og stærke forskningstradition, der er mellem de to lande. Centret finansieres primært af Carlsberg Fondet, og med øvrig finansiering fra den islandske stat og det islandske forskningscenter Rannís. Læs mere om ROCS her.

Hypotesen går på, at når klimaet er varmt, er havets planktonalger små. Når det er køligere, er algerne større. Det påvirker deres – og dermed havets – evne til at optage og afgive CO2. Koblingen mellem klima og plankton undersøges i havet omkring Island, hvor bl.a. plankton-DNA spiller en afgørende rolle.

Klimaet påvirker naturen. Måske dukker der nye arter op på de steder, hvor andre arter er forsvundet. Det har dog ikke været muligt for havforskere at kortlægge, hvordan planktonarter har ændret sig ifm. klimaforandringer i Jordens historie. Forskerne har nemlig kun kunnet kigge på de få planktonarter, der danner fossiler, og som kan findes i havets bund. Det har nye muligheder for at se på gammelt DNA i havbunden lavet om på. Ved hjælp af disse nye muligheder har det dansk-islandske Interdiciplinary Research Centre on Ocean, Climate and Society (ROCS) center sat sig for at kortlægge og beskrive, hvordan klimaet og strukturen i planktonøkosystemer hænger sammen. Katherine Richardson er professor på Københavns Universitet og leder af ROCS, og hun forklarer om baggrunden for centrets arbejde:

 

”Vi vil prøve at linke de økologiske strukturer i plankton til klimaet gennem tid. Vi har en hypotese om, at ændringer i planteplanktonsamfundet kan have stor betydning for havets evne til at optage CO2 fra atmosfæren.”

 

”Rester af organismer i havbundskerner er et vigtigt middel til at forstå, hvordan livet og forholdene har været i havet tidligere i geologisk tid. Et problem er dog, at langt de fleste planktonorganismer ikke efterlader sig synlige spor, når de falder ned og bliver begravet i havbunden. Men de efterlader sig et kemisk spor i form af deres genetiske materiale, og det kan vi anvende de nye metoder til at finde og derved beskrive de planktonorganismer, der levede for mange tusinde år siden.”

 

Derfor er ROCS nu gået på jagt efter DNA i sedimentkerner fra havbunden omkring Island, fordi man ved at bruge metoden environmental DNA (eDNA), eller miljø-DNA, som det kaldes på dansk, kan finde ud af, om planteplanktonsamfundet var domineret af store eller små organismer på forskellige tidspunkter i Jordens historie. De vil gerne undersøge, om der er en sammenhæng mellem strukturen i planktonøkosystemet, altså om det er domineret af små eller store celler, og klimaet.

 

Havvandet fra vandindsamleren hældes over på dunke før analyse. Foto: Arndis Bergsdóttir.
Havvandet fra vandindsamleren hældes over på dunke før analyse (foto: Arndis Bergsdóttir).

Størrelsen er afgørende

Katherine Richardson forklarer om baggrunden for det arbejde, der foregår i havet omkring Island:

 

”Vi ved, at når man gik fra istid til ikke-istider, så var der en ændring i atmosfærens CO2-koncentration på 80 ppm (parts per million). Havet er det eneste sted på jorden, hvor man kan flytte så meget CO2 til/fra atmosfæren på de tidsskaler, der er relevante i den forbindelse. Derfor er havet enormt vigtigt, når vi taler om klimaudviklingen. Når man regner på det, kan forskerne ikke forklare, hvordan der kan flyttes så meget CO2 mellem havet og atmosfæren alene ud fra fysiske og kemiske processer. Derfor mener man, at biologien også har spillet en rolle. Man formoder, at den mængde CO2, der lagres i havet som følge af biologiske processer, ændrer sig gennem tid, afhængig af klimaforholdene.”

 

”Når planktonalgerne optager CO2 og dermed trækker CO2 ud af vandet, dannes der et underskud af CO2 i vandet, som så kan trække noget CO2 ud af atmosfæren. Men hvis algerne går i forrådnelse i overfladelaget, bliver den optagne CO2 returneret til havet, så der ikke længere er et CO2 underskud. Og så kan der ikke være et netto fluks af CO2 fra atmosfæren til havet.”

 

”Derimod hvis de planteplankton, der optager CO2, synker dybt ned i havet, så kan underskuddet af CO2 i overfladevandet bestå, og så kan havet godt trække CO2 ned fra atmosfæren.”

 

Spørgsmålet er så, hvilke alger der synker, og hvilke alger der ikke synker, men går i forrådnelse. Det er her, størrelsen får en betydning. Katherine Richardson uddyber:

 

”Det siger næsten sig selv, at når der er store og tunge planktonalger til stede, så vil de synke hurtigere ud af vandsøjlen, end når det er små plankton. Så hypotesen er, at når planktonøkosystemet bestod af store og tunge celler, så ville det være forbundet med koldere perioder, fordi cellerne kunne trække CO2 ud af atmosfæren, når de synker ned. Når det er små plankton, der dominerer, tyder noget på, at det er varmt.”

 

”Vi har aldrig tidligere haft mulighed for at gå tilbage i tiden og kortlægge, hvordan strukturen af planktonsamfund så ud i forhold til klimaet. Det er det, det her projekt drejer sig om.”

 

”Hvis vi får eDNA-metoden til at virke…”

 

eDNA som organismers stregkode

Men det burde der være en god chance for. Katherine Richardson fortæller, at det var i en taxi i Cambridge, at hun og DNA-professoren Eske Willerslev fandt på denne idé. Der har været udført meget eDNA-forskning fra søer og havvand, men ikke særlig meget fra havbundssedimenter, fordi det er lidt mere kompliceret. Men sammen med kolleger fra Alfred Wegener Instituttet i Tyskland har Eske Willerslev erfaring for, at metoden også virker på bundsedimenter.

"Vi har aldrig tidligere haft mulighed for at gå tilbage i tiden og kortlægge, hvordan strukturen af planktonsamfund så ud i forhold til klimaet. Det er det, det her projekt drejer sig om"
Katherine Richardson, professor på Københavns Universitet og leder af ROCS

 

Ph.d. Rebecca Jackson, én af Katherine Richardsons postdocs, er i gang med at undersøge en seks meter lang sedimentkerne fra Irminger Bassinet vest for Island for eDNA. Kernen dækker ca. 40.000 års havbundshistorie, og ud af de 119 prøver, der er taget ud af kernen, håber forskerne dels at kunne datere de forskellige lag, dels at finde DNA-spor fra forhistoriens planktonalger. Biologerne kan så forsøge at stykke de mange tusinde års klimahistorie sammen med planktonalgernes økosystem for ultimativt at se, om hypotesen med planktonalgernes aktivitet har indflydelse på ændringer i atmosfærens CO2-indhold.

 

Biologerne har dog allerede fået fingre i gammelt DNA – fra søer i Island. ROCS-folkene har boret sedimentkerner ud fra ca. 50 søer, og har isoleret DNA fra sedimenterne, men har endnu ikke sekventeret DNA’et. Om arbejdet med søkernerne siger Katherine Richardson:

 

”Klimaforandringer har selvfølgelig også påvirket naturen på landjorden. Derfor kigger vi også på DNA fra sedimentkerner taget fra søer i Island. Det giver os mulighed for at se på, hvordan klimaet har påvirket naturen siden istiden sluttede i Island, og vi vil også kunne se, hvordan mennesker har påvirket naturen.”

 

Sedimenter er kunst

Det hænder, at kunstnere og videnskabsfolk samarbejder, og nye oplevelser opstår. Katherine Richardson fortæller:

 

 Arndis Bergsdóttir.
 Sedimentality (foto: Arndis Bergsdóttir).

”Jeg er lige kommet hjem fra et stort initiativ i Canada, og her prøvede man at bringe naturvidenskabelig forskning og humanister sammen. En ROCS forsker, Angela Rawlings, som er kunstner, var kurator af denne her SPHERE-festival i Ottawa. Vi to førte en dialog, som var åbnings-attraktionen. Angela havde været med, da vi samlede sedimentkerner fra havet omkring Island sidste år, og det var meget spændende at have en kunstner med. Når man tager kerner op af havbunden, er det drøn kedeligt – det er store metalrør fyldt med mudder, og der er ikke meget at se. Men tager vi en kerne af plexiglasrør, så kan man se ind i den. Og Angela blev dødforelsket i det, så hun ville have en kerne, hun kunne bruge i kunsten. Mine naturvidenskabelige kolleger var meget forargede – ”er du klar over, hvad skibet koster, og skal du virkelig bruge flere timer på det…”. Men helt ærligt: Når man har sagt a og har inviteret kunstnere og humanister med, så må man også sige b – så jeg sagde b. Og Angela lavede en helt fantastisk kunstudstilling ud af kernen. Jeg vil næsten vove at sige, at det er takket være hende, at de fleste kommer til at kende dette her arbejde – og ikke via mine videnskabelige publikationer.”

 

”Kunsten kan nå andre mennesker, fordi kunsten påvirker følelser – forskere opererer med noget helt andet.”

 

 

https://www.oceandecade.dk/news/nyhed?id=1073d9f1-1ee4-4d04-be79-c91985692028
4 FEBRUARY 2023